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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Universidad de Oriente Profesora. Ayarit Suarez Integrantes. Sección 04 Galicia Claudia, CI. 26374550 Marino Marianyela, CI. 27110237 Pagola Heydrily, CI. 28030369 Salas Joenis, CI. 26599160 Ciudad Bolívar, Mayo 2017 ¿Qué es el átomo? Es la unidad más pequeña posible de un elemento químico. En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra "átomo" se empleaba para referirse a la parte de materia más pequeño que podía concebirse. Esa "partícula fundamental", por emplear el término moderno para ese concepto, se consideraba indestructible. De hecho, átomo significa en griego "no divisible". El conocimiento del tamaño y la naturaleza del átomo avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre él. · En física y química, átomo (del latín atomus, y éste del griego άτομος, indivisible) es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Modelos de átomos hasta la actualidad. Los filósofos griegos discutieron mucho acerca de la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más simple de lo que parecía. Algunas de sus ideas de mayor relevancia fueron: En el siglo V a. C., Leucipo sostenía que había un sólo tipo de materia y pensaba que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, obtendríamos un trozo que no se podría cortar más. Demócrito llamó a estos trozos átomos (sin división). La filosofía atomista de Leucipo y Demócrito podía resumirse en: 1. Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos e invisibles. 2. Los átomos se diferencian en su forma y tamaño. 3. Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos. En el siglo IV a. C., Empédocles postuló que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, aire, agua y fuego. Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por esos 4 elementos, agregándole un quinto, el éter, pero niega la idea de átomo, hecho que se mantuvo hasta 200 años en el pensamiento de la humanidad. Teoría atómica de Dalton En 1808, John Dalton (1766-1844), químico y físico británico, publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de Demócrito, luego de medir la masa de los reactivos y productos de una reacción, y concluyó que las sustancias están compuestas de átomos esféricos idénticos para cada elemento, pero diferentes de un elemento a otro. Según la teoría de Dalton: - La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir. - Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí y tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes. - Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas. - Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples. - Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. - Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos. Sin embargo, este modelo desapareció ante el modelo de Thompson, ya que no explica los rayos catódicos ni la radioactividad. Modelo de Thompson Luego del descubrimiento del electrón en 1897 por Joseph John Thomson, se determinó que la materia se componía de dos partes, una negativa y una positiva. La parte negativa estaba constituida por electrones, los cuales se encontraban según este modelo inmerso en una masa de carga positiva a manera de pasas en un pastel. Modelo de Rutherford Este modelo fue desarrollado por el físico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thomson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos. A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del átomo del público no científico. Rutherford predijo la existencia del neutrón en el año 1920, por esa razón en el modelo anterior (Thomson), no se habla de éste. Por desgracia, el modelo atómico de Rutherford presentaba varias incongruencias: Contradecía las leyes del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas mediante datos experimentales. Según las leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento (en este caso el electrón) debería emitir energía constantemente en forma de radiación y llegaría un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se destruiría. Todo ocurriría muy brevemente. Además tampoco explicaba los espectros atómicos. Modelo de Bohr El modelo atómico de Rutherford fue aceptable para la época; sin embargo, aún dejaba algunas preguntas. Por ejemplo, si los electrones giran en torno al núcleo en una determinada órbita, necesitan cierta energía para efectuar dicho movimiento. ¿De dónde sacan la energía? Hasta el momento, también se sabía que cada elemento tiene un espectro de emisión característico, que nadie era capaz de explicar. Modelo de Schrödinger: Modelo Actual Luego de que Louis-Víctor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por Erwin Schrödinger en 1926, se actualizó nuevamente el modelo del átomo. En el modelo de Schrödinger se abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia a nivel macroscópico hacia las diminutas dimensiones del átomo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital. La teoría atómica actual establece que el electrón tiene un comportamiento tanto de onda como de partícula, lo que se conoce como comportamiento dual onda/partícula. Por lo tanto, si es una onda tiene propiedades que lo caracterizan como longitud de onda, frecuencia de una onda, energía que transporta. Mientras que si es una partícula, además tiene una masa característica. La teoría cuántica reafirma la teoría de Bohr señalando que los electrones se ubican en distintos niveles de energía, la cual aumenta a medida que se alejan del núcleo. Cada nivel de energía tiene órbitas en las cuales se encuentra en movimiento un electrón. Las formas de las órbitas dependen del nivel de energía. Estructura del átomo En el átomo existen dos partes importantes: el núcleo y la corteza. Núcleo: El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón. Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z. Corteza: La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón. Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones. Otras partículas subatómicas Aparte del electrón, protón y neutrón existen otras partículas subatómicas, las cuales son: -Bosón -Fermión -Hadrón -Leptón -Mesón -Positrón -Neutrino -Quark Modelo cuántico del átomo Se piensa en los electrones como ondas de materia probabilística utilizando la longitud de onda de De Broglie, la ecuación de Schrödinger y el principio de incertidumbre de Heisenberg. Estudiamos el espín del electrón electrón y el experimento de Stern-Gerlach. Puntos más importantes Louis de Broglie propuso que todas las partículas podrían ser tratadas como ondas de materia con una longitud de onda, dada por la siguiente ecuación: λ=mvh Erwin Schrödinger propuso el modelo mecánico cuántico del átomo, el cual trata a los electrones como ondas de materia. La ecuación de Schrödinger, H^ψ=Eψ , se puede resolver para obtener una serie de funciones de ondaψ , cada una de las cuales está asociada con una energía de enlace electrónica, E El cuadrado de la función de onda,^2ψ2 , representa la probabilidad de encontrar un electrón en una región dada dentro del átomo. Un orbital atómico está definido como la región dentro de un átomo que encierra donde posiblemente esté el electrón el 90% del tiempo. El principio de incertidumbre de Heisenberg afirma que no podemos conocer tanto la energía como la posición de un electrón. Por lo tanto, a medida que sabemos con mayor precisión la posición del electrón, sabemos menos sobre su energía, y viceversa. Los electrones tienen una propiedad intrínseca llamada espín, y un electrón puede tener uno de dos posibles valores de espín: espín arriba o espín abajo. Cualesquiera dos electrones que ocupen el mismo orbital deben tener espines opuestos. Estudio del átomo Esta pregunta que parece tan sencilla, no lo es, ya que El descubrimiento del átomo fue un desarrollo muy lento, ya que la gente lo que hacía era especular sobre el átomo. Una cosa es el descubrimiento y otra el descubrimiento del átomo tal y como lo conocemos hoy en día. Demócrito (450 años antes de Cristo) fue el primero en afirmar que la materia está compuesta por átomos, y que estos eran indivisibles. Demócrito estaba interesado en el descubrimiento de los primeros principios, esas sustancias a las que todas las sustancias posteriores podrían reducirse esencialmente. Mientras que los pensadores anteriores sugirieron cosas tales como el agua, el aire y el fuego como primeras sustancias, Demócrito supuso que toda la materia está compuesta por partículas sólidas, indivisibles e invisibles al ojo humano, llamadas átomos. Por eso podríamos decir que fue el primero que hablo del átomo como tal. Esto le hace ser considerado por muchos como la persona que descubrió el átomo. Con Demócrito comienza la historia del átomo, pero no tenía ninguna prueba experimental de su suposición. Historia del átomo Después de la suposición del Demócrito, ahí quedo la cosa hasta que Dalton, en 1803 lanzó su teoría atómica de la materia y la demostró con múltiples experimentos. En ella decía que todos los elementos que se conocen están constituidos por átomos y que estos eran lo más pequeño en que se podía dividir la materia, es decir eran indivisibles. Fue el primero en crear una "Teoría Atómica" llamada Teoría Atómica de Dalton. Dalton utilizó su teoría para explicar y demostrar la existencia del átomo, más o menos igual que Demócrito, pero con un montón de experimentos que se habían hecho sobre los gases, y para calcular los pesos atómicos de los elementos. La teoría atómica de Dalton era útil para muchos cálculos y ayudaba a explicar una gran cantidad de datos. El error de su teoría era que decía que el átomo era indivisible, cosa que hoy en día se ha demostrado que es falso. Faltaba por descubrir el electrón, el protón, el neutrón y el núcleo del átomo. En 1906 J.J. Thomson, supuso que Dalton estaba equivocado, porque el átomo estaba compuesto de electrones, partículas más pequeños que el átomo. Los experimentos de Thomson mostraron que las partículas negativas son todas iguales y más pequeñas que los átomos. Thomson llegó a la conclusión de que las partículas negativas no podían ser las unidades fundamentales de la materia, ya que eran todas iguales. En lugar de ello, planteó que deberían ser parte de los átomos. Las partículas negativas fueron más tarde llamadas electrones. Thomson fue el descubridor del electrón. Millikan, lo confirmó veinte años después. En 1911 Rutherford, lanzó la primera teoría sobre la estructura del átomo, en ella decía que los electrones giraban alrededor del núcleo como si fuera un sistema solar en miniatura. Fue el descubridor del núcleo del átomo. Esta teoría se mantuvo hasta 1913, fecha en la cual Bohr, lanzó una nueva teoría atómica, en ella decía que los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas y las demás partículas se concentraban en el núcleo del átomo. Esta teoría fue y es de las más importantes, llamada Teoría Atómica de Bohr. Más tarde, En 1919, de nuevo Rutherford, descubrió que el núcleo de los átomos estaba compuesto por protones, y que estos tenían carga positiva. La teoría atómica de Bohr no era la definitiva, pero si la base de las teorías actuales sobre el átomo. Y en 1932 Chadwick, descubrió el neutrón, una de las partículas fundamentales de la materia que se encuentra en el núcleo del átomo. Resumen de la Historia del Átomo - Demócrito descubrió el átomo de forma teórica. - Dalton demostró la existencia del átomo con experimentos. - Thomson descubre los electrones, con carga negativa dentro del átomo. - Rutherford descubre el núcleo del átomo y los protones con carga positiva. - Bohr descubre en su teoría que los electrones giran en órbitas alrededor del núcleo del átomo. El resto se concentraban en el núcleo. - Chadwick descubrió el neutrón, sin carga eléctrica pero con masa. Estructura del átomo En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza. El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón. Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z. La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón. Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones. Isotopos La suma del número de protones y el número de neutrones de un átomo recibe el nombre de número másico y se representa con la letra A. Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones. Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su número másico.