Evolución del modelo atómico

Demócrito de Abdera (460 - 360 AC) La materia está formada por átomos

( sin partes o indivisible). Demócrito razonaba del siguiente modo: “Si parto una manzana por la mitad, me quedaría la mitad; si vuelvo a cortarla en dos partes obtendré la cuarta parte de la manzana..........”. El filósofo llegó a la conclusión de que existe un límite de semejante división y denominó a esta última parte ÁTOMO ( sin partes o indivisible).

NO creen en la existencia del ÁTOMO Platón y Aristóteles NO creen en la existencia del ÁTOMO

El griego Aristóteles es opuesto a la existencia de los átomos, manifestando que todo cuerpo se puede dividir infinitas veces y que el universo está formado por cuatro elementos. Debido a esto la concepción atómica no se consideró por muchos siglos.

1627-1691 Robert Boyle, el más eminente químico del siglo, sostuvo: “ Átomos son corpúsculos que poseen una inmensa variedad de  formas : puntas, rastrillos, ramificaciones y corchetes” Los átomos de agua son esféricos por eso pueden girar y se desplaza el agua. Los átomos del fuego tienen pinchos o puntas por eso quema.

1642-1727 Sir ISAAC NEWTON Los átomos existen y se atraen unos con otros. Propone la hipótesis explicando las fuerzas entre los átomos ,físicamente son su Ley de Gravitación Universal.

John Dalton(1803) Introduce la idea de la discontinuidad de la materia. Es la primera teoría científica que considera que la materia está dividida en átomos completamente esféricos.

TEORÍA ATÓMICA DE DALTON Los elementos están constituidos por átomos. Los átomos de un mismo elemento son iguales en todas sus propiedades. Los átomos son indivisibles. Los compuestos contienen átomos combinados.

Joseph Thomson(1897) Demostró la existencia de partículas cargadas negativamente, los electrones. Este descubrimiento lo realizó estudiando los rayos catódicos.

Considera al átomo como una gran esfera con carga eléctrica positiva, en la cual se distribuyen los electrones como pequeños granitos. (de forma similar a las pasas en un budín).  Este modelo fue propuesto en 1904

La mayoría de ellas atravesaba la lámina metálica sin cambiar de dirección; sin embargo, unas pocas eran reflejadas hacia atrás con ángulos pequeños. Rutherford y sus colaboradores bombardearon una fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de helio). Observaban, mediante una pantalla fluorescente, en qué medida eran dispersadas las partículas.

Éste era un resultado completamente inesperado, incompatible con el modelo de átomo macizo existente. Rutherford demostró que la dispersión era causada por un pequeño núcleo cargado positivamente, situado en el centro del átomo de oro. De esta forma dedujo que la mayor parte del átomo es espacio vacío Observe que sólo cuando el rayo choca con el núcleo del átomo hay desviación.

Ernest Rutherford (1911) Propuso que el átomo tiene espacio vacío y un núcleo muy pequeño. Sugiere la existencia de núcleo positivo. Los e- girarían alrededor del núcleo como lo hacen los planetas alrededor del Sol.

ESTRUCTURA ELECTRÓNICA Los cuerpos calientes emiten radiación electromagnética. Los cuerpos calientes despiden rayos infrarrojos. Un cuerpo a muy alta temperatura se pone rojo porque emite luz roja. Si la temperatura sube más, el cuerpo se pone incandescente y emite luz blanca.

850 – 950°C 1050 – 1150°C 1450 – 1550°C

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Conjunto de ondas electromagnéticas que se encuentran ordenadas de acuerdo a su longitud de onda (ʎ) y frecuencia.

Espectro electromagnético

Color de la llama al calentar algunos metales

Li K

Gases excitados

Espectro de la luz blanca (Contínuo)

Espectro del gas Hidrógeno excitado (discontinúo)

ES NECESARIO UN NUEVO MODELO QUE EXPLIQUE ÉSTO LOS ESPECTROS ATÓMICOS El modelo atómico de Rutherford tampoco explica la discontinuidad de los espectros atómicos ES NECESARIO UN NUEVO MODELO QUE EXPLIQUE ÉSTO

Líneas espectrales de otros elementos

Max Planck (1858-1947) 1900- Planck propone que los átomos y las moléculas emitían (o absorbían) energía sólo en cantidades discretas, como pequeños paquetes. A la mínima cantidad de energía que se podía emitir (o absorber) en forma de radiación electromagnética, Planck la llamó cuanto. La energía (E) de sólo un cuanto de energía está dada por: E= h.v h- constante de planck v- frecuencia de la radiación

Albert Einstein (1879- 1955) 1905- Utilizó la teoría de Planck para explicar el efecto fotoeléctrico. El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por parte de un metal al ser irradiado con radiación electromagnética.

Niels Böhr (1913) Böhr propuso un nuevo modelo atómico , a partir de los descubrimientos sobre la naturaleza de la luz y la energía.

MODELO DE BÖHR Los electrones giran en torno al núcleo sólo en niveles energéticos bien definidos. Concluyó que la energía de los electrones en el átomo no pueden tomar cualquier valor.

Los electrones se encuentran girando alrededor del núcleo en forma circular y en niveles de energía. Un electrón gana o pierde energía cuando pasa de un nivel a otro nivel. Es un modelo precursor del actual

MODELO DE BOHR

Niveles permitidos (para el átomo de hidrógeno) n =  E = 0 J n = 5 E = –0,87 · 10–19 J n = 4 E = –1,36 · 10–19 J Energía n = 3 E = –2,42 · 10–19 J n = 2 E = –5,43 · 10–19 J n = 1 E = –21,76 · 10–19 J

Modelo de Bohr: espectros de línea El modelo de Bohr explica el espectro de líneas del átomo de H. El átomo puede perder energía sólo en ciertas cantidades discretas, con ciertas longitudes de onda. 38

LIMITACIONES El modelo atómico de Böhr explicaba el espectro atómico del hidrógeno ya que las frecuencias teóricas calculadas con el modelo de Böhr coincidían con las determinadas experimentalmente, sin embargo… El modelo de Böhr fallaba al intentar explicar los espectros de los átomos polielectrónicos e incluso con el espectro del hidrógeno cuando se utilizaron espectroscopios más potentes.

ARNOLD SOMMERFELD Supuso que los electrones por tener el mismo tipo de carga eléctrica, forman campos magnéticos iguales por lo que se repelen, no pueden tener órbitas circulares, sino elípticas

ERWIN SCHRODINGER (1927) El modelo moderno del átomo es obtenido a base de cálculos matemáticos, desarrollando una serie de complejas ecuaciones como es la ecuación de Schrodinger. En la elaboración del modelo mecánico cuántico del átomo, participaron Heinsenberg y De Broglie.

Según este modelo el electrón tiene una naturaleza dual (es partícula pero también se comporta como onda). La dualidad onda-partícula del electrón fue propuesta por Luis de Broglie en 1925.

Principio de incertidumbre de Heisenberg “Es imposible conocer con exactitud la trayectoria del electrón y su posición exacta en el espacio en forma simultánea”

Según este modelo el electrón ya no se mueve en una trayectoria circular sino con movimiento ondulatorio en una zona del espacio llamada ORBITAL

La Ecuación de Schrödinger El movimiento de una onda se describe matemáticamente mediante una ecuación que se denomina ecuación de onda. Schrödinger describió el comportamiento del electrón girando alrededor del núcleo como una onda y planteó la ecuación de onda. Al resolver matemáticamente esta ecuación se obtienen distintas soluciones.

MODELO CUÁNTICO ACTUAL Con este nuevo modelo ya no se habla de órbita (sino de ORBITAL) Los electrones no son como pequeñas bolitas describiendo trayectorias determinadas nube electrónica UN ORBITAL ATÓMICO ES UNA ZONA EN LA QUE HAY MAYOR PROBABILIDAD DE ENCONTRAR UN ELECTRÓN 47

Orbitales s 1s 2s 3s 48

Orbitales p Comienzan en el segundo nivel de energía (n = 2) 3 orbitales, 3 orientaciones distintas 49

Orbitales d Comienzan en el tercer nivel de energía (n = 3) 5 orbitales, 5 orientaciones distintas 51

Orbitales F

EVOLUCIÓN DEL MODELO ATÓMICO

Modelo Actual (resumen) PERIFERIA electrones. ÁTOMO protones. NÚCLEO neutrones. -Los electrones no describen órbitas definidas ,sino que se distribuyen en una determinada zona llamada ORBITAL. -En esta región la probabilidad de encontrar al electrón es muy alta (95%) -Se distribuyen en diferentes niveles energéticos en las diferentes capas.