“ATOMO”

El átomo es la parte más pequeña en la que se puede obtener materia de forma estable, ya que las partículas subatómicas que lo componen no pueden existir aisladamente salvo en condiciones muy especiales. El átomo está formado por un núcleo, compuesto a su vez por protones y neutrones, y por una corteza que lo rodea en

la cual se encuentran los electrones, en igual número que los protones.

“MODELOS ATOMICOS”

MODELO ATÓMICO DE DEMÓCRITODemócrito pensó en la idea de que todos los cuerpos materiales son adicionados de infinitas partículas tan pequeñas que no son perceptibles por los ojos humanos, los llamaron átomos (indivisibles). Pretendía que había cuatro clases de átomos: los átomos de la piedra, densos y ásperos; los átomos de agua, pesados y húmedos; los átomos de aire, fríos y livianos, y los átomos de fuego, fugitivos y calientes.

Por una composición en estas cuatro clases de átomos se creía que están hechos todos los elementos conocidos como: * el suelo era una combinación de átomos de piedra y agua. * La planta serían átomos de piedra y agua, originarios del suelo y átomos de fuego procedentes del sol. * Por esta razón los troncos de madera seca que han perdido átomos de agua pueden arder, desasiendo átomos de fuego (llamas) y restos de átomos de piedra (cenizas). Esta teoría que expuso Leucipo y Demócrito no tuvo gran aprobación entre los filósofos griegos y romanos, pero resultó mucho más popular, aceptada y propagada por “eruditos”, como Aristóteles.Bases TeóricasDemócrito desplegó la “teoría atómica del universo”, creada por su instructor, el filósofo Leucipo. Esta teoría, semejante que todas las hipótesis filosóficas griegas, no apoya sus fundamentos mediante experimentos, sino que se expone mediante razonamiento lógico. La teoría atomística de Demócrito y Leucipo se puede sintetizar así:* Los átomos son perdurables, inseparables, semejantes, incompresibles e invisibles.* Los átomos se diferencian solo en forma y volumen, pero no por cualidades internas.

* Las propiedades de la materia se modifican según el agrupamiento de los átomos.Demócrito expuso estos razonamientos lógicos, que a la vez pueden ser la madre de las bases teóricas de los modelos atómicos.

TEORÍA ATÓMICA DE DALTON

En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y Demócrito pero basándose en una serie de experiencias científicas de laboratorio. La teoría atómica de Dalton se basa en los siguientes enunciados:

1.- La materia está formada por minúsculas partículas indivisibles llamadas ÁTOMOS.

2.- Los átomos de un mismo elemento químico son todos iguales entre sí y diferentes a los átomos de los demás elementos.

Todos los átomos del elemento Hidrógeno son iguales entre sí en todas las propiedades: masa, forma, tamaño, etc., y diferentes a los átomos de los demás elementos. Todos los

átomos del elemento Oxígeno son iguales entre sí en todas las propiedades: masa, forma, tamaño, etc., y diferentes a los átomos de los demás elementos.

MODELO ATÓMICO DE THOMSON.

J.J. Thomson, en 1897 estudiando la naturaleza de los rayos catódicos, descubrió el electrón.

En su trabajo utilizó un tubo de rayos catódicos. Ampére y Faraday profundizaron en el estudio de la electricidad y la electroquímica sugiriendo una relación íntima entre la materia y las cargas eléctricas. El descubrimiento de las partículas subatómicas comenzó cuando se impuso el tubo de descarga como herramienta de investigación en la naturaleza de la materia.

El estudio de la conductividad de gases a baja presión en un tubo de descarga reveló una luminiscencia en la pared del tubo opuesta al cátodo (polo negativo). La causa de esta luminiscencia era un chorro de partículas con carga negativa que parecía provenir del cátodo. Estas partículas se denominaron Rayos Catódicos.

- Eran partículas o radiaciones que se alejaban del cátodo en línea recta. Por ello recibieron el nombre de rayos catódicos.

- Eran partículas provistas de una gran energía cinética. Por tanto, indicaba que eran partículas materiales y no radiaciones (giraban una rueda de paletas colocada en el camino).

- Se comportaban como una corriente eléctrica de carga negativa porque se desviaban hacia la placa positiva al aplicar un campo eléctrico externo.

Se comprobó que los rayos catódicos obtenidos con gases diferentes son iguales entre sí y que, en todos los casos, las partículas tenían una relación carga / masa idéntica. El valor de esta relación fue determinado por Thomson.

Q / m = -1.76 · 1011 C · K– 1

Como consecuencia, se dedujo que la electricidad no era una magnitud continua, sino que estaba formada por partículas elementales llamadas electrones.

ÁNODO (+) CÁTODO (–) A LA BOMBA DE VACÍO RAYOS CATÓDICOS

Luminiscencia Thomson propuso que el átomo no debía considerarse como una partícula indivisible tal y como decía Dalton, sino que estaba formado por cargas negativas, electrones. Éstos estaban incrustados en una masa esférica de densidad uniforme, con carga positiva y naturaleza aún no conocida. El átomo era eléctricamente neutro por lo que la carga negativa total de los electrones era la misma que la positiva de la masa en la que se encontraban incrustados.

Este modelo atómico desvelaba la naturaleza de los rayos catódicos (electrones liberados de los átomos del gas) y daba una explicación a que sean idénticos independientemente del gas analizado.

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD.

Becquerel (1896) descubrió la radiactividad natural, lo cual llevó al conocimiento de tres tipos de partículas: - Rayos alfa [α]: partículas con

carga positiva

- Rayos beta [β]: partículas con carga negativa

- Rayos gamma [γ]: naturaleza inmaterial y sin carga. Son ondas electromagnéticas.

Todo esto sugería la posibilidad de que los átomos no eran partículas indivisibles. El estudio con más detalle del fenómeno que se produce en el tubo de descarga, revela la existencia de otra radiación. Si se utiliza un cátodo perforado, se observa una radiación de partículas con carga positiva que proviene de los canales abiertos en el cátodo. Por ello, esta nueva radiación recibe el nombre de Rayos Canales. Sus características son las siguientes:

- Está formada por partículas con carga positiva porque se dirigen hacia el cátodo e incluso lo atraviesan si presenta orificios o canales.

- La relación entre la carga y la masa es diferente según el gas empleado en el tubo.

Más tarde, se comprobó que la carga de estas partículas era igual a la del electrón pero de signo contrario, por lo que sugería la existencia de otra partícula subatómica con carga positiva: el protón.

Rutherford discípulo de Thomson (1903) empleó las partículas α para determinar la estructura interna de la materia. Cuando estas partículas atravesaban láminas delgadas de metal, se observaba lo siguiente:

• La mayoría de las partículas atravesaba la lámina sin desviarse.

• Algunas partículas se desviaban de su trayectoria inicial.

• Otras partículas rebotaban contra la lámina. Por tanto, estas observaciones no podían explicarse por el modelo de Thomson, que no preveía desviaciones de este tipo. Los resultados de Rutherford le llevaron a establecer un nuevo modelo atómico denominado

MODELO NUCLEAR DEL ÁTOMO. Según este modelo, el átomo está formado por un núcleo y una corteza.

- El átomo posee un núcleo central pequeño, con carga positiva y que contiene casi toda la masa del átomo.

- La corteza está formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo en órbitas circulares.

- La suma de las cargas negativas de los electrones debe ser igual a la carga positiva del núcleo, ya que el átomo es eléctricamente neutro.

MODELO ATÓMICO DE BOHR:

Tras el descubrimiento del neutrón, en 1913 Bohr intentó mejorar el modelo atómico de Rutherford aplicando las ideas cuánticas de Planck a su modelo. Para realizar su modelo atómico se valió del átomo de hidrógeno; describió el átomo de hidrógeno con un protón como núcleo y con un electrón girando a su alrededor. Las nuevas ideas sobre la cuantización de la energía son las siguientes: 

El átomo está cuantizado, ya que solo puede poseer unas pocas y

determinadas energías.

El electrón gira en unas órbitas circulares alrededor del núcleo, y cada órbita es

un estado estacionario que va asociado a un número natural, "n" (núm. cuántico

principal), y toma valores del 1 al 7.

Así mismo, cada nivel "n" está formado por distintos subniveles, "l". Y a su vez,

éstos se desdoblan en otros (efecto Zeeman),

"m". Y por último, hay un cuarto núm. cuántico

que se refiere al sentido, "s".

Los niveles de energía permitidos son múltiplos

de la constante de Planck.

Cuando un electrón pasa de un nivel de energía

a otro, se absorbe o se emite energía. Cuando el

electrón está en n=1 se dice que está en el nivel

fundamental (nivel de mínima energía); al

cambiar de nivel el electrón absorbe energía y

pasa a llamarse electrón excitado.

Bohr situó a los electrones en lugares exactos del espacio.

Es el modelo planetario de Bohr

Cada una de estas órbitas corresponde a un estado estacionario o nivel de

energía permitido y se asocia a un número natural: n = 1, 2, 3,…

- Los niveles de energía permitidos al e- son aquellos en los que su momento

angular, m · v · r (m: masa, v: velocidad del e- y r: radio de la órbita) es un

múltiplo entero de H / 2π, donde h es la constante de Planck.

- Sólo se absorbe o emite energía cuando un e-pasa de un nivel de energía a

otro. ∆E = Ef – Ei ∆E = h · ν ν = ∆E / h = (Ef– Ei) / h

Ef : energía del nivel de llegada Ei: energía del nivel de partida ∆E: variación de

energía ν: frecuencia

MODELO ATOMICO DE LA MECÁNICA CUÁNTICA:

Quienes sentaron las bases del nuevo modelo mecánico cuántico fueron tres científicos:

a) En 1924, Louis de Broglie, postuló que los electrones tenían un comportamiento dual de onda y partícula. Cualquier partícula que tiene masa y que se mueve a cierta velocidad, también se comporta como onda.

b) En 1927, Werner Heisenberg, sugiere que es imposible conocer con exactitud la posición, el momento y la energía de un electrón. A esto se le llama "principio de incertidumbre"

c) En 1927, Erwin Schrödinger, establece una ecuación matemática que al ser resuelta permite obtener una función de onda (psi cuadrado) llamada orbital. Esta describe probabilísticamente el comportamiento de un electrón en el átomo. Esta función es llamada densidad electrónica e indica la probabilidad de encontrar un electrón cerca del núcleo. La probabilidad es mayor mientras más cercana al núcleo y menor si nos alejamos del núcleo. Con esta teoría de Schrödinger queda establecido que los electrones no giran en orbitas alrededor del núcleo como el modelo de Bohr, sino en volúmenes alrededor del núcleo.

Aspectos característicos: 

Dualidad onda-partícula: Broglie propuso que las partículas materiales tienen

propiedades ondulatorias, y que toda partícula en movimiento lleva una onda

asociada. 

Principio de indeterminación: Heisenberg dijo que era imposible situar a un

electrón en un punto exacto del espacio. 

Las ecuaciones del modelo mecano-cuántico describen el comportamiento de los

electrones dentro del átomo, y recogen su carácter ondulatorio y la imposibilidad

de predecir sus trayectorias exactas. 

Así establecieron el concepto de orbital, región del espacio del átomo donde la

probabilidad de encontrar un electrón es muy grande. 

Características de los orbitales:

La energía está cuantizada.

Lo que marca la diferencia con el modelo

de Bohr es que este modelo no determina

la posición exacta del electrón, sino la

mayor o menor probabilidad.

Dentro del átomo, el electrón se interpreta

como una nube de carga negativa, y dentro

de esta nube, en el lugar en el que la

densidad sea mayor, la probabilidad de

encontrar un electrón también será mayor.

El comportamiento de los electrones dentro

del átomo se describe a través de los números cuánticos

Los números cuánticos se encargan del comportamiento de los electrones, y la

configuración electrónica de su distribución.

Y por último, dada la cantidad de elementos, se necesitaba una clasificación.

Hoy en día se utiliza la Tabla Periódica, aunque le precedieron muchos otras

propuestas. En la Tabla Periódica los elementos se clasifican según el número

atómico.