DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA

Objetivo Conocer la evolución del átomo como concepto, partícula elemental, y el proceso que requirió para llegar a lo que se conoce por Átomo hoy, nombrando a los principales participantes en el estudio de este concepto.

Agenda

Introducción Cada sustancia del universo está formada por pequeñas partículas llamadas átomos; son estudiados por la química, que surgió en la edad media y que estudia la materia.

DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA DEMÓCRITO LEUCIPO ( 460 – 370 aC ) ( 460 – 370 aC ) EUCIPO Y DEMÓCRITO: Para el año 400 a. de C. Demócrito y Leucipo propusieron la primera teoría atómica llamada la "Discontinuidad de la Materia". Esta consistió en que la materia se podía dividir indeterminadamente en partículas cada vez más pequeñas hasta obtener unas diminutas e indivisibles, a las que Demócrito llamó átomos, las cuales constituyen a la materia. Así había átomos de oro, de agua, aire, rocas, etc. “Atomismo”: Todo esta formado por partículas indivisibles, de formas variadas y siempre en movimiento. A estas partículas las llamaron “átomos”.

DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA ATOMO = INDIVISIBLE IDEAS DE DEMÓCRITO La materia está compuesta por un espacio vacío a través del cual se mueven los átomos Los átomos son sólidos, homogéneos, indestructibles e indivisibles Tienen tamaños y formas diferentes Los cambios en la materia provienen de los cambios en las agrupaciones de los átomos A su vez a Leucipo y Demócrito de Abdera se les atribuye la fundación del atomismo mecanicista, según el cual la realidad está formada tanto por partículas infinitas, indivisibles, de formas variadas y siempre en movimiento, los átomos (ἄτομοι, s. lo que no puede ser dividido), como por el vacío. La teoría atomística de Demócrito y Leucipo dice así: Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incomprensibles e invisibles. Los átomos se diferencian en su forma y tamaño. Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA Sin embargo… Demócrito enfrentó críticas de otros y preguntas como: ¿Qué mantiene unidos a los átomos? Y entonces… Demócrito no pudo responder La crítica más fuerte la recibió de:

DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA Uno de los filósofos más influyentes Escribió ampliamente sobre muchos temas: política, ética, naturaleza, física y astronomía Rechazó la teoría de Demócrito No creía que pudiera existir la “nada” de un espacio vacío Aristóteles ( 384 – 322 aC )

La influencia de él era tan grande y las ciencias tan incipientes… Aristóteles Así que La negación de la existencia de los átomos perduró y no fue cuestionada durante dos mil años.

DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA Revivió y revisó las ideas de Demócrito Realizó experimentos y mediciones cuidadosas Propuso su teoría atómica en 1803 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. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes. John Dalton 1766-1844

Esta teoría marca el inicio de la era de la Química Moderna Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas. Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos. 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+).

DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA Con el descubrimiento de la Electricidad y la Radiactividad se incrementaron las herramientas para explorar el átomo. La electronegatividad, es una propiedad química que mide la capacidad de un para atraer hacia él los electrones, o densidad electrónica, cuando forma un enlace covalente en una molécula. También debemos considerar la distribución de densidad electrónica alrededor de un átomo determinado frente a otros, tanto en una especie molecular como en un compuesto no molecular.

Modelo atómico de Thomson J. J. THOMSON DEMOSTRÓ QUE: EL ÁTOMO ES UNA PARTÍCULA DIVISIBLE FORMADA DE ELECTRONES Y PROTONES. Propuso un modelo sobre la estructura del átomo a la que llamó El modelo atómico de Thomson es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por Joseph John Thomson, quien descubrió el electrón en 1898, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como un budín de pasas (o un panque).Se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente alrededor del átomo. En otras ocasiones, en lugar de una nube de carga negativa se postulaba con una nube de carga positiva. La herramienta principal con la que contó thomson para su modelo atómico fue la electricidad. John Joseph Thomson (1856 – 1940) “El Modelo del pudín de ciruelas”

Ernest Rutherforth. Físico Neozelandés Investigó la descomposición de la radiactividad Estudió la Estructura Atómica El modelo atómico de Rutherford es un modelo atómico o teoría sobre la estructura interna del átomo propuesto por el químico y físico británico-neozelandés Ernest Rutherford para explicar los resultados de su "experimento de la lámina de oro, realizado en 1911. Ernest Rutherforth. (1871 - 1937)

En 1911, RUTHERFORD se interesó en estudiar cómo las partículas alfa , cargadas positivamente, interactuaban con la materia sólida. Diseñó un experimento para ver si las partículas alfa desviaban su trayectoria al atravesar una lámina delgada de oro. HIPOTESIS Esperaba que la mayor parte de las partículas alfa atravesaran los átomos de oro. También esperaba que algunas partículas se desviaran levemente debido a los electrones de los átomos El modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza", constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo", muy pequeño, que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo.

ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA Rutherford Concluyó que el modelo del pudín de pasas era incorrecto porque no podía explicar los resultados de sus experimentos. Así que… Rutherford llegó a la conclusión de que la masa del átomo se concentraba en una región pequeña de cargas positivas que impedian el paso de las partículas alfa. Sugirió un nuevo modelo en el cual el átomo poseía un núcleo o centro en el cual se concentra la masa y la carga positiva, y que en la zona extranuclear se encuentran los electrones de carga negativa. Optó por desarrollar un modelo atómico basado en sus hallazgos

DEDUJO QUE: La mayor parte de las partículas alfa atravesaron la lámina , siendo desviadas levemente. Sin embargo, la gran fuerza de repulsión entre el núcleo positivo y las partículas alfa positivas produce desviaciones más grandes.

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD Al considerar las propiedades de las partículas alfa, de los electrones y la frecuencia de las desviaciones, estimó que un átomo estaba conformado en su mayor parte por un espacio vacío a través del cual se mueven los electrones. También concluyó que existía una muy pequeña y densa región en el centro del átomo, a la que denominó NÚCLEO, y que contenía toda la carga positiva del átomo y casi toda su masa.

ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA Modelo Átómico de Rutherford NUCLEO + Electrones El módelo atómico de Rutherford puede resumirse de la siguiente manera: El átomo posee un núcleo central pequeño, con carga eléctrica positiva, que contiene casi toda la masa del átomo.Los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en órbitas circulares.La suma de las cargas eléctricas negativas de los electrones debe ser igual a la carga positiva del núcleo, ya que el átomo es eléctricamente neutro Modelo Átómico de Rutherford

ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA Modelo Átómico de Rutherford

MODELOS ATÓMICOS 1.-MODELO DE THOMPSON (1904) IMAGINÓ A LOS ÁTOMOS COMO ESFERAS MACIZAS DE CARGA POSITIVA NEUTRALIZADA POR LOS ELECTRONES, QUE ESTARÍAN INCRUSTADOS EN ELLAS. 2.-MODELO DE RUTHERFORD (1911) IMAGINÓ A LOS ÁTOMOS CASI VACÍOS, CON LA CARGA POSITIVA CONCENTRADA EN UNA ZONA LLAMADA NÚCLEO Y LOS ELECTRONES DANDO VUELTAS EN TORNO A ÉL. DIFERENCIAS de los dos modelos *Thomson representó el átomo como una masa fluida cargada positivamente, en cuyo seno tiene incrustados los electrones (pudín de pasas), mientras que Rutherford dice que en el átomo tiene un núcleo cargado positivamente en el que se encuentra concentrada toda la masa y que los electrones giran alrededor del núcleo * A diferencia de Thomson, Rutherford considera que en su mayor parte el átomo es vacío. * El modelo de Thomson se trata de un modelo totalmente estático, mientras que Rutherford plantea el movimiento de los electrones alrededor del núcleo. SEMEJANZAS de los dos modelos * Los dos modelos establecieron la existencia de cargas positivas y negativas dentro del átomo * Los dos modelos afirman que el átomo el eléctricamente neutros * Los dos modelos aseguraban que los electrones podían ser extraídos mientras que los protones no

NIELS BOHR Físico Danés TEORÍA ATOMICA DE BOHR Propuso la primera explicación del espectro de líneas del hidrógeno, asociando los conceptos de Planck y Einstein. Consideró al átomo como un “sistema solar microscópico”, en donde los electrones se encontraban en órbitas alrededor del núcleo. La estructura electrónica de un átomo describe las energías y la disposición de los electrones alrededor del átomo. Gran parte de lo que se conoce acerca de la estructura electrónica de los átomos se averiguó observando la interacción de la radiación electromagnética con la materia. Sabemos que el espectro de un elemento químico es característico de éste y que del análisis espectroscópico de una muestra puede deducirse su composición. El origen de los espectros era desconocido hasta que la teoría atómica asoció la emisión de radiación por parte de los átomos con el comportamiento de los electrones, en concreto con la distancia a la que éstos se encuentran del núcleo órbitas núcleo NIELS BOHR Físico Danés

TEORÍA ATOMICA DE BOHR Primer Postulado Sólo están permitidas órbitas con ciertos radios, correspondientes a ciertas energías definidas, para los electrones de un átomo. órbitas núcleo El físico danés Niels Bohr ( Premio Nobel de Física 1922), propuso un nuevo modelo atómico que se basa en tres postulados: Primer Postulado: Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas estacionarias sin emitir energía Segundo Postulado:Los electrones solo pueden girar alrededor del núcleo en aquellas órbitas para las cuales el momento angular del electrón es un múltiplo entero de h/2p