Contenido
HISTORIA DEL ÁTOMO Y MODELOS ATÓMICOS.
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Reseña de la historia del átomo: 2
Modelo atómico de Demócrito:.......................................................................................................... 4
Modelo atómico de Dalton: ................................................................................................................ 4
Modelo atómico de Thomson: 5
Tubo catódico Thomson...................................................................................................................... 5
Modelo Pudin de Pasas de Thomson.................................................................................................. 6
Modelo atómico de Niels Born: 11
Modelo atómico de Schrodinger:......................................................................................................11 14
HISTORIA DEL ÁTOMO Y MODELOS ATÓMICOS.
Reseña de la historia del átomo:
En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y Demócrito. Según la teoría de Dalton: Los elementos están formados por partículas discretas, diminutas e indivisibles, llamadas átomos, que no se alteran en los cambios químicos. La falta de solidez del modelo de partículas para explicar algunos fenómenos obligó a los científicos a modificar la idea de que la materia estaba constituida por partículas con la única propiedad de tener masa. En la actualidad, el modelo más aceptado es el modelo atómico, según el cual los componentes fundamentales de la materia tienen otras propiedades que permiten explicar dichos fenómenos.9La creación de este modelo permitió la apertura de nuevas ramas de estudio como la fuerza nuclear y la fuerza atómica; de igual forma, se dio lugar a nuevos avances que permitieron incrementar el saber humano como la tabla periódica de los elementos hecha por Dimitri Ivanovich Mendeleev y que anteriormente había tenido predecesores que no fueron tan aceptados debido a los argumentos que sostenían.
Actualmente, el objetivo de la teoría atómica es cooperar con la interpretación
de la composición, propiedades, estructura y transformaciones del universo, pero para hacer todo se empezó desde lo más simple y eso son los átomos, que hoy se conocen gracias a esas teorías enunciadas a lo largo de la historia. Estas teorías que tanto significan para la química se estudiaron con precisión y dejaron un legado.
Modelo atómico de Demócrito: Tanto Demócrito como su maestro Leucipo creían que la materia estaba formada por partículas indivisibles llamadas átomos El modelo atómico Demócrito fue el primer modelo postulado por el hombre en la historia, que decía que los átomos eran homogéneos, eternos y no se podían dividir, que eran invisibles e incomprensibles y que también tenían características internas diferentes, esta idea prevaleció hasta fines del siglo XVIII, tardaron los hombres de ciencia casi 2.200 años para que recién en el año 1804 John Dalton redefiniera al Átomo como una partícula sólida formada por otras partículas seguido por Thomson, Rutherford, Bohr, Sommerfeld, y el modelo de la Mecánica Cuántica .
Considera la Materia como una sustancia extensa, impenetrable e indiferente cualitativamente, pero no formando un todo compacto, sino masas de diversas, magnitudes y formas; los átomos, que se mueven en el vacío, el cual admite, porque sin él no hay movimiento, y como éste existe, tiene que existir el vacío, que es infinito en extensión.
Tiempo después resurgió el termino átomo y se establecieron las teorías y modelos atómicos de Dalton, (tabla anexa) explicando el concepto del átomo, su reacción química y sus características
Modelo atómico de Dalton: En su modelo atómico, Dalton sugirió que los átomos eran similares a bolas. El también creía que los átomos de dos o más elementos podían unirse químicamente para formar compuestos. A finales del siglo XIX, se aceptó de forma general que la materia estaba formada por átomos y que esto se combinan para forma moléculas. Dalton realizó muchos experimentos que Demócrito no pudo hacer.
Finalmente experimentando con barras de oro, Dalton concluyó que se llegaba a un punto en que la barra de oro no se podía seguir dividiendo más. Para él, esto fue la evidencia de que existía el átomo de oro.
En 1808, John Dalton propuso el primer modelo atómico que fue aceptado. El usó sus experimentos científicos para probar la existencia de los átomos. Dalton creía
que los átomos de un elemento eran exactamente iguales en tamaño y peso. En su modelo atómico, Dalton sugirió que los átomos eran similares a bolas.
Modelo atómico de Thomson: Este innovador modelo atómico usó la amplia evidencia obtenida gracias al estudio de los rayos catódicos a lo largo de la segunda mitad del siglo XIX. Si bien el modelo atómico de Dalton daba debida cuenta de la formación de los procesos químicos, postulando átomos indivisibles, la evidencia adicional suministrada por los rayos catódicos sugería que esos átomos contenían partículas eléctricas de carga negativa. El modelo de Dalton ignoraba la estructura interna, pero el modelo de Thomson agregaba las virtudes del modelo de Dalton y simultáneamente podía explicar los hechos de los rayos catódicos
18 de diciembre de 1856 en Mánchester (Inglaterra) 30 de agosto de 1940 en Cambridge (Inglaterra), Thomson estudió ingeniería en 1870 en el Owens Collage y se trasladó al Trinity Collage de Cambridge para obtener su licenciatura en 1880 en Matemáticas (Segunda Wrangler y segundo premio Smith) y su Maestría en Artes (obteniendo el Premio Adams) en 1883.
En 1884 se convirtió en profesor de Física en Cavendish. Uno de sus alumnos fue Ernest Rutherford, quien más tarde sería su sucesor en el puesto. Thomson fue elegido miembro de la Royal Society ese mismo año y, posteriormente, fue su presidente entre 1915 y 1920.
En 1890 se casó con Rose Elizabeth Paget, hija de sir Edward George Paget, y tuvo dos hijos, George y Joan Paget Thomson. Su hijo se convirtió en un destacado físico, quien a su vez fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1937 por demostrar las propiedades de tipo ondulatorio de los electrones.
Thomson realizó una serie de experimentos con tubos de rayos catódicos que le llevaron a descubrir el electrón en 1897 y proponer un segundo modelo (el primero fue propuesto por Dalton en 1794) en el cual los electrones poseían cargas negativas y se encontraban en el interior del átomo, el cual poseía carga positiva.
Tubo catódico Thomson
Para ello, fueron tres los experimentos en los que empleó los tubos de rayos catódicos, en primera instancia, demostró que los campos eléctricos eran capaces de generar la desviación de los mismos y entonces experimentó la desviación a partir del efecto combinado de campos eléctricos y magnéticos, lo que se buscaba era evidenciar la relación existente entre la
carga y la masa de las partículas, que se mantenía constante a pesar de la alteración del material del cátodo.
Siguiendo los mismos estudios y experimentos, en 1897, Thomson, descubriría una nueva partícula, la cual era mil veces más liviana que el hidrógeno, a la mencionada partícula se la denominó como electrón. Su descubrimiento lo llevó a este a ser el primer científico en descubrir partículas subatómicas.
Modelo Pudin de Pasas de Thomson
Las conclusiones de Thomson fueron audaces: los rayos catódicos estaban hechos de partículas que llamó "corpúsculos", y estos corpúsculos procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que significa que los átomos son, de hecho, divisibles. Thomson imaginó que el átomo se compone de estos corpúsculos en un mar lleno de carga positiva; a este modelo del átomo, atribuido a Thomson, se le llamó el modelo "Pudín de pasas". La imposibilidad de explicar que el átomo está formado por un núcleo compacto y una parte exterior denominada corteza implica que otros científicos como Ernest Rutherford o Niels Bohr continuasen con su investigación y establecieron otras teorías en las que los átomos tenían partes diferenciadas.
En 1906 fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1906 por sus investigaciones teóricas y experimentales en la conducción de la electricidad generada por los gases. Además, fue nombrado caballero en 1908 y de la Orden del Mérito en 1912.
Ese mismo año, demostró que el hidrógeno tiene un único electrón, permitiendo confirmar o rechazar diversas teorías anteriores sobre el número de los electrones.
Inventor de los rayos positivos, en 1911, descubrió la manera de utilizarlos para separar átomos de diferente masa. Lo logró desviando los rayos positivos mediante campos eléctricos y magnéticos (espectrometría de masas). Así descubrió que el neón tiene dos isótopos (neón 20 y neón 22).
En 1918 fue nombrado rector del Trinity Collage de Cambridge, donde conoció a Niels Bohr, y permaneció hasta su muerte. Murió el 30 de agosto de 1940 y fue sepultado en la A
Modelo atómico de Niels Born: En julio de 1913, hace ya exactamente 100 años, Niels Bohr, discípulo de Rutherford, da un paso gigantesco hacia la comprensión de la estructura atómica, mediante el anuncio de una teoría conocida como la “Teoría de Bohr sobre el Átomo de Hidrógeno”. Bohr describió el átomo fundamental del hidrógeno como un electrón moviéndose en orbitas circulares alrededor de un protón, representando este último al núcleo del átomo, el que Bohr ubica en su parte central y dando una explicación robusta respecto de la estabilidad de la órbita del electrón y del átomo en su conjunto. Se trata entonces de la gura de la estructura del átomo más conocida y aún en nuestros días más difundida, estando fuertemente presente en el imaginario colectivo del siglo XX y de lo que va del siglo XXI. Bohr estaba convencido de que las teorías clásicas de la física eran incapaces de representar adecuadamente los movimientos orbitales de los electrones: ¿Por qué los electrones, que se encuentran en movimiento, no pierden energía, lo que provocaría que tales partículas cayeran entonces en trayectorias espirales sobre el núcleo? Muchos físicos de la época habían dado las explicaciones más fantásticas respecto de esta estabilidad del electrón y la relación de las fuerzas entre los electrones y el núcleo del átomo. A objeto de dar una respuesta más elaborada a esta problemática, Bohr de una manera magistral, combinó lo que hasta ese momento era conocido respecto a la noción del núcleo atómico de Rutherford con la revolucionaria teoría de los Quanta, o paquetes de energía de Planck, con la cual este último cientíco explicaba la naturaleza de la luz. Supuso que todos los electrones giraban en torno a su núcleo en ciertas orbitas jas llamadas estados estacionarios, en las cuales estas partículas y su movimiento son perfectamente estables, donde cada una de estas orbitas representa un nivel denido pero diferente de energía. Sólo cuando un electrón salta de una orbita externa (un estado de energía superior) a una orbita inferior o interna, debe irradiar energía en cantidades discretas (quantos) y características de un átomo en particular.
Al poner en práctica estas ideas revolucionarias, Bohr aplica su teoría física y matemática mediante un sencillo modelo del átomo de hidrógeno, donde uno de los postulados fundamentales es que la estabilidad de la órbita del electrón se logra, en primer lugar, por el hecho de que la fuerza que impulsa al electrón a salir de su órbita (fuerza centrifuga debida al movimiento) es exactamente igual a la fuerza eléctrica de atracción entre el electrón y el núcleo del átomo, representado por un protón
s en sus órbitas, sino además explicar ampliamente las series espectrales visibles del hidrógeno, con una precisión asombrosa. Además, pudo predecir la emisión de energía de los átomos del hidrógeno, hasta ese momento no observadas, tanto en la región ultravioleta como en la región infrarroja del espectro
Modelo atómico de Niels Born:
El físico danés Niels Bohr realizó una serie de estudios de los que dedujo que los electrones de la corteza giran alrededor del núcleo describiendo sólo determinadas órbitas circulares.
La distribución de los electrones en las capas se denomina configuración electrónica y se realiza de la siguiente manera:
La 1ª capa puede contener, como máximo, 2 electrones.
La 2ª capa puede contener, como máximo, 8 electrones. Comienza a llenarse una vez que la 1ª ya está completa.
La 3ª capa puede contener, como máximo, 18 electrones. Comienza a llenarse una vez que la 2ª capa ya está completa.
En el átomo, los electrones se organizan en capas y, en cada capa tendrán una cierta energía, llenando siempre las capas inferiores y después las superiores.
En la siguiente escena puede observarse la representación de los átomos de los 12 primeros elementos de la tabla periódica con este modelo:
Modelo atómico de Schrodinger:
Se representa por números separados por comas y entre paréntesis. Por ejemplo, el átomo de sodio tiene 11 electrones; por tanto, 2 llenan la 1ª capa, 8 quedan en la 2ª capa y el último electrón quedaría en la 3ª capa. La representación es: (2,8,1).
En el famoso experimento mental concebido en 1935 por Erwin Schrödinger, un gato se encuentra encerrado en una cámara de acero junto con una «máquina infernal». Esta contiene un átomo radiactivo que, en caso de desintegrarse, activará un dispositivo que liberará veneno y matará al felino. Si el átomo se encuentra en una superposición cuántica de estados (desintegrado y no desintegrado), ¿qué ocurre con el gato? Si suponemos que el animal en sí no funciona como un aparato de medida, las leyes de la mecánica cuántica dictan que, hasta que no se mida el estado del sistema, también el felino se hallará en una superposición de estados; es decir, vivo y muerto a la vez.
Una de las últimas versiones del célebre experimento ha sido llevada a cabo hace poco por Hsiang Yu Lo y otros investigadores de la Escuela Politécnica de Zúrich. En su trabajo, el equivalente al gato era un ion de calcio confinado en una trampa electromagnética. Por su parte, el análogo de liberar o no el veneno lo desempeñaba una fuerza que, dependiendo de cuál fuese el espín electrónico del átomo, actuaría sobre él desplazándolo en un sentido u otro.
Al preparar el espín en una superposición de estados, los investigadores observaron cómo también el átomo evolucionaba hacia una superposición de dos estados de movimiento, cada uno de ellos correspondiente a haberlo empujado en un sentido o en el opuesto. Los resultados han aparecido publicados en el último número de la revista Nature.
La principal novedad del trabajo de Lo y sus colaboradores reside en haber empleado estados «estrujados» (squeezed states). En ellos, la posición inicial del átomo logra determinarse con una precisiónmayorde lo habitual, a costa de aumentarla incertidumbre ensu momento. Gracias aello, los investigadores lograron una superposición de estados caracterizados por una separación espacial mayor de la que suele conseguirse en este tipo de experimentos. En concreto, tras «aplastar» el átomo de calcio, los autores consiguieron inducir en él oscilaciones en sentidos opuestos con una amplitud de hasta 56 veces su tamaño típico inicial.
Conclusiones: La evolución de los modelos atómicos indica que la ciencia siempre está en constante avance y que cada día se conoce algo nuevo, el átomo inició como una partícula indivisible y posteriormente se logró dividir, es decir, que la materia es divisible y además que es discontinua y los experimentos que lo demostraron fueron:
• El tubo de rayos catódicos que encontró que el átomo tenía electrones.
• La difracción de la luz al pasar por un prisma y que se puede dividir en sus siete colores.
• El experimento de Rutherford y el descubrimiento del núcleo y años después el neutrón por Chadwick.
• Los espectros de emisión y absorción emitido por cada uno de los elementos y que presenta espectros de bandas.
Como te habrás dado cuenta, cada uno de los modelos atómicos ayudaron a entender algunos fenómenos, pero lo más importante es que se siguen usando para dar explicación al comportamiento de la materia
