24/02/2008. Aristóteles (384 a 322 A. C.) impone la teoría de los cuatro elementos: la llamó Ατομοσ (átomo)

Transcripción

1 BREVE HISTORIA DE LA ESTRUCTURA DEL ÁTOMO Aristóteles (384 a 322 A. C.) impone la teoría de los cuatro elementos: Demócrito (Tracia, ac.), propuso que, si se dividía la materia en trozos cada vez más pequeños, debería llegarse a una porción que ya no podría dividirse más: la llamó Ατομοσ (átomo) 1

2 En el mundo cristiano, la teoría de Aristóteles fue adoptada por los alquimistas, q precursores de los científicos, que desarrollaron su actividad durante toda la Edad Media En la transformación de metales como el plomo, sin valor, en oro o plata había que agregar mercurio para lograr la transmutación. Reacción en presencia de un catalizador: piedra filosofal Tuvieron que pasar veinte siglos para que un químico inglés llamado John Dalton retomara las ideas de Demócrito y publicase, en 1808, su famosa teoría atómica: La materia no es contin a sino q e está La materia no es continua, sino que está formada por partículas indivisibles, llamadas átomos, entre las cuales no hay nada (está el vacío). Los átomos se pueden unir para crear combinaciones de átomos que forman los compuestos químicos. 2

3 Teoría atómica de Dalton Cada elemento está compuesto de pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos. Los átomos no pueden ser creados ni destuídos en las reacciones químicas. Todos los átomos de un elemento dado son idénticos y no pueden ser convertidos en átomos de otro elemento. Los compuesto son formados cuando se combinan átomos de más de un elemento. Teoría atómica de Dalton Cada elemento está compuesto de pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos. Los átomos no pueden ser creados ni destruidos en las reacciones químicas. Todos los átomos de un elemento dado son idénticos y no pueden ser convertidos en átomos de otro elemento. Los compuesto son formados cuando se combinan átomos de más de un elemento. 3

4 Revisión de la Teoría atómica de Dalton Cada elemento está compuesto de pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos. Los átomos no pueden ser creados ni destruidos en las reacciones químicas. Todos los átomos de un elemento dado son idénticos y no pueden ser convertidos en átomos de otro elemento. Los compuesto son formados cuando se combinan átomos de más de un elemento. Joseph John Thomson ( ) El protón 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 (9,110 x g) y tenían carga eléctrica negativa. Las llamó electrones. Fue observado por E. Goldstein en 1896 y posteriormente J.J. Thomson describe sus propiedades. Es una partícula con carga +1, opuesta a la del electrón. Tiene una masa de 1,673 x g. 4

5 Modelos atómicos THOMSON (1897) El primer modelo atómico propuesto por Thomson a finales del siglo XIX. Según Thomson, los átomos eran esferas macizas, cargadas positivamente, en las que se encontraban embebidos los electrones. En 1911, el físico británico Ernest Rutherford descubrió que el interior de los átomos estaba prácticamente hueco, a excepción de la zona central ocupada por un pequeño núcleo, en el que se concentraba toda la masa del átomo y que, además, tenía carga eléctrica positiva. 5

6 Modelos atómicos THOMSON (1897) RUTHERFORD (1912) Rutherford, propuso que el átomo era esférico y en su centro se concentraba toda la carga positiva y casi la totalidad de la masa atómica. Alrededor de dicho centro o núcleo giraban los electrones, de manera que el número de electrones era igual al de protones. El núcleo ocupaba un espacio muy pequeño comparado con el volumen total ocupado por el átomo, de tal suerte que éste podría considerarse prácticamente hueco. En 1913, el físico danés Niels Bohr propone un nuevo modelo atómico. 1. El átomo está constituido por una zona central o núcleo donde se concentra toda la masa y la carga positiva del átomo. Niels Bohr ( ) 2. Los electrones giran entorno al núcleo en órbitas circulares estacionarias estables, de modo que la fuerza centrífuga = fuerza centrípeta. Es decir, para Bohr el radio de las órbitas está cuantizado, de forma que el electrón no puede ocupar cualquier órbita. 6

7 Modelos atómicos THOMSON (1897) RUTHERFORD (1912) BOHR (1913) El Neutrón Fue descubierto en 1932 por J. Chadwick. No presenta carga (es neutro) Tiene una masa de 1,675 x g (1 uma). 7

8 Hoy sabemos que el átomo es divisible, puesto que está formado por partículas más pequeñas, llamadas partículas subatómicas. Estas pueden ser de tres tipos: Protones Neutrones Electrones Los protones y los neutrones están en el núcleo y los electrones están en continuo movimiento formando una corteza alrededor del núcleo. RESUMIENDO: PARTÍCULA LOCALIZACIÓN MASA CARGA Protón Núcleo 1 u.m.a. Positiva Neutrón Núcleo Electrón Corteza 1 u.m.a. No tiene 1/1840 u.m.a. Negativa u.m.a. = unidad de masa atómica (masa de un átomo de hidrógeno) 8

9 En 1924 De Broglie presenta su teoría denominada dualidad onda-partícula: una partícula lleva asociada siempre una onda. La naturaleza dual de la materia da origen al principio de incertidumbre de Heisemberg: es imposible especificar, simultáneamente y con exactitud, la posición y el momento lineal de una partícula. En consecuencia, No es posible atribuir al electrón órbitas precisas alrededor del núcleo,,porque ello implicaría el conocer exactamente la posición y la velocidad del electrón en cada instante. Para discutir el movimiento del electrón, con una energía dada o velocidad conocida, alrededor del núcleo es necesario hablar en términos de probabilidad de encontrar a dicho electrón en una determinada posición. MODELO DE MECANICA CUANTICA El concepto visual actual de un átomo aparece como una nube de electrones que rodea al núcleo. La nube consiste en un mapa de distribución probable el cual determina la localización más probable de un electrón. 9

10 ENTONCES QUÉ DICE LA MECÁNICA CUÁNTICA? El intercambio de energía entre átomos y partículas solo puede ocurrir en paquetes de energía de cantidad discreta (Fuerzas e Interacciones) Las ondas de luz, en algunas circunstancias se pueden comportar como si fueran partículas (fotones). Las partículas elementales, en algunas circunstancias se pueden comportar como si fueran ondas. Es imposible conocer la posición exacta y la velocidad exacta de una partícula al mismo tiempo. Las representaciones científicas más populares del átomo que muestran a los electrones moviéndose alrededor del núcleo, de manera similar al movimiento de los planetas alrededor del sol, están equivocadas! Los círculos NO son órbitas. Los electrones NO se mueven alrededor del núcleo a lo largo de los círculos. Los círculos representan niveles energéticos. Los electrones en el círculo más cercano al núcleo tiene la menor energía. - Los ocho electrones en el siguiente círculo tienen mayor energía, y el electrón del último círculo tiene la más alta energía. 10

11 Un orbital atómico es una zona del espacio donde existe una alta probabilidad (superior al 90%) de encontrar al electrón. Esto supone considerar al electrón como una nube difusa de Esto supone considerar al electrón como una nube difusa de carga alrededor del núcleo con mayor densidad en las zonas donde la probabilidad de que se encuentre dicho electrón es mayor. 11