miércoles, 2 de octubre de 2013

La Teoria Atómica

John Dalton
 
1805-1899
El modelo atómico de Dalton fue el primero con bases científicas, y fue formulado en 1803.
 
 
El modelo atómico de Dalton explicaba por qué las sustancias se combinaban químicamente entre sí sólo en ciertas proporciones.
 
Además el modelo aclaraba que aún existiendo una gran variedad de sustancias, 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.

Postulados de Dalton

Dalton explicó su teoría formulando una serie de enunciados simples.
  1. La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas “átomos”. Estos átomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reacción química, y nunca cambian.
  2. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa y dimensiones.
  3. Por otro lado, los átomos de elementos diferentes son diferentes.
  4. Los átomos pueden combinarse para formar compuestos químicos.
  5. Los átomos se combinan para formar compuestos en relaciones numéricas simples.
  6. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
A continuación se presenta el siguiente video ,el cual ayuda a explicar mejor el modelo de Dalton teóricamente y experimentalmente:
 

 
 
John Thomson
 
En 1898 Thomson propuso un modelo atómico, el cual suponía que los electrones se distribuía 
1899-1913
de una forma uniforme alrededor del átomo.
 
Es la teoría de estructura atómica. Thomson  descubre el electrón antes que se descubrirse el protón  y el neutrón.
 
Si observamos este modelo, veremos que el átomo se compone por electrones de carga negativa  en el átomo positivo.
 
Pensaba que los electrones, distribuidos uniformemente alrededor del átomo, en distintas ocasiones, en vez de una sopa de las cargas positivas, se postulaba con una nube de carga positiva, en 1906 Thomson fue premiado con el novel de física por este descubrimiento.
 
Para lograr una interpretación del modelo atómico desde un ángulo microscópico, entonces se puede definir como una estructura estática, ya que los mismos se encuentran atrapados dentro del “seno” de la masa que define la carga positiva del átomo.
 
Veamos el modelo de una forma simple, ya que es parecido a un pastel de Frutas: los electrones estaban incrustados en una masa esférica de carga positiva:
 
 
Postulados de Thomson
 
Presento algunas hipótesis entre 1898 y 1904 en un intento de justificar dos hechos relativos.
  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
 
A continuación se presenta el siguiente video ,el cual ayuda a explicar mejor el modelo de Thomson teóricamente y experimentalmente:
 
 
 
  Ernest Rutherford
 
Para Rutherford el átomo era un sistema planetario de electrones girando alrededor de un 
1991-1913
núcleo atómico pesado y con carga eléctrica positiva.
 
El modelo atómico de Rutherford puede resumirse de la siguiente manera:
  • El átomo posee un núcleo central pequeño, con carga eléctrica positiva, que contiene casi toda la masa del átomo.
  • Los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en órbitas circulares.
  • La suma de las cargas eléctricas negativas de los electrones debe ser igual a la carga positiva del núcleo, ya que el átomo es eléctricamente neutro.
Rutherford no solo dio una idea de cómo estaba organizado un átomo, sino que también calculó cuidadosamente su tamaño (un diámetro del orden de 10-10 m) y el de su núcleo (un diámetro del orden de 10-14m). El hecho de que el núcleo tenga un diámetro unas diez mil veces menor que el átomo supone una gran cantidad de espacio vacío en la organización atómica de la materia.

Para analizar cual era la estructura del átomo, Rutherford diseñó un experimento:

El experimento consistía en bombardear una fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de helio). De ser correcto el modelo atómico de Thomson, el haz de partículas debería atravesar la lámina sin sufrir desviaciones significativas a su trayectoria. Rutherford observó que un alto porcentaje de partículas atravesaban la lámina sin sufrir una desviación apreciable, pero un cierto número de ellas era desviado significativamente, a veces bajo ángulos de difusión mayores de 90 grados.



Postulados de Rutherford
  1. Los átomos poseen el mismo número de protones y electrones, por tanto son entidades neutras.
  2. El núcleo atómico está formado por partículas de carga positiva y gran masa (protones).
  3. El núcleo, además, debe estar compuesto por otras partículas con carga neutra para explicar la elevada masa del átomo (superior a lo esperado teniendo en cuenta solo el número de protones).
  4. Los electrones giran sobre el núcleo compensando la atracción electrostática (que produce la diferencia de cargas respecto al núcleo) con su fuerza centrífuga.
A continuación se presenta el siguiente video ,el cual ayuda a explicar mejor el modelo de Rutherford teóricamente y experimentalmente:
 


 

Niels Bohr
 
podemos decir que los electrones se disponen en diversas órbitas circulares que determinan 
atombohr.jpg (5811 bytes)
1913-1916
diferentes niveles de energía.
 
La estructura electrónica de un átomo describe las energías y la disposición de los electrones alrededor del átomo. Gran parte de lo que se conoce acerca de la estructura electrónica de los átomos se averiguó observando la interacción de la radiación electromagnética con la materia.

Sabemos que el espectro de un elemento químico es característico de éste y que del análisis espectroscópico de una muestra puede deducirse su composición.


El origen de los espectros era desconocido hasta que la teoría atómica asoció la emisión de radiación por parte de los átomos con el comportamiento de los electrones, en concreto con la distancia a la que éstos se encuentran del núcleo.
Espectro

El físico danés Bohr propuso un nuevo modelo atómico que se basa en tres postulados:

Primer Postulado:

Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas estacionarias sin emitir energía

Segundo Postulado:

Los electrones solo pueden girar alrededor del núcleo en aquellas órbitas para las cuales el momento angular del electrón es un múltiplo entero de h/2p.
 
siendo "h" la constante de Planck, m la masa del electrón, v su velocidad, r el radio de la órbita y n un número entero (n=1, 2, 3, ...) llamado número cuántico principal, que vale 1 para la primera órbita, 2 para la segunda, etc.


Tercer postulado:
Cuando un electrón pasa de una órbita externa a una más interna, la diferencia de energía entre ambas órbitas se emite en forma de radiación electromagnética.

Mientras el electrón se mueve en cualquiera de esas órbitas no radia energía, sólo lo hace cuando cambia de órbita. Si pasa de una órbita externa (de mayor energía) a otra más interna (de menor energía) emite energía, y la absorbe cuando pasa de una órbita interna a otra más externa. Por tanto, la energía absorbida o emitida será:
podemos decir que los electrones se disponen en diversas órbitas circulares que determinan diferentes niveles de energía.
 
 A continuación se presenta el siguiente video ,el cual ayuda a explicar mejor el modelo de Bohr teóricamente y experimentalmente:


 
 

 
 
 
 
Bibliografía
 
LOZANO, Lecea; Fundamentos de Química General; Edit. Alhambra; España, 1983; 851 págs.
 
ESTEBAN, S. y NAVARRO, R. (2010). Química general: volumen I. Madrid: Editorial UNED.
 
PHILLIPS, John; Química concepto y aplicaciones; Edit. Mc Crawl Hill; México, 2012; 934 págs.
 
LEWIS, Michael; Química Razonada; Edit. Trillas; México, 1998; 492 págs.
 
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