lunes, 12 de octubre de 2009

Modelos Átomicos

Janneci Chasbeth Vargas Moreno

Dalton

Modelo

En 1808, Dalton publicó sus ideas sobre el modelo atómico de la materia las cuales han servido de base a la química moderna. El modelo atómico de Dalton explicaba porqué las sustancias se combinaban químicamente entre sí sólo en ciertas proporciones.
Además el modelo aclaraba que aún existiendo una gran variedad de sustancias diferentes, estas podían ser explicadas en términos de una cantidad más bien pequeña de constituyentes elementales o elementos.
En esencia, el modelo explicaba la mayor parte de la química orgánica del siglo XIX, reduciendo una serie de hechos complejos a una teoría combinatoria realmente simple.







Dalton llegó a su teoría atómica a través del estudio de las propiedades físicas del aire atmosférico y de otros gases.


Postulados

Dalton explicó su teoría formulando una serie de enunciados simples:

1·-La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
2·-Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
3·-Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
4·-Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
5·-Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
6·-Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.

Thomson

Modelo

La identificación por J.J. Thomson de unas partículas subatómicas cargadas negativamente, los electrones, a través del estudio de los rayos catódicos, y su posterior caracterización, le llevaron a proponer un modelo de átomo que explicara dichos resultados experimentales. Se trata del modelo conocido informalmente como el pudín de ciruelas, según el cual los electrones eran como 'ciruelas' negativas incrustadas en un 'pudín' de materia positiva.

Postulados

Con las informaciones de las que se disponía en esa época, presento algunas hipótesis entre 1898 y 1904 en un intento de justificar dos hechos relativos.

a) Que la materia es eléctricamente neutra, esto permitiría pensar que aparte de electrones, es posible que halla partículas con cargas positivas.
b). Es posible extraer electrones de los átomos, pero no del mismo modo las cargas positivas.

Su trabajo consistía en una esfera uniforme de materia cargada positivamente en las que se podía hallar incrustados electrones de modo parecido a la disposición de las semillas de sandía.
Este simple modelo explica de echo que la materia fuese eléctricamente neutra, pues los átomos de Thomson la carga positiva era neutra por la negatividad.

También se podía decir que los electrones podrían ser arrancados de la esfera si la energía en juego era suficientemente importante como sucedía en los tubos de descarga.
En 1897 demuestra que los rayos se podían desviar en un campo eléctrico y estos eran atraídos por el polo positivo, esto probaba que estas eran cargas eléctricas negativas


Experimento

Thomson fundamento la relación que hay entre la masa de los rayos catódicos y la carga, para esto mide la cantidad que se desvía por un campo magnético y cuanta cantidad de carga de energía contenida.

La relación masa/carga que encuentra es de un millar de veces superior a la que contiene el ión de Hidrógeno, esto indica que bien las partículas deben ser más livianas o con mucha más carga.
Aquí Thomson toma una posición audaz: Thomson, a los rayos catódicos que estaban cargados por partículas les llamó “corpúsculos” dichos corpúsculos se originaban dentro de los átomos de los electrodos, a lo que esto significaba, que los átomos deben ser divisibles, imagina “un mar” totalmente repleto de cargas positivas en estos corpúsculos en el átomo, es por esto que se le llama y conoce con el nombre de budín de pasas al modelo de Thomson.

La forma de su explicación de que el átomo esta formado por un núcleo unido y compacto y que en su exterior la denomina como corteza, deja mucha puertas abiertas tanto para Ernest Rutherford o Niels Bohr, quienes continúan con esta investigación dando luz y planteando otras teorías para los átomos y las partes diferenciadas

Rutherford
Modelo

El modelo de Rutherford fue originado en 1911 y también fue el argumento del modelo de Thomson ya que el no podía explicar que las partículas alfa rebotaron en la lamina de oro. El retroceso de algunas partículas solo podía ser debido a colisiones, teniendo en cuenta el porcentaje de estas partículas, concluyo que la carga positiva debía estar concentrada en un pequeño espacio al que denominó núcleo central.

Por lo tanto, el átomo prácticamente vacío, con un núcleo central pequeño comparado con el espacio ocupado por el átomo y donde se concentra toda la carga positiva y casi toda la masa, mientras los electrones, carga negativa, giran en torno al núcleo.

El átomo consta de una parte central llamada núcleo, donde reside la carga positiva y casi totalidad de la masa. Alrededor de este núcleo central y a una gran distancia de él giran los electrones en orbitas elípticas.




Experimento

Una partícula alfa tiene una masa aproximadamente cuatro veces mayor que la de un átomo de hidrogeno y una carga opuesta en signo y doble en magnitud que la de un electrón, esto es, 2+. A causa de velocidades de aproximadamente de 1.6 x 10º7 m/s, las partículas alfa pueden considerarse como pequeños proyectiles de alta velocidad.

En 1908-1909, H. Geiger y E. Mariden, trabajando bajo la guía de Rutherford, reportando experimentos que se consideraban entre los más significativos de los tiempos modernos. Construyendo un aparato que les permitió estudiar el efecto del bombardeo de una lamina delgada de oro con un haz de partículas alfa. Se seleccionó el oro como blanco de bombardeo debido a que puede laminarse muy delgado, con espesores posiblemente de 100 átomos. Sin embargo, al igual que otros sólidos, el oro casi no puede comprimirse, por lo que es de suponerse que sus átomos tienen un empaque muy compacto. Los investigadores llegaron a las siguientes conclusiones:

1·- La mayor parte de las partículas alfa pasaban a través de los átomos de oro, supuestamente

de empaque compacto.
2·- Unas partículas alfa eran desviadas.
3·- Algunas partículas alfa, aunque muy pocas, rebotan en el oro.

Respecto a la tercera observación, Rutherford comento poco después que “era tan increíble como si se disparara un proyectil de 40 cm. contra un pedazo de papel y este lo hiciera rebotar para herir a quien lo disparó”

De acuerdo con Geiger, Rutherford entró un día (1911) en el laboratorio diciendo “Ya lo tengo”. Lo que tenia era una mental clara de la relación entre las partículas alfa bombardeadas y los átomos de oro. Lo que surgió entonces fue una explicación de todos los hechos observados en términos de un nuevo concepto de estructura atómica.




Postulados

En 1909 Ernest Rutherford realizó un experimento en el que bombardeo partículas atómicas sobre una delgada placa de oro. Descubrió que la mayoría de las partículas atravesaban la placa siguiendo una trayectoria recta, pero algunas sufrían cierta desviación. Estos resultados le indicaron que la mayor parte del átomo es espacio vacío y que casi toda su masa se localiza en el minúsculo núcleo.

En 1911 Rutherford propuso un modelo nuclear para el átomo en el que los protones y neutrones forman el núcleo y los electrones se mueven en el espacio alrededor de este.

-Rutherford describió un modelo de átomos esféricos muy cerca unos de otros.
-El átomo esta prácticamente vacío.
-Cada átomo tiene un pequeño centro o núcleo.
-El núcleo es tan minúsculo que es muy raro que una partícula alfa pase cerca de él.
-Debido a que el núcleo evidentemente repele las alfas, tiene que ser positivo y reside casi totalidad de la masa.
-El hecho de que algunas partículas alfa ocasionales reboten muestra que el núcleo de un átomo de oro debe ser considerablemente mas pesado que la partícula alfa de alta velocidad.
-Los electrones giran alrededor de orbitas elípticas.

En resumen, el núcleo es el pequeño centro masivo y de carga positiva de un átomo.
Rutherford visualizó los electrones de un átomo muy separados del núcleo, formando la superficie externa del átomo.

El espacio entre el núcleo y los electrones más externos está vacío, excepto por la existencia de otros electrones.

Bohr

Modelo

Bohr se basó en el átomo de hidrógeno para realizar el modelo que lleva su nombre. Intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases.

Describió el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón. El modelo atómico de Bohr partía conceptualmente del modelo atómico de Rutherford y de las incipientes ideas sobre cuantización que habían surgido unos años antes con las investigaciones de Max Planck y Albert Einstein. Debido a su simplicidad el modelo de Bohr es todavía utilizado frecuentemente como una simplificación de la estructura de la materia.

En este modelo los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, o la órbita más cercana al núcleo posible. El electromagnetismo clásico predecía que una partícula cargada moviéndose de forma circular emitiría energía por lo que los electrones deberían colapsar sobre el núcleo en breves instantes de tiempo. Para superar este problema Bohr supuso que los electrones solamente se podían mover en órbitas específicas, cada una de las cuales caracterizada por su nivel energético.
Cada órbita puede entonces identificarse mediante un número entero n que toma valores desde 1 en adelante. Este número “n” recibe el nombre de Número Cuántico Principal. De acuerdo con este calculó las distancias a las cuales se hallaba del núcleo cada una de las órbitas permitidas en el átomo de hidrógeno. Estos niveles en un principio estaban clasificados por letras que empezaban en la “K” y terminaban en la “Q”. Posteriormente los niveles electrónicos se ordenaron por números.
Cada órbita tiene electrones con distintos niveles de energía obtenida que después se tiene que liberar y por esa razón el electrón va saltando de una órbita a otra hasta llegar a una que tenga el espacio y nivel adecuado, dependiendo de la energía que posea, para liberarse sin problema y de nuevo volver a su órbita de origen.


Postulados

En 1913 Niels Bohr, desarrolló su célebre modelo atómico de acuerdo a cuatro postulados fundamentales:

1·-Los electrones orbitan el átomo en niveles discretos y cuantizados de energía, es decir, no todas las órbitas están permitidas, tan sólo un número finito de éstas.
2·-Los electrones pueden saltar de un nivel electrónico a otro sin pasar por estados intermedios.
3·-El salto de un electrón de un nivel cuántico a otro implica la emisión o absorción de un único cuanto de luz (fotón) cuya energía corresponde a la diferencia de energía entre ambas órbitas.

4·-Las órbitas permitidas tienen valores discretos o cuantizados del momento angular orbital L de acuerdo con la siguiente ecuación:

Donde n = 1,2,3,… es el número cuántico angular o número cuántico principal.La cuarta hipótesis asume que el valor mínimo de n es 1. Este valor corresponde a un mínimo radio de la órbita del electrón de 0.0529 nm. A esta distancia se le denomina radio de Bohr.


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