MODELOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS ÁTOMOS Modelo atómico actual DEMÓCRITO/ J.DALTON Cuál es su masa? Cómo es átomo? el MODELO DE THOMSON Qué son A y Z?? Cuáles son sus MODELO DE RUTHERFORD? MODELO DE BOHR dimensiones?
MODELO DE THOMSON «Teoría atómica» J.Dalton en 1808 La materia está compuesta por átomos indivisibles. Cada tipo de materia está constituido por una clase de átomos. A. Volta, H.Davy y M.Faraday Sus descubrimientos indican que A lo largo del siglo XIX El átomo tenía estructura interna (era divisible). En el año 1897,Thomson estudió la naturaleza de los rayos catódicos. Existen partículas con carga en todos los átomos (los electrones). Modelo de Thomson (1904) Materia cargada positivamente El átomo es una esfera maciza de carga +, en la que estaban incrustados los electrones de carga, de forma que el átomo es neutro. Electrón
MODELO DE RUTHERFORD Qué experimento llevó a Rutherford a pensar en un nuevo modelo? Modelo de Thomson «Modelo nuclear del átomo» Átomo Corteza: electrones (-) + Núcleo: concentra la carga (+) y casi toda la masa Descubrimiento del neutrón por Chadwick en 1932. Q neutrón = 0 C m neutrón = 1,674954 10 27 kg Electrón Núcleo Corteza (E. Rutherford, 1911)
MODELO DE BOHR Limitaciones del modelo de Rutherford Según la bien establecida teoría electromagnética de Maxwell, los átomos del modelo de Rutherford no podían ser estables. No podía explicar los espectros atómicos. Antecedentes Teoría cuántica de Planck E = h v Efecto fotoeléctrico. Qué explicó Einstein con su teoría? Modelo atómico de Bohr (1913) Energía (E) del átomo está cuantizada: el e no puede ocupar cualquier órbita alrededor del núcleo sino únicamente órbitas circulares estacionarias circulares (n = 1, 2, 3 ) con unos valores de E determinados. Los valores (niveles) de energía permitidos son los que cumplen: m r v = n h 2π Solo se absorbe o emite energía si un e pasa de un nivel a otro.
MODELO ATÓMICO ACTUAL Limitaciones del modelo de Bohr Estructura fina de los espectros atómicos. Espectros de átomos polielectrónicos. Desdoblamiento de las líneas espectrales por un campo magnético. Mecánica cuántica (teorías principales) Dualidad onda-partícula (L. De Broglie, 1924). Principio de incertidumbre (Heisenberg, 1927). Modelo mecánico-cuántico del átomo (1924-1928) Schrödinger Núcleo Orbital s No se puede predecir la trayectoria exacta del e. Los electrones están en orbitales (zonas con alta probabilidad de encontrar al e ). Cada orbital está caracterizado por una serie de números cuánticos: n, nivel de energía del orbital l, forma del orbital (l = 0, orbital s; l = 1, orbital p; l = 2, orbital d) m l, orientación del orbital m s, espin del e Orden de llenado de los orbitales atómicos.
CARACTERÍSTICAS DEL ÁTOMO (I) ESTRUCTURA e Núcleo Corteza Partícula Protones Neutrones Electrones Símbolo p + n e Carga (C) + 1,602 10-19 Sin carga 1,602 10-19 Masa (kg) 1,673 10-27 1,675 x 10-27 9,109 10-31 Mismo número de protones que de electrones. Masa del átomo ~ masa del núcleo. p + y n unidos por fuerzas nucleares que compensan la repulsión electrostática entre los protones. Los átomos están en su mayor parte vacíos. p + n NÚMERO ATÓMICO (Z) y NÚMERO MÁSICO (A) Z = n.º de p + = n.º de e (átomo neutro) A = n.º de p + + n.º de n = Z + N A Z X Ejemplo: 16 O 8 DIMENSIONES El diámetro del átomo es del orden de 10 10 m. El diámetro del núcleo es del orden de 10 15 m. Oxígeno: Z = 8, A = 16, N = 8; 8 p + y 8 n
CARACTERÍSTICAS DEL ÁTOMO (II) 1 ISÓTOPOS: átomos de un mismo elemento con igual Z pero diferente A. Isótopos del hidrógeno: 1H (protio) el más abundante, 1H (deuterio), 3 1H (tritio). 2 Diferente n.º de neutrones MASA DE LOS ÁTOMOS (masa en gramos: valor muy pequeño) Unidad de masa atómica: se define como 1/12 de la masa de un átomo de 12 C. 1 u = 1,661 10-27 kg (u) Masa isotópica: Masa atómica: La masa isotópica es la masa de un isótopo expresada en unidades de masa atómica (u). La masa atómica de un elemento es una media de las masas de sus isotópos naturales ponderada de acuerdo a su abundancia relativa. Pero, por qué es tan estable un átomo? Por qué la masa del núcleo es menor que la suma de las masas de sus componentes?
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Química 2 BACHILLERATO