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Colegio Parroquial Mixto “San Pedro Chanel”
Sociedad de María (Padres Maristas)
Sullana
PRIMERO SECUNDARIA
MODELOS ATÓMICOS
TEORIA ATOMISTA (s. V a.C.)
Según los filósofos griegos Leucipo y Demócrito, la materia estaba compuesta por un número infinito
de partículas indivisibles, a las que llamaron átomos.
TEORIA ATÒMICA DE DALTON (1803)
Según la teoría sobre la constitución de la materia del químico y físico ingles John Dalton, un elemento
está constituido por partículas muy pequeñas, esféricas e invisibles llamadas átomos. El átomo es
indestructible: en las reacciones químicas más violentas conserva sus propiedades y cuando se
combina con otro solo cambia su distribución. Los átomos de un mismo elemento son idénticos y
presentan las mismas propiedades. En cambio, los átomos de elementos diferentes presentan
propiedades distintas.
TEORIA ATÓMICA DE THOMPSON (1897)
El físico británico Joseph Thompson experimentó con el tubo de rayos catódicos diseñado por William
Crookes, y demostró que estas partículas también podrían ser desviadas por campos eléctricos,
añadiendo al tubo de rayos catódicos dos placas cargadas eléctricamente y una placa de sulfuro de
zinc. Este instrumento reconoció la desviación de los rayos catódicos mediante unos destellos hacia la
placa positiva. Concluyó entonces que debían tener carga negativa, así que fueron llamados
electrones. Luego propuso su modelo atómico, según el cual el átomo era una esfera uniforme
cargada positivamente en la que se encontraban incrustadas partículas negativas llamadas electrones,
de manera que el conjunto resultaba eléctricamente neutro.
MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD (1911)
Se basó en el modelo atómico de Thompson, pero realizó sus propios experimentos, bombardeando
una lámina muy fina de oro con partículas alfa provenientes de un elemento radiactivo llamado
polonio, y utilizando también una placa de sulfuro de zinc que le permitía ver los desvíos de las
partículas mediante destellos. Propuso un nuevo modelo, al que llamó Modelo Planetario, por su
semejanza con el sistema planetario sola. El átomo contiene un núcleo muy pequeño con carga
positiva, mientras que los electrones se encuentran girando alrededor. Los electrones giran en
trayectorias circulares a una gran distancia del núcleo, y las fuerzas entre el núcleo y los electrones se
anulan entre sí.
TEORÍA DE BOHR (1913)
Bohr se basó en el modelo de Rutherford y en la cuantizaciòn de energía de Max Planck. Al conocer
que Planck había determinado y cuantizado las ondas electromagnéticas, solucionó las dificultades del
modelo de Rutherford con respecto a dichas ondas. Cuando un electrón gira en la órbita más cercana
al núcleo, se dice que se halla en estado fundamental o basal. Si el electrón absorbe energía por
medio de fotones (calor, luz o electricidad), asciende a un nivel mayor de energía llamado estado
excitado, y cuando un electrón en estado excitado desciende a un estado inferior de energía, emite
energía en forma de fotones.
MODELO ATOMICO DE SOMMERFELD (1916)
Gracias a Zeeman descubrió que las líneas espectrales se desdoblaban en otras líneas mas finas,
Sommerfeld explicó que el desdoblamiento de las líneas espectrales se debía a que algunas orbitas
eran circulares y otras elípticas, aunque no estuvieran en el mismo plano. Estas líneas elípticas serían
los subniveles de energía, los cuales fueron determinados introduciendo el número secundario
cuántico o acimutal.
MODELO ATOMICO MODERNO
En 1924, Louis de Boglie sugirió que los electrones tenían tanto propiedades de onda como de
partículas, y desarrolló una relación entre las propiedades corpusculares – masa y momento – y las
propiedades ondulatorias – longitud de onda. Como consecuencia del comportamiento dual de los
electrones – onda y partícula – surgió el principio enunciado en 1926 por Werner Heisenberg,
conocido como principio de incertidumbre. Este mismo año, Erwin Schrödinger desarrolló la ecuación
que describe las probabilidades de encontrar al electrón en algún lugar del espacio periférico del
núcleo atómico.
Importancia de la Teoría Atómica
La teoría atómica es considerada la mas importante en la historia de la ciencia, debido a la implicancia
que ha tenido en la ciencia básica y en sus aplicaciones. La Química y la Bioquímica modernas se
basan en la teoría que sostiene que la materia está compuesta por átomos de diferentes elementos
que no pueden transmutarse por métodos químicos. Ha permitido el desarrollo de la industria
farmacéutica, petroquímica, de abonos, el desarrollo de nuevos materiales y otros avances. El modelo
atómico moderno describe las posiciones de los electrones de un átomo en términos de
probabilidades. Un electrón puede encontrarse a cualquier distancia del núcleo, pero tiende a estar en
ciertas regiones: Los Orbitales.
¿Cómo es la estructura del átomo?
1.- Núcleo Atómico.- Ce encuentra en el centro del átomo. Está constituido por dos tipos de
partículas: protones y neutrones. El núcleo es positivo, debido a que la carga solo depende de los
protones y estos se encuentran cargados positivamente. El núcleo concentra casi toda la masa del
átomo, porque la masa depende exclusivamente de los protones y neutrones, dado que para el
cálculo de la masa de un átomo, la masa de los electrones es considerada despreciable. Además, el
radio del átomo equivale a 10 mil veces más el radio del núcleo. Por ello el núcleo y la nube
electrónica, están, relativamente, muy separados entre sí.
2.- Nube Electrónica.- También denominada envoltura electrónica, es la parte más externa del átomo.
Esta determina el volumen y el tamaño del átomo, pero no es posible definir sus dimensiones. No
obstante, se sabe que a medida que aumenta la cantidad de electrones, se incrementa el tamaño de
la nube electrónica. Además, la fuerza que atrae a los electrones hacia el núcleo será menor mientras
más alejados se encuentren del núcleo.
Partículas subatómicas
1.- Partículas fundamentales.- Son todas aquellas partículas que no están formadas por otras
partículas, por ello reciben el nombre de fundamentales, ya que ellas son las constituyentes básicos
de toda la materia del universo. Antiguamente, se creía que los átomos eran partículas
fundamentales. Luego se pensó que los constituyentes del átomo- protones, neutrones y electroneseran los verdaderos bloques elementales de la materia. Sin embargo, como ya sabes, los protones y
los neutrones están, a su vez, formados por quarks.
Actualmente, la teoría más aceptada por los científicos, conocida como Modelo Estándar, afirma que
los constituyentes elementales de la materia son los quarks, los leptones y los bosones intermediarios
de la fuerza.
LOS QUARKS.- En 1964, los físicos Murray Gell-Mann y George Zweig postularon,
independientemente, la existencia de los quarks. Hasta entonces, se pensaba que los
protones y los neutrones eran partículas invisibles, por los que se les consideraban
constituyentes elementales de la materia. Sin embargo, de acuerdo al modelo de los quarks,
los neutrones y los protones están formados por distintas combinaciones de quarks (y
antiquarks) de los tipos up y down. Existen cuatro tipos más de quarks: charm, strange, top y
bottom.
LOS LEPTONES.- Uno es el más conocido, el electrón, además de él, el Modelo Estándar
también plantea la existencia de cinco leptones más: el muón (µ- ) y el tauòn ( T-), y los
neutrinos electrón (ve), muón (vµ) y tau (vT). La existencia de todas estas partículas ha sido
corroborada experimentalmente.
LOS BOSONES INTERMEDIARIOS DE FUERZA.- Son partículas mensajeras las cuales los otros
tipos de partículas interactúan, y son la base de lo que a nivel microscópico llamamos fuerza.
2.- Partículas Compuestas.- Cuando los quarks se agrupan entre sí forman a los Hadrones. De hecho
los quarks siempre se encuentran agrupados, es decir, es imposible observar a un quarks aislado. A
este fenómeno, para lo cual no existe explicación completamente satisfactoria, se le denomina
confinamiento de quarks. Solo se han observado Hadrones formados por dos o tres quarks, este
reciben el nombre de bariones y aquellos, el de mesones. Existen más de 100 hadrones, de los cuales
los más conocidos son los protones y los neutrones. Este hecho no es casual: la razón es que solo los
protones (y los neutrones, cuando forman parte del núcleo) son estables, los demás se desintegran
casi inmediatamente después de formarse, y sólo han podido ser observados en las últimas décadas
mediante sofisticados montajes experimentales.
Constituyentes del átomo
1.
2.
3.
EL PROTON (p+).- En el año 1886, fueron descubiertos por Eugene Goldstein, al introducir gas
hidrogeno a los rayos catódicos, Goldstein se dio cuenta de que había rayos en sentido
opuesto a los rayos catódicos, a los cuales llamó rayos positivos, luego tomarían el nombre
de Protones. Más adelante se confirmaría que su carga eléctrica es igual al del electrón pero
con signo positivo (1,602x10-19 coulomb/gramo), con estos datos se obtuvo la masa del
protón. Y es 1911 donde Rutherford confirmó la existencia de cargas positivas en el núcleo y
reutilizó el término protones para dichas cargas.
ELECTRONES (e-).- Fue descubierto gracias a los experimentos realizados por con electricidad.
Fue Stoney en 1891, quien utilizó por primera vez el término electrón. Luego Thompson
utilizando los rayos catódicos determinaría su carga y masa. Después el estadounidense
Robert Millikan en 1909 determinaría su carga eléctrica negativa.
NEUTRONES (n).-Es una partícula neutra descubierta por James Chandwick en 1932 con un
experimento donde bombardeó una delgada lámina de berilio con partículas alfa emitiendo
el metal una radiación que provenía de una tercera partícula que no poseía carga.
NIVELES DE ENERGÍA
Es donde se alojan los electrones llamados también capas, los niveles energéticos a medida que se
alejan del núcleo aumentan su energía lo cual lo hace menos estable y el número máximo por capa
que es posible encontrar en los primeros cuatro niveles de energía se puede calcular según la
siguiente relación:
# Máximo de electrones = 2n2
Donde n es el número que designa a un nivel o capa.
Ejemplo: Nivel n= 3 puede alojar a 2(3)2= 18 eSUBNIVELES DE ENERGÍA
Es la división de los niveles de energía y estos aumentan su energía en forma creciente, mientras
mayor es el nivel, mayor número de subniveles puede poseer.
Ejemplo: el nivel 1 solo dispone de un subnivel, el nivel 2 posee dos.
Estos pueden ser representados con las letras s, p ,d y f.
ORBITALES ATÓMICOS
Dentro de cada subnivel hay uno o mas orbitales atómicos siendo esta la región espacial energética de
máxima probabilidad electrónica conocida como REEMPE. Un orbital tiene la capacidad de contener
dos electrones como máximo. Y se presentan de la siguiente forma:
Orbital lleno
Orbital semilleno
Orbital vacío
PROPIEDADES DEL NÚCLEO
1.- NÚMERO ATÓMICO ( Z)
La cantidad de protones presentes en el núcleo de un átomo se le conoce como número atómico lo
que quiere decir: # p+ = Z
Ademas se debe tener en cuenta que en todo átomo neutro el número de electrones es igual al
número de protones de manera que se cumple:
Z = # p + = # e2.- NÚMERO DE MASA (A)
También llamado Número Másico, representa la suma del número de protones y neutrones que se
encuentran en un átomo, y se determina por:
A = # p+ + # n
ó A=Z+#n
Asimismo la representación del núcleo de un átomo se realiza de la siguiente manera:
A
ZE Donde E es la representación de un elemento cualquiera de la Tabla Periódica
IONES
Son especies químicas que presentan carga eléctrica neta, positiva o negativa debido a que la
cantidad de protones es diferente a la cantidad de electrones.
TIPOS DE IONES
1.- IONES ATÓMICOS.- Son átomos que tienen carga positiva o negativa siendo el positivo llamado
CATIÓN y que se genera cuando un átomo neutro pierde uno o más electrones por lo que su carga
neta es positiva. Y también tenemos al negativo que es llamdo ANIÓN que se genera cuando el átomo
neutro gana uno o más electrones.
2.- IONES POLIATÓMICOS.- Están constituídos por un grupo de átomos que tienen carga eléctrica
postiva o negativa.