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MODELOS
ATÓMICOS
Origen del Concepto Átomo
• Demócrito: Siglo IV (A.C.) Fundador de la Escuela
Atomista
• los átomos son indivisibles (átomo), y se distinguen por
forma, tamaño, orden y posición.
• Los átomos pueden ensamblarse, aunque nunca
fusionarse.
• Diferencia entre átomos del alma (psyché) y del cuerpo
(Soma)
¿Qué es un modelo en Ciencias?
• Un modelo es una representación de una
unidad u estructura, basado en el
desarrollo de una investigación empírica
científica (metodología científica).
• Sus
representaciones
pueden
ser
esquemáticas, en base a postulados,
matemáticas, etc.
Teoría o Modelo Atómico de Dalton
(1808)
• John Dalton enunció unos
postulados que le han valido
el titulo de "padre de la teoría
atómica-molecular". Dalton
trató de buscar la explicación
de las leyes ponderales que
experimentalmente
habían
comprobado él y otros
químicos europeos.
Postulados de la Teoría Atómica de
Dalton
• Los elementos están formados por partículas muy
pequeñas, llamadas átomos, que son indivisibles e
indestructibles.
• Todos los átomos de un elemento tienen la misma
masa atómica.
• Los átomos se combinan en relaciones sencillas
para formar compuestos.
• Los cuerpos compuestos están formados por átomos
diferentes; las propiedades del compuesto dependen
del número y de la clase de átomos que tenga.
Representación de las combinaciones de
los átomos de Hidrógeno y Oxígeno para
formar moléculas de Agua
Entonces… ¿cómo es el átomo
según Dalton ?
• Una esfera
Limitaciones del Modelo de Dalton
• La Ley de Lavoisier no es totalmente cierta, porque toda
reacción química lleva consigo un intercambio de energía
y la producción de energía supone pérdida de masa,
según la ecuación de Einstein: E = m×c2
• La idea de Dalton de que los átomos de cada elemento
son todos iguales es falsa, pues la mayor parte de los
elementos están formados por isótopos, cosa que Dalton
desconocía (pueden variar en su número másico).
• No explica la naturaleza eléctrica de la Materia, el porqué
los cuerpos se atraen o se repelen.
Teoría Atómica de Joseph John
Thomson
Diseño Experimental de Joseph John
Thomson (1856-1940)
Utiliza Tubos de Rayos Catódicos,
en
los
cuales
estudia
el
comportamiento de los gases
Descubrió que los rayos catódicos
estaban formados por partículas
cargadas negativamente (hoy en
día llamadas electrones), de las que
determinó la relación entre su
carga y masa. En 1906 le fue
concedido el premio Nobel por sus
trabajos.
Millikan calculó
experimentalmente el valor de la
carga eléctrica negativa de un
electrón mediante su experimento
con gotas de aceite entre placas
de un condensador. Dió como valor
de dicha carga e = 1,6×10-19
culombios.
Tubo de Rayos Catódicos
¿
Cómo es el átomo de Thompson?
Thomson considera el átomo como una gran esfera con
carga eléctrica positiva, en la cual se distribuyen los
electrones como pequeños granitos. Al modelo se le da el
nombre de “Budín de Pasas”
Aporte del Modelo Atómico de
Thomson
• Descubre la primera partícula sub-atómica…
el electrón.
• Determina la relación carga masa del
Electrón
• Intuye la presencia de otra partícula subatómica: el protón
Modelo atómico de Ernest Rutherford
Ernest Rutherford, (1871-1937)
Físico Inglés, nació en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y director del
laboratorio Cavendish de la universidad de Cambridge. Premio Nobel de
Química en 1908. Sus brillantes investigaciones sobre la estructura atómica y
sobre la radioactividad iniciaron el camino a los descubrimientos más notables
del siglo. Estudió experimentalmente la naturaleza de las radiaciones emitidas
por los elementos radiactivos.
Tras las investigaciones de Geiger y Mardsen sobre la
dispersión de partículas alfa al incidir sobre láminas
metálicas, se hizo necesario la revisión del modelo
atómico de Thomson, que realizo Rutherford entre 1909 1911.
Resultados del Diseño Experimental de Rutherford
La mayoría de los rayos alfa atravesaba la lámina sin desviarse,
porque igual que en caso de la reja, la mayor parte del espacio
de un átomo es espacio vacío.
Algunos rayos se desviaban, porque pasan muy cerca de
centros con carga eléctrica del mismo tipo que los rayos
alfa (CARGA POSITIVA).
Muy pocos rebotan, porque chocan frontalmente contra esos
centros de carga positiva.
¿A qué conclusión llega?
• Que el átomo esta constituido por un núcleo central que posee las
cargas positivas (Protones)
• En el núcleo se concentra gran parte de la masa del átomo
• Los Electrones giran en torno al núcleo del átomo.
• Que existe un gran espacio vacío entre el núcleo y la corteza.
El modelo se conoce como Modelo Planetario
Deficiencias del Modelo de Ernest Rutherford
• Según la ya probada teoría electromagnética de Maxwell, al
ser el electrón una partícula cargada en movimiento debe emitir
radiación constante y por tanto, perder energía.
•Esto debe hacer que disminuya el radio de su órbita y el
electrón terminaría por caer en el núcleo; el átomo sería
inestable. Por lo tanto, no se puede simplificar el problema
planteado, para un electrón, que la fuerza electrostática es igual
a la centrífuga.
Modelo Atómico de Niels Bohr
Basándose en las teorías de
Rutherford, publicó su modelo
atómico
en
1913,
introduciendo la teoría de las
órbitas cuantificadas, que en
la teoría mecánica cuántica
consiste en las características
que, en torno al núcleo
atómico, el número de
electrones en cada órbita
aumenta desde el interior
hacia el exterior
Diseño Experimental: Utiliza Espectros atómicos de átomos de Hidrógeno
Se llama espectro atómico de un elemento químico al resultado de descomponer
una radiación electromagnética compleja en todas las radiaciones sencillas que la
componen, caracterizadas cada una por un valor de longitud de onda, λ
El espectro consiste en un conjunto de líneas paralelas, que corresponden cada
una a una longitud de onda.
Podemos analizar la radiación que absorbe un elemento (espectro de absorción)
o la radiación que emite (espectro de emisión).
Características del Modelo De Niels Bohr
•Los Electrones Giran alrededor del núcleo en órbitas.
•Cuando giran no emiten ni absorben energía, es decir se ubican en
estados estacionarios o de energía cuantificada (por eso no se
precipitan sobre el núcleo)
•Cuando un electrón absorbe Energía, salta de un nivel de menor
energía a otro de mayor Energía, emitiendo un espectro de
Absorción.
•Cuando un electrón salta de un nivel de mayor a otro de menor
energía emite un fotón detectado a través de un espectro de
Emisión.
¿Cómo se puede representar el Modelo Atómico de Bohr?
Análisis energético
Deficiencias del Modelo de Niels Bohr
• El modelo se aplica sólo para el átomo de
Hidrógeno.
• No es posible explicar el comportamiento
para átomos que posean más de un
electrón.
Aporte de Bohr
• Se le considera como el Padre de la
Mecánica Cuántica y precursor del
modelo Mecano-Cuántico actual
Diseño Experimental
• El modelo es el resultado de múltiples
investigaciones científicas entre las que
se destacan el aporte de:
• Max Plank
• Louis de Broglie
• Werner Heisember
• Erwin Schrödinger
• Y por supuesto… Niels Bohr
Características del Modelo Mecano Cuántico
• Regido por el Principio de Incertidumbre, que plantea que es
imposible determinar la posición y la velocidad (momentun) del
electrón.
• Por lo tanto los electrones se ubican en niveles de Probabilidad
denominados Orbitales (ecuaciones de Onda)
• El electrón tiene un doble comportamiento: dualidad onda-partícula
• El modelo es esencialmente un modelo matemático.
• La ubicación de las partículas sub- atómicas de los modelos
anteriores se mantiene.
Cómo se representa al átomo mecano -cuántico
Aporte del Modelo Mecano Cuántico
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A la fecha, el aporte ha sido inmenso
Ingeniería: Desarrollo de Nuevos Materiales
Medicina: Instrumentos, fármacos, etc.
Electrónica: Desde el transistor al chip
Conocimiento del Universo: Predicción en el
movimiento de las partículas en el universo, big
bang.
• Etc…etc…
Resolución de Preguntas sobre lo
estudiado
Indicar a cuál modelo atómico corresponde cada enunciado
Concepto – Idea – elemento del diseño experimental
Electrones girando en torno al núcleo como lo hacen los planetas en torno al sol
Fue necesario bombardear átomos de oro con partículas alfa
Aplica al principio de Incertidumbre o Principio de Heisemberg
La desviación del haz luminoso en el tubo de rayos catódicos indicó que…
Electrones ubicados en Niveles de Energía cuantificada
Su defecto era que los electrones chocarían con el núcleo del átomo
Cada átomo puede unirse a otros átomos en relación de números enteros
Modelo del budín de pasas
Los electrones tienen la capacidad de saltar de un nivel de energía a otro
Electrones ocupando niveles de probabilidad u orbitales
Establece por primera vez que en el núcleo del átomo hay protones y neutrones
El modelo esta basado en la teoría cuántica de Plank,
Dualidad onda- partícula -Principio de incertidumbre.
Modelo de …