Teorias atomicas

DALTON

En 1808 Dalton formuló la teoría atómica, teoría que rompía con todas las ideas tradicionales derivada de los antiguos filósofos griegos (Demócrito, Leucipo).

Este Introduce la idea de la discontinuidad de la materia, es decir, es la primera teoría científica que considera que la materia está dividida en átomos.

Los postulados básicos de esta teoría son:

• La materia está dividida en unas partículas indivisibles e inalterables llamadas átomos.
• Los átomos son partículas muy pequeñas y no se pueden ver a simple vista.
• Todos los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, igual masa e iguales propiedades.
• Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y distintas propiedades.
• Los compuestos se forman cuando los átomos se unen entre sí, en una relación constante y sencilla.
• En las reacciones químicas los átomos se separan o se unen; pero ningún átomo se crea ni se destruye, y ningún átomo de un elemento se convierte en átomo de otro elemento.
• Esta concepción se mantuvo casi durante un siglo.

John Dalton dedicado al estudio de las propiedades de los gases, demostró que los átomos se explican fácilmente con una teoría de partículas. Dalton sostenía que los átomos son indivisibles, pero con investigaciones posteriores se obtuvieron evidencias de que el átomo se subdivide en lo que se conoce como partículas subatómicas: protón, neutrón y electrón.   

Postulados:

• -La materia esta compuesta por partículas indivisibles llamadas átomos.
• -Todos los átomos de un elemento tienen las mismas propiedades.
• -Los átomos de distintos elementos son diferentes entre si, fundamentalmente en su masa.Una reacción química implica un reordenamiento de atomos.

Características

• Esfera compacta
• Indestructible
• Indivisible
• Átomos del mismo elemento son iguales entre si ( en masa, peso, volumen)
• Se representa por una esfera

 

 

 

 

 

 

THOMSON

Posteriormente, en el año 1897 se descubre el electrón, una de las partículas subatómicas que conforma el átomo. En 1898 Thomson propuso un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia de dicha partícula subatómica. Su modelo era estático, ya que suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo, y que el conjunto era eléctricamente neutro.

El modelo de Thomson era parecido a un pastel de frutas: los electrones estaban incrustados en una masa esférica de carga positiva. La carga negativa total de los electrones era la misma que la carga total positiva de la esfera, por lo que dedujo que el átomo era neutro.

Thomson también explicó la formación de iones, tanto positivos como negativos.

Cuando el átomo pierde algún electrón, la estructura queda positiva y se forman iones positivos; pero si el átomo gana algún electrón, la estructura queda negativa y se forman iones negativos.

Thomson proporciono el primer testimonio convincente de que los electrones eran partículas mucho mas ligeras que el átomo del cual forman parte. Thompson pensó que los electrones eran parte del átomo y debía haber en este una carga positiva, la necesaria para neutralizar la carga de los electrones, no se sabia de la existencia de esta carga positiva dentro de el, sin embargo, se vio en la necesidad de proponer su existencia para que su modelo fuera consistente con la naturaleza eléctrica neutra de la materia, por ello supuso que la carga positiva debía existir y propone que esta se encuentra uniformemente distribuida en el átomo, y con los electrones dentro de ella de carga negativa y masa tan pequeña que a veces se considera despreciable.

Postulados:

• -Que  la  materia es eléctricamente neutra, esto permitiría pensar que aparte de electrones, es posible que halla partículas con cargas positivas.
• -Es posible extraer electrones de los átomos, pero no del mismo modo las cargas positivas

Características

• Descubre la existencia de partículas con carga negativa (electrón)
• Ya no es indivisible ni indestructible
• Se representa por una esfera de carga positiva que tiene incrustados pequeñas esferas- partículas de carga negativa (electrón) " este modelo es conocido como el de panque de pasas ya que las pasas son los electrones y todo el panque es de carga positiva)
• La materia es eléctricamente neutra (positiva y negativa)
• Se deduce la existencia de partículas de carga positiva pero no se comprueba nada.

RUTHERFORD

Tras el descubrimiento del Protón, Rutherford formuló su modelo atómico.

En 1911, Rutherford empleó las partículas alfa para determinar la estructura interna de la materia. A partir de ese experimento dedujo que:  

• La mayoría de las partículas atraviesan la lámina sin desviarse (99,9%).
• Algunas partículas se desvían (0,1%).

Al ver que no se cumplía el modelo propuesto por Thomson, Rutherford formuló el modelo nuclear del átomo. Según este modelo, el átomo está formado por un núcleo y una corteza:  

• Núcleo: aquí se concentra casi la totalidad de la masa del átomo, y tiene carga positiva.
• Corteza: está formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares (sistema solar en miniatura)

Así mismo, también dijo que la materia es neutra, ya que la carga positiva del núcleo y la negativa de la corteza se neutralizan entre sí.

Rutherford dedujo que:

• La materia está casi vacía; el núcleo es 100.000 veces más pequeño que el radio del átomo.
• La mayoría de las partículas alfa no se desvían porque pasan por la corteza, y no por el núcleo.
• Las que pasan cerca del núcleo se desvían porque son repelidas.
• Cuando el átomo suelta electrones, el átomo se queda con carga negativa, convirtiéndose en un ión negativo; pero si, por el contrario, el átomo gana electrones, la estructura será positiva y el átomo se convertirá en un ión negativo.
• El átomo es estable.

Para 1911 Rutherford realizaba experimentos sobre la dispersión de los rayos alfa al incidir sobre una delgada lamina de oro. Observo que la mayoría de las partículas atravesaban la lamina con una ligera desviación  sin embargo, un numero escaso de partículas se desviaban fuertemente, a veces mas de 90º.

Lo que sorprendió a Rutherford fueron específicamente los "rebotes" que sufrían algunas partículas: "es tan increíble como si usted disparara un proyectil de 15 pulgadas sobre una lamina de seda y este rebotara y lo alcanzara a usted".

Para explicar lo sucedido, Rutherford sugirio que la carga positiva puede estar concentrada en una región muy pequeña a la cual llamo "núcleo atómico"

Rutherford comparo su modelo atómico al sistema planetario, siendo este un sistema gravitacional, regido por leyes mecánicas, y el átomo un sistema eléctrico regido por leyes electromagnética.

Postulados:  

• -Los átomos poseen el mismo número de protones y electrones, por tanto son entidades neutras.
• -El núcleo atómico está formado por partículas de carga positiva y gran masa (protones).
• -El núcleo, además, debe estar compuesto por otras partículas con carga neutra para explicar la elevada masa del átomo (superior a lo esperado teniendo en cuenta solo el número de protones).

• -Los electrones giran sobre el núcleo compensando la atracción electrostática (que produce la diferencia de cargas respecto al núcleo) con su fuerza centrífuga

Características

• Demuestra la existencia de partículas con carga positiva (protones)
• El átomo no es compacto.

 

BOHR 

Tras el descubrimiento del neutrón, en 1913 Böhr 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 numero 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.
• Böhr situó a los electrones en lugares exactos del espacio.
• Es el modelo planetario de Böhr.

Niels Bohr después de una serie de investigaciones propone un nuevo modelo, el cual describe que los electrones no pueden girar en torno al núcleo a cualquier distancia de este, sino a ciertas distancias perfectamente determinadas, llamadas niveles de energía o capas. La síntesis de estos trabajos hizo suponer que los electrones se encontraban distribuidos en esas capas electrónicas se designaron con letras. Un electrón necesita tanta o mas energía para mantenerse en un nivel cuanto mas grande es este. Si se halla en un nivel determinado y recibe energía suficiente, absorbe esta energía y pasa a un nivel superior. Si, por el contrario, pasa de un nivel a otro inferior, donde existe un  sitio disponible contiene un exceso de energía del cual se desprende en forma de ondas electromagnéticas.

La validez de la teoría de Bohr se basa en el éxito obtenido por la predicción de las líneas del espectro del hidrógeno, sin embargo, los desarrollos logrados en la espectroscopia dieron mejores mediciones cuando se descubrieron estructuras finas en los espectros atómicos. El modelo de Bohr se aplico a otros elementos obteniendose buenas predicciones no obstante que la teoría no es estrictamente aplicable a ellos. 

 

Postulados: 

• El electrón solo podrá girar en ciertas órbitas circulares de energía y radios determinados, y al moverse en ellas el electrón no radiará energía. En ellas la energía del electrón será constante.
• En estas órbitas se cumplirá que el momento angular del electrón será múltiplo entero de h/2. Estas serán las únicas órbitas posibles.
• El electrón solo emitirá energía cuando estando en una de estas órbitas pase a otra de menor energía.

Características

• Cuantifica la energía de los electrones (utiliza muchos los espectros para crear su teoría)
• Estableció la cantidad de energía que tienen los electrones y creo los "niveles de energía" (creo 7 niveles de energía)
• Orbitas circulares
• Se mide la cantidad de energía de los electrones.

Se descarta este modelo por no ser reales los valores del nivel de energía del 1 al 4 son los que se utilizan actualmente, pero del 5-7 no son correctos y se modifica todavía el modelo y llega el cuántico.

 

 

 

http://www.youtube.com/watch?v=fiimPDW9znM

CUANTICO

Es el modelo actual; fue expuesto en 1925 por Heisenberg y Schrödinger.

Características:

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 Böhr 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.

El modelo cuántico postula que los electrones en los átomos solo pueden tener ciertas energías y que la perdida o ganancia de energía por parte de los átomos únicamente puede producirse por emisión o absorción de luz correspondiente a la diferencia energética entre dos de estos niveles de energía.

 

 

 

 

 

 

MODELOS

Dalton

 

Thomson

 

Rutherford

 

Bohr

 

 

 

 

Referencia:

Libro Química
Autor:Gimeno Guillen
QD33Q836 PAG 60-79

Libro Química I agua y oxigeno
Autores:Antonio Rico Alicia
pág. 158-162