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Modelos atomicos_26 de Enero_2015

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elkin navarro

on 3 March 2015

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Transcript of Modelos atomicos_26 de Enero_2015

El nombre «átomo» proviene del latín atomum, se deriva " a "- ('no') y tómo (divisible). El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia. .
Está compuesto por
PROTONES
CARGA POSITIVA
NEUTRONES
NEUTROS
CARGA NEGATIVA
permanecen ligados mediante la fuerza electromagnética
El volumen del núcleo es aproximadamente proporcional al número total de nucleones.
Los nucleones se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear, que es mucho más intensa que la fuerza electromagnética a distancias cortas, lo cual permite vencer la repulsión eléctrica entre los protones
NUCLEO ATÓMICO
PROPIEDADES ATÓMICAS
MASA
La mayor parte de la masa del átomo viene de los nucleones, los protones y neutrones del núcleo. La unidad de masa que se utiliza habitualmente para expresarla es la unidad de masa atómica (u). Esta se define como la doceava parte de la masa de un átomo neutro de carbono-12 libre. se utiliza también el mol como unidad de masa. Un mol de átomos de cualquier elemento equivale siempre al mismo número de estos (6,022 · 1023)
Los átomos no están delimitados por una frontera clara, por lo que su tamaño se equipara con el de su nube electrónica. Sin embargo, tampoco puede establecerse una medida de esta, debido a las propiedades ondulatorias de los electrones. En la práctica, se define el radio atómico estimándolo en función de algún fenómeno físico, como la cantidad y densidad de átomos en un volumen dado, o la distancia entre dos núcleos en una molécula.
TAMAÑO
ELECTRONES
NUBE DE ELECTRO
NES
NIVEL DE ENERGÍA
Un electrón ligado en el átomo posee una energía potencial inversamente proporcional a su distancia al núcleo y de signo negativo, lo que quiere decir que esta aumenta con la distancia. La magnitud de esta energía es la cantidad necesaria para desligarlo, y la unidad usada habitualmente para expresarla es el electrónvoltio.
INTERACCIONES ELÉCTRICAS ENTRE PROTONES Y ELECTRONES
Los modelos posteriores se basan en una estructura de los átomos con una masa central cargada positivamente rodeada de una nube de carga negativa. Según Rutherford los electrones se moverían alrededor del núcleo en órbitas. Este modelo tiene una dificultad proveniente del hecho de que una partícula cargada acelerada, como sería necesario para mantenerse en órbita, radiaría radiación electromagnética, perdiendo energía.
TEORÍAS DEL ATOMO
ESTRUCTURA CUÁNTICA DEL ATOMO
Teoría atómica de Bohr
Las órbitas permitidas de los electrones responden a niveles de energía estables relacionados con la constante de Planck, lo mismo ocurre con la absorción o emisión de energía de los electrones al cambiar de órbita
.
la energía elástica de la globina necesita de elementos internos con propiedades elásticas.
El concepto de continuidad no significa uniformidad, las retículas de la estructura reticular de la materia implican en sí mismas elementos internos a la globina y su simetría inicial.
EL ATOMO COMO UNIDAD CONSTITUTIVA DE LA MASA DE LA MATERIA NORMAL.
Dalton
Digo materia normal por la característica del átomo de ser estable en relación a partículas subatómicas aisladas, como los neutrones y partículas elementales más pequeñas, y porque es así como se perciben los elementos químicos puros en la escala espacial humana.
La vida media de los protones es muy alta, tan alta que no se conoce exactamente y depende de los modelos teóricos utilizados.
Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos
ATOMO
Protón (del griego proton ['primero']) es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1, igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una masa 1836 veces superior a la de un electrón. Experimentalmente, se observa el protón como estable, con un límite inferior en su vida media de unos 10exp35 años.
El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta. Sin embango, en realidad el neutron está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.
El número de neutrones en un núcleo estable es constante, pero un neutrón libre, es decir, fuera del núcleo, se desintegra con una vida media de unos 1000 segundos, dando lugar a un protón, un electrón y un neutrino.
El protón y el neutrón, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos.
Es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental. Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor con respecto a la del protón.
El momento angular (espín) intrínseco del electrón es un valor semientero en unidades de , lo que significa que es un fermión. Su antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el hecho de que tiene cargas entre ellas, la eléctrica de signo opuesto. Cuando un electrón colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar totalmente aniquiladas y producir fotones de rayos gamma.
ESTRUCTURA DEL ATOMO
El átomo se distingue en dos partes:
núcleo: es la parte central, se encuentra los protones y los neutrones
corteza: es la parte exterior, en ella se encuentra los electrones
isótopos: son formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en las suma de los protones y los neutrones.
“Lo más importante es no dejar de hacerse preguntas”
Albert Einstein (1879-1955)

ELKIN NAVARRO MSc
Para Aristóteles, la materia era de naturaleza continua y estaba formada por diferentes combinaciones de
Tierra
Agua
Aire
Fuego

POSTULADOS DE DALTON:

La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas “átomos”. Estos átomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reacción química, y nunca cambian.

Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa y dimensiones. Por ejemplo: todos los átomos de hidrógeno son iguales.

Por otro lado, los átomos de elementos diferentes son diferentes. Por ejemplo: los átomos de oxígeno son diferentes a los átomos de hidrógeno.

Los átomos pueden combinarse para formar compuestos químicos. Por ejemplo: los átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse y formar moléculas de agua.

Los átomos se combinan para formar compuestos en relaciones numéricas simples. Por ejemplo: al formarse agua, la relación es de 2 a 1 (dos átomos de hidrógeno con un átomo de oxígeno).

Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. Por ejemplo: un átomo de carbono con uno de oxígeno forman monóxido de carbono (CO), mientras que dos átomos de oxígeno con uno de carbono, forman dióxido de carbono (CO2).
Las ideas de Dalton fueron perfeccionadas por otros científicos.
En 1897, el británico Joseph John Thomson descubrió unas partículas con propiedades sorprendentes: prácticamente no tenían masa y tenían carga eléctrica negativa.
Las llamó electrones.

En 1904 planteo un modelo en el que el átomo esta compuesto por electrones de carga negativa en una gran esfera de carga positiva como un pudín de pasas.
El experimento de Rutherford

Rutherford y sus colaboradores bombardearon una fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de helio). Observaban, mediante una pantalla fluorescente, en qué medida eran dispersadas las partículas.

La mayoría de ellas atravesaba la lámina metálica sin cambiar de dirección; sin embargo,
unas pocas eran reflejadas hacia atrás con ángulos pequeños.

MODELO ATOMICO DE BOHR

Bohr unió la idea de átomo nuclear de Rutherford con las ideas de física cuántica de Planck. Así, en 1913 formuló una hipótesis sobre la estructura atómica en la que estableció tres postulados:

¤ El electrón no puede girar en cualquier órbita, sino sólo en un cierto número de órbitas estables. En el modelo de Rutherford se aceptaba un número infinito de órbitas.

¤ Cuando el electrón gira en estas órbitas no emite energía.

¤ Cuando un átomo estable sufre una interacción, como puede ser el impacto de un fotón o el choque con otro átomo, uno de sus electrones puede pasar a otra órbita estable o ser arrancado del átomo.
Postulados de Bohr

-
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" (número cuántico principal).

- Así mismo, cada nivel "n" está formado por distintos subniveles, "l" y a su vez, éstos se desdoblan en otros, "m" y por último un cuarto numero cuántico que se refiere al sentido "s" (spin)

- Los niveles de energía permitidos son múltiplos de la constante de Planck.

- Cuando un electrón pasa de un nivel a otro, se absorbe o se emite energía. Cuando el electrón está en n=1, está en el nivel fundamental (nivel de mínima energía); la cambiar de nivel el electrón absorbe energía y pasa a llamarse electrón excitado.

- Situó a los electrones en lugares exactos del espacio.
Varios átomos y moléculas representados en A New System of Chemical Philosophy (1808 de John Dalton )
Qué es un modelo en ciencias?

Un modelo es una representación de una unidad u estructura, basado en el desarrollo de una investigación empírica científica (metodología científica).

Sus representaciones pueden ser esquemáticas, en base a postulados, matemáticas, etc.

Modelo Atomico de Sommerfeld

El modelo de Bohr funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno. En los espectros realizados para otros átomos se observaba que electrones de un mismo nivel energético tenían energías ligeramente diferentes. Esto no tenía explicación en el modelo de Bohr, y sugería que se necesitaba alguna corrección.

La propuesta fue que dentro de un mismo nivel energético existían subniveles. La forma concreta en que surgieron de manera natural estos subniveles, fue incorporando órbitas elípticas y correcciones relativistas. Así, en 1916, Arnold Sommerfeld modificó el modelo atómico de Bohr, en el cual los electrones sólo giraban en órbitas circulares, al decir que también podían girar en órbitas elípticas más complejas. Además desde el punto de vista teórico, Sommerfeld había encontrado que en ciertos átomos las velocidades de los electrones alcanzaban una fracción apreciable de la velocidad de la luz.
Modelo atómico de Sommerfeld
La excentricidad de la órbita dio lugar a un nuevo número cuántico: el número cuántico azimutal, que determina la forma de los orbitales (indica el momento angular del electrón en la órbita, determinando los subniveles de energía en cada nivel cuántico), se lo representa con la letra l y toma valores que van desde 0 hasta n-1. Las órbitas son:

l = 0 se denominarían posteriormente orbitales s o sharp
l = 1 se denominarían p o principal.
l = 2 se denominarían d o diffuse.
l = 3 se denominarían f o fundamental.

Para hacer coincidir las frecuencias calculadas con las experimentales, Sommerfeld postuló que el núcleo del átomo no permanece inmóvil, sino que tanto el núcleo como el electrón se mueven alrededor del centro de masas del sistema, que estará situado muy próximo al núcleo al tener este una masa varios miles de veces superior a la masa del electrón.
Principio de la incertidumbre de Heisenberg

1926, físico alemán Werner Heisenberg, después de haber diseñado varios experimentos hipotéticos para determinar con precisión la posición y velocidad del electrón, llegó a la conclusión de que esa determinación era imposible.

¨Es imposible determinar con precisión y simultáneamente la posición y velocidad de un electrón ya que al precisar su posición su velocidad se altera y viceversa.

Es posible deducir donde se encuentra un electrón, por medio de los números cuánticos: (n, l, m y s)

I) El número cuántico principal n:
está relacionado tanto con la energía como con la distancia media entre el núcleo y el electrón, medida en niveles energéticos, aunque la distancia media en unidades de longitud también crece monótonamente con n (los orbitales para los cuales n=2 son más grandes que aquellos para los cuales n=1. ). Los valores de este número, que corresponde al número del nivel energético, varían teóricamente entre 1 e infinito, pero solo se conocen átomos que tengan hasta 8 niveles energéticos en su estado fundamental ya que el número atómico y el número cuántico principal se relacionan mediante 2n2 = Z < 110.
II) El número cuántico secundario o azimutal (l = 0,1,2,3,4,5,...,n-1),
indica la forma de los orbitales y el subnivel de energía en el que se encuentra el electrón. Un orbital de un átomo hidrogenoide tiene l nodos angulares y n-1-l nodos radiales. Si:
l = 0: Subórbita "s" (forma circular)
s
proviene de sharp (nítido)
l = 1: Subórbita "p" (forma semicircular achatada)
p
proviene de principal
l = 2: Subórbita "d" (forma lobular, con anillo nodal)
d
proviene de difuse (difuso)
l = 3: Subórbita "f" (lobulares con nodos radiales)
f
proviene de fundamental


III) El número cuántico magnético (m, ml),
Indica la orientación espacial del subnivel de energía, "(m = -l,...,0,...,l)". Para cada valor de l hay 2l+1 valores de m.
IV) El número cuántico de espín (s, ms),
indica el sentido de giro del campo magnético que produce el electrón al girar sobre su eje. Toma valores ½ y -½.

El estado cuántico de un electrón está determinado por sus números cuánticos
Regido por el Principio de Incertidumbre, que plantea que es imposible determinar la posición y la velocidad (momentun) del electrón.

Por lo tanto los electrones se ubican en niveles de Probabilidad denominados Orbitales (ecuaciones de Onda)

El electrón tiene un doble comportamiento: dualidad onda-partícula

El modelo es esencialmente un modelo matemático.

La ubicación de las partículas sub- atómicas de los modelos anteriores se mantiene.

Características del Modelo Mecano Cuántico

El modelo es el resultado de múltiples investigaciones científicas entre las que se destacan el aporte de:
Max Plank
Louis de Broglie
Werner Heisember
Erwin Schrödinger
Y por supuesto… Niels Bohr
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