Fundamentos de Física ModernaModelos Atómicos

UNERIK ESTEBAN CARVAJAL GONZÁLEZ

G2E08ErikJunio de 2015

Tomado de: http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/FlashQ/1-Estructura%20A/ExperienciaRutherford/fundamento-Thomson-Rutherford.htm

Modelos Atómicos

Modelos Atómicos- evolución -

• Demócrito Para el año 400 a. de C. Demócrito y Leucipo propusieron la primera

teoría atómica llamada la "Discontinuidad de la Materia". Esta consistió en que la materia se podía dividir indeterminadamente en partículas cada vez más pequeñas hasta obtener unas diminutas e indivisibles, a las que Demócrito llamó átomos, las cuales constituyen a la materia. Así había átomos de oro, de agua, aire, rocas, etc.

• A su vez a Leucipo y Demócrito de Abdera se les atribuye la fundación del atomismo mecanicista, según el cual la realidad está formada tanto por partículas infinitas, indivisibles, de formas variadas y siempre en movimiento, los átomos (ἄτομοι, s. lo que no puede ser dividido), como por el vacío.

La teoría atomística de Demócrito y Leucipo dice así:

- Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incomprensibles e invisibles.-Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.-Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

• J.J. Thomson

El modelo atómico de Thomson es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por Joseph John Thomson, quien descubrió el electrón en 1898, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como un pudin de pasas. Postulaba que los electrones se distribuían uniformemente en el interior del átomo suspendidos en una nube de carga positiva. El átomo se consideraba como una esfera con carga positiva con electrones repartidos como pequeños gránulos. La herramienta principal con la que contó Thomson para su modelo

• Éxitos del Modelo.

• El nuevo 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 aunaba las virtudes del modelo de Dalton y simultáneamente podía explicar los hechos de los rayos catódicos.

• Rutherford

En 1910, Ernest Rutherford, un físico neozelandés, quiso poner a prueba el modelo atómico postulado por Sir Joseph Thomson, el cual consistió en que hacer pasar un rayo de particulas alfa (particulas cargadas positivamente) a través de una lámina de oro extremadamente delgada.

• Los resultados obtenidos, llevaron a Rutherford a plantear su propio modelo atómico. Las principales conclusiones que se obtuvieron fueron:

1. El átomo es mayormente vacío, lo que explicaría el porque la mayoría de las particulas atravesaron la lámina de oro sin sufrir desviación.

2. El átomo posee un centro denso, que abarca la totalidad de la masa. Además, este centro, llamado núcleo, está cargado positivamente, razón por la cual, las partículas alfa al acercarse a él sufrían desviaciones (cargas iguales se repelen)

3. Debido a que el átomo es eléctricamente neutro, los electrones deben estar rodeando al núcleo, girando en órbitas circulares alrededor de él, tal y como lo hacen los planetas alrededor del Sol. La cantidad de electrones es igual y de signo contrario a la carga ubicada en el núcleo.

• Ahora, bien, ¿por qué no era válido el modelo del "pastel de pasas"para explicar los resultados obtenidos? La respuesta está en que el modelo que regía hasta ese entonces consideraba al átomo como una esfera compacta, dentro de la cual tenia incrustados a los electrones. Si ese modelo hubiese sido correcto, las partículas alfa tendrían que haber rebotado en la lámina de oro, ya que ocurriría el mismo efecto de cuando uno hacer chocar dos bolitas, pero el hecho de que la mayoría atravesara la lámina de oro, indica que esa concepción atómica estaba errada.

Bohr [Energía (n)]Confirmación de los logros de la Espectroscopía

El físico danés Niels Bohr ( Premio Nobel de Física 1922), 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:

• En resumen podemos decir que los electrones se disponen en diversas órbitas circulares que determinan diferentes niveles de energía.

Modelo Atómico de Bohr

• Louis De Broglie

En un estudio especulativo, que no respondía a ninguna realidad observada que hubiera de explicarse, el francés Louis de Broglie (1892-1987) elucubró con la posibilidad de que, al igual que los fotones, también los electrones tuvieran esa misma dualidad de onda y corpúsculo.

• Ondas de De Broglie• En un trabajo publicado en 1924, De Broglie partía de una

comparación entre las propiedades del fotón y el electrón para suponer que esta última partícula podría poseer relaciones de energía-frecuencia y longitud de onda-momento lineal análogas a la primera, y expresadas como:

• siendo un vector unitario que comparte dirección y sentido con el vector de onda .• Partiendo de las hipótesis relativistas, se podría establecer una

equivalencia entre energía y el momento lineal del electrón considerado como onda y como partícula material, de lo que se deduciría que:

Infografía

• http://timerime.com/es/evento/2126469/Modelo+atmico+de+Demcrito+y+Leucipo/• http://quimica-en-la-actualidad.webnode.com.ve/modelo-atomico-

de-thonson/• http://es-puraquimica.weebly.com/rutherford.html• http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-08.html• http://www.hiru.com/fisica/ondas-de-materia-de-louis-de-broglie