MODELOS
ATÒMICOS
ÌNDICE.
1. ¿ Qué es un modelo atómico?
2. Historia del modelo atómico.
3. Modelos atómicos.
3.1. Modelo Atómico de Dalton.
3.2. Modelo Atómico de Thomson.
3.3. Modelo atómico de Perrin.
3.4. Modelo Atómico de Rutherford.
3.5. Modelo Atómico de Bohr.
3.6. Modelo atómico de Sommerfeld.
3.7. Modelo atómico de Schrödinger.
3.8 Modelo atómico de Dirac-Jordan
4. Modelo Atómico actual.
5. Bibliografía.
1. ¿Qué es un modelo atómico?
El modelo atómico es una explicación
a la estructura de la mínima cantidad
de materia en la que se creía que se
podía dividir una masa.
2.Historia del modelo atómico.
Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía ser dividida
indefinidamente o si llegaría a un punto, que tales partículas, fueran indivisibles. Es así, como
Demócrito formula la teoría de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que
llamó átomos.
En 1803 el químico inglés John Dalton propone una nueva teoría sobre la constitución de la
materia. Según Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los
compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a
Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya
estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes.
Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se componen de
varios tipos de partículas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrón en el año
1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950)
durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían
en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas
alrededor del Sol. Hoy día sabemos que la carga positiva del átomo se concentra en un denso
núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.
El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad de
Manchester, El experimento utilizado consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía
contra una plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la
trayectoria de las partículas, se dedujo la distribución de la carga eléctrica al interior de los
átomos.
3.Modelos atómicos.
3.1. Modelo Atómico de Dalton.
Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1808 por John Dalton,
quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas.
Este primer modelo atómico postulaba:
La
materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no
se pueden destruir.
Los
átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades
propias.
Diferentes elementos están formados por diferentes átomos.
Los átomos son indivisibles y conservan sus características durante las reacciones químicas.
En cualquier reacción química, los átomos se combinan en proporciones numéricas simples.
La separación de átomos y la unión se realiza en las reacciones químicas. Sin embargo
desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la
radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones (p+).
3.2. Modelo Atómico de Thomson.
El modelo atómico de Thompson, también conocido como el modelo del
puding, es una teoría sobre la estructura atómica propuesta por Joseph John
Thompson, descubridor del electrón.
En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo
positivo, como pasas en un puding. Se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente
alrededor del átomo.
Dado que el átomo no deja de ser un sistema material que contiene una cierta cantidad de
energía interna, ésta provoca un cierto grado de vibración de los electrones contenidos en la
estructura atómica. Desde este punto de vista, puede interpretarse que el modelo atómico de
Thompson es un modelo dinámico como consecuencia de la movilidad de los electrones en el seno
de la citada estructura.
3.3. Modelo atómico de Perrin.
Modificó el modelo atómico de Thomson, sugiriendo por primera vez que las
cargas negativas son externas al "budin".
En 1895 el físico francés Jean Baptiste Perrin encontró que los rayos
catódicos depositaban carga en un electroscopio, con lo que confirmó que se
trataba de partículas cargadas. Fue por aquellas fechas que el inglés Joseph
John Thomson se interesó en medir la velocidad de dichas partículas.
3.4. Modelo Atómico de Rutherford.
El modelo atómico de Rutherford es un modelo atómico o teoría sobre la estructura interna
del átomo propuesto por el químico y físico británico Ernest Rutherford para explicar los
resultados de su “experimento de la lámina de oro”, realizado en 1911.
Rutherford, basándose en los resultados obtenidos en sus experimentos de bombardeo de
láminas delgadas de metales, estableció el llamado modelo atómico de Rutherford o
modelo atómico nuclear.
El átomo está formado por dos partes: núcleo y corteza.
El núcleo es la parte central, de tamaño muy pequeño, donde se encuentra toda la carga positiva y,
prácticamente, toda la masa del átomo. Esta carga positiva del núcleo, en la experiencia de la lámina de oro,
es la responsable de la desviación de las partículas alfa (también con carga positiva).
La corteza es casi un espacio vacío, inmenso en relación con las dimensiones del núcleo. Eso explica que la
mayor parte de las partículas alfa atraviesan la lámina de oro sin desviarse. Aquí se encuentran los electrones
con masa muy pequeña y carga negativa. Como en un diminuto sistema solar, los electrones giran alreded
del núcleo, igual que los planetas alrededor del Sol. Los electrones están ligados al núcleo por la atracción
eléctrica entre cargas de signo contrario.
El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida
continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose
finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo
Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como
el padre de la era nuclear.
3.5. Modelo Atómico de Bohr.
El físico danés Niels Bohr postula que los electrones giran a
grandes velocidades alrededor del núcleo atómico.
Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares,
las cuales
determinan diferentes niveles de energía. El electrón
puede acceder a un
nivel de energía superior, para lo cual necesita
"absorber" energía. Para volver a su nivel de energía original es necesario que el electrón
emita la energía absorbida, Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha
servido de base a la moderna física nuclear. Este propuso una Teoría para describir la
estructura atómica del Hidrógeno, que explicaba el espectro de líneas de este elemento.
Niels Bohr se basó en el átomo de hidrógeno para realizar el modelo que lleva su nombre.
Bohr intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar la estabilidad de la materia y los
espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases. Describió el átomo
de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón. El modelo
atómico de Bohr partía conceptualmente del modelo atómico de Rutherford y de las
incipientes ideas sobre cuantización que habían surgido unos años antes con las
investigaciones de Max Planck y Albert Einstein. Debido a su simplicidad el modelo de Bohr es
todavía utilizado frecuentemente como una simplificación de la estructura de la materia.
3.6. Modelo atómico de Sommerfeld.
En 1916, Arnold Sommerfeld (1868-1951) con la ayuda de la teoría
de la reactividad de Albert Einstein (1876-1955) hizo las siguientes
modificaciones al modelo de Bohr:
a) Los electrones se mueven alrededor del núcleo en orbitas
circulares o elípticas.
b) A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el
mismo nivel.
c) El electrón una corriente.
Para describir los nuevos subniveles, Sommerfeld introdujo un parámetro llamado numero
quántico azimutal, que designo con la letra L.
El modelo atómico de Bohr funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno. Sin
embargo, en los espectros realizados para átomos de otros elementos se observaba que
electrones de un mismo nivel energético tenían distinta energía, mostrando que algo
andaba mal en el modelo. conclusión fue que dentro de un mismo nivel energético
existían subniveles.
3.7. Modelo atómico de Schrödinger.
El modelo atómico de Schrödinger es un modelo cuántico
no relativista se basa en la solución de la ecuación de Schrödinger para
un potencial electrostático con simetría esférica, llamado también átomo
hidrogeno idee.
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 distinta energía. Algo andaba mal. La conclusión fue que dentro de
un mismo nivel energético existían subniveles.
En 1916, Arnold Sommerfeld modifica el modelo atómico de Bohr, en el cual los
electrones sólo giraban en órbitas circulares, al decir que también podían girar en
orbitas elípticas.
3.8 Modelo atómico de Dirac-Jordan
El modelo atómico de Dirac-Jordan, es el que desarrollo Schrödinger , basado
en el descubrimiento de los científicos anteriores.
El modelo atómico de Schrödinger es un modelo cuántico no relativista se
basa en la solución de la ecuación de Schrödinger para un potencial
electrostático con simetría esférica, llamado también átomo hidrogeno idee.
Una de las consecuencias que se pueden deducir de la ecuación de
Schrödinger, es el principio de incertidumbre.
Este principio establece limites para la precisión con que se pueden medir
ciertos parámetros.
4. Modelo Atómico actual.
Entre los conocimientos actuales o no sobre el átomo, que han mantenido su veracidad, se consideran los
siguientes:
1. La presencia de un núcleo atómico con las partículas conocidas, la casi totalidad de la masa atómica en un
volumen muy pequeño.
2. Los estados estacionarios o niveles de energía fundamentales en los cuales se distribuyen los electrones de
acuerdo a su contenido energético.
3. La dualidad de la materia (carácter onda-partícula), aunque no tenga consecuencias prácticas al tratarse de
objetos de gran masa. En el caso de partículas pequeñas (electrones) la longitud de onda tiene un valor
comparable con las dimensiones del átomo.
4. La probabilidad en un lugar de certeza, en cuanto a la posición, energía y movimiento de un electrón, debido a
la imprecisión de los estudios por el uso de la luz de baja frecuencia.
Fue Erwin Schrödinger, quien ideó el modelo atómico actual, llamado "Ecuación de Onda", una fórmula
matemática que considera los aspectos anteriores. La solución de esta ecuación, es la función de onda (PSI), y
es una medida de la probabilidad de encontrar al electrón en el espacio. En este modelo, el área donde hay
mayor probabilidad de encontrar al electrón se denomina orbital.
El valor de la función de onda asociada con una partícula en movimiento esta relacionada con la probabilidad de
encontrar a la partícula en el punto (x,y,z) en el instante de tiempo t.
En general una onda puede tomar valores positivos y negativos. una onda puede representarse por medio de
una cantidad compleja.
Piense por ejemplo en el campo eléctrico de una onda electromagnética. Una probabilidad negativa, o compleja,
es algo sin sentido. Esto significa que la función de onda no es algo observable. Sin embargo el módulo (o
cuadrado) de la función de onda siempre es real y positivo. Por esto, a se le conoce como la densidad de
probabilidad.
La función de onda depende de los valores de tres variables que reciben la denominación de números
cuánticos. Cada conjunto de números cuánticos, definen una función específica para un electrón.
5. Bibliografía
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carlos saavedra