MODELOS ATÓMICOS N. Patricia Fiquitiva Méndez (12) grupo 9 Rafael E. Navarro Nieto (27) grupo 8

ANTECEDENTES El átomo como unidad Fundamental e indivisible de la materia Fue formulada por los griegos hace 2500 años Concepto Filosófico; no existía evidencia experimental A mediados del siglo XVII R. Boyler introdujo el concepto como se entiende hoy día. En el siglo XVIII J. Berzelius, enuncia la primera ley empírica de las proporciones definidas en combinaciones químicas. En 1803 Aparece la primera teoría atómica de J. Dalton, sus puntos fundamentales fueron:

ANTECEDENTES (J. DALTON) 1. Todos los elementos están constituidos por pequeñas partículas llamadas átomos 2. Todos los átomos de un mismo elemento poseen propiedades idénticas, en particular su peso 3. Estos no se crean, destruyen o cambian. 4. Cuando los átomos se combinan lo hacen en relaciones fijas de números enteros formando partículas compuestas (moléculas)

ANTECEDENTES En 1833 M. Faraday demuestra la existencia de partículas con cargas eléctricas en sus experimentos de electrólisis. En 1859 se estudio el paso de corriente eléctrica a través de los gases. La carga negativa se llamaron RAYOS CATÓDICOS. En 1897 J.J. Thomson midió la relación entre la carga y la masa de estas partículas mostrando que no eran átomos con cargas eléctricas si no que era un fragmento presente en todos los átomos

ANTECEDENTES En el siglo XIX se descubrieron dos fenómenos importantes relacionados con los átomos. 1. Los átomos de un mismo elemento pueden tener diferentes masas pero sus propiedades químicas siguen siendo iguales Estos fenómenos descartaron las ideas de J. Dalton 2. En 1896 algunos elementos liberan espontáneamente partículas y se transforman en otros este proceso se llama RADIACTIVIDAD Además se estableció que un átomo es eléctricamente neutro

MODELO ATÓMICO DE THOMSON En 1898 Thomson propuso que los electrones se encuentran sumergidos en una esfera de materia de carga positiva. E Electrones - - - R - - Carga positiva distribuida uniformemente - r R ESQUEMA DEL ATOMO DE THOMSON COMPORTAMIENTO DEL CAMPO ELECTRICO

MODELO ATÓMICO DE THOMSON Este modelo puede explicar los siguientes hechos 1. La existencia de los espectros atómicos aunque no la presencia de una frecuencia limite, ni el carácter discreto de la radiación emitida por un átomo. 2. Algunos fenómenos eléctricos como la conductividad y polarización eléctrica. 3. Las reacciones químicas bajo el supuesto de intercambio de electrones. 4. La periodicidad observada en las propiedades químicas de los elementos.

MODELO ATÓMICO DE THOMSON ESQUEMA DEL ARREGLO EXPERIMENTAL PARA OBSERVAR LA DISPERSIÓN DE PARTÍCULAS (α). Partículas α dispersadas Fuente de partículas α Colimadores Lámina de oro Se observa el comportamiento de las partículas α que realizan colisiones con átomos de una lamina muy delgada de oro.

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD A raíz de los resultados obtenidos del experimento de dispersión de partículas α, propone un nuevo modelo; donde el átomo esta formado por un pequeño núcleo de materia donde se encuentra concentrada la carga positiva y la mayor parte de su masa y a cierta distancia de el los electrones, tal que la carga neta del átomo es neutra. E Electrones Vacio R Limite de átomo r R ESQUEMA DE ATOMO DE RUTHERFORD COMPORTAMIENTO DEL CAMPO ELECTRICO

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD Con este nuevo modelo y los resultados experimentales de la dispersión de partículas α se obtuvo nueva información acerca de los átomos. 1. Todos los núcleos de los átomos de un elemento dado tiene la misma carga eléctrica. 2. La carga nuclear es un múltiplo entero del valor de la carga del electrón. 3. La carga nuclear de un átomo es igual al numero atómico químico, el cual determina su posición en la tabla periódica.

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD Cargas positivas (protones) NUCLEO (Z) Numero de cargas positivas llamado NUMERO ATÓMICO Carga total es (Ze) No explica la estabilidad de la materia El modelo parecía ser correcto y resulto no serlo; de acuerdo a la mecánica clásica, el sistema ELECTRÓN-NÚCLEO solo será estable si los electrones giran alrededor del núcleo describiendo orbitas circulares (elípticas).

TEORIA DE LA DISPERSIÓN DE LAS PARTICULAS α A pesar que el modelo de Rutherford no era de todo correcto la dispersión de las partículas sigue siendo valida hoy día. Tanto el núcleo como la partícula α se pueden considerar como cuerpos puntuales. El proceso de la dispersión de partículas α por el núcleo solo interviene la fuerza electrostática de repulsión. El núcleo es tan pesado comparado con la partícula α que se le puede considerar en reposo durante la interacción.

TEORIA DE LA DISPERSIÓN DE LAS PARTICULAS α La asíntotas forman un ángulo llamado ÁNGULO DE DISPERSIÓN. α α ϴ α = Partícula b = Parámetro de impacto K = Energía Cinética de la partícula Z = Numero atómico del núcleo b N TRAYECTORIA DE UNA PARTICULA α DISPERSADA POR UN NÚCLEO ATÓMICO Cot (ϴ/2)= 4πε0Kb Ze2

TEORIA DE LA DISPERSIÓN DE LAS PARTICULAS α Dispersión de una partícula α por un núcleo cuando el parámetro de impacto es cero. K= qαqN r0= qαqN 4πε0r0 4πε0K α r0 N qN qα´ K Las cargas eléctricas de la partícula α y el núcleo son respectivamente 2e y Ze: r0= 2*9*109e2Z/K =4.6*10-28Z/K

MODELO ATÓMICO DE BOHR ÁTOMO DE HIDRÓGENO Usando el segundo postulado de Planck “un oscilador sólo emite energía cuando pasa de un estado de mayor energía a otro de menor energía”. Consideraba que la frecuencia del movimiento circular del electrón alrededor del núcleo era análoga a la frecuencia del oscilador de Planck. 1. El átomo de hidrogeno esta constituido por un núcleo con carga (+Ze) y un electrón ligado a él mediante fuerzas electrostáticas 2. Existe para el átomo unos discretos estados energéticos en los cuales el electrón puede moverse sin emitir radiación electromagnética ESTADOS ESTACIONARIOS (energía cte.) 3. En los estados estacionarios el momento angular del electrón (L) es igual a un múltiplo entero (n) de la constante de Planck (h) dividida por 2π.

MODELO ATÓMICO DE BOHR MOMENTO LINEAL P=m*V MOMENTO ANGULAR L=R*m*V 4. Cuando el electrón realiza una transición de un estado estacionario de energía Ei a otro de energía Ef emite (o absorbe) radiación electromagnética. V -e,m V= Ei –Ef = ΔE h h ET = Ec + Ep Fe Fc rn +Ze h= h 2π h barra

MODELO ATÓMICO DE BOHR n ? -E5 1,8 e-1 -E4 -E3 -E2 -E1 + Ec = ½ m*V2 Niveles m* V2 = 1 * e2 R 4πE0 R2 F=m*a rn= 4πE0h2n2 = a0n2 mZe2 Z n=1,2,… ac= V2 R 1/2 V= 2e2 4πE0mR

Niveles de energía y algunas energías importantes MODELO ATÓMICO DE BOHR Niveles de energía y algunas energías importantes E∞=0 n=∞ Energía de enlace n=K Energía de ionización Eh= Estado excitado Energía Energía de excitación n=1 E1= Estado base o fundamental 1 = mZ2e4 1 _ 1 Δ 8e0h3C nf ni 2 2 2