Los modelos atómicos

el átomo

DEMOCRITO

460 -370 AC

modelo atomico de democrito

JOHN DALTON

1808

modelo atomico de las bolas de billar

GILBERT LEWIS

1902-1916

HANTARO NAGAOKA

modelo atomico cubico

1903

modelo atomico saturnino

JOSEPH JOHN THOMSON

1904

JEAN PERRIN

modelo atomico pudin de pasas

1907

modelo atomico planetario

EMEST RUTHERFORD

1911

modelo atomico de RUTHERFORD

NIELS BOHR

1913

modelo atomico de BHOR

Amold Sommerfeld

1916

modelo atomico de Sommerfeld

ERWIN SHRODINGER

1926

modelo atomico cuantico ondulatorio

HEISENBERG

1927

incentidumbre de los orbitales que rodean al nucleo

PAUL DIRAC Y PASCUAL JORDAN

1931

modelo atomico mecanico cuantico

JAMES CHADWICK

1932

descubrimiento del neutron

Introducción aquí

trabajo

YULIANA GUERRERO NICOLE ORDOÑEZ YEISON ORTIZ CRISTIAN MELO

DEMOCRITO

460-370 AC

DEMOCRITO SE LO CONSIDERA EL ULTIMO PRESOCRATICO NACIO EN APDERA Y JUNTO CON SU DICIPULO LEUCIPO PROPUSIERON LA ESCUELA ATOMISTA

¿COMO LLEGO A LA CONCLUCION DE LA EXISTENCIA DEL ATOMO ?

El fuego , el aire , la tierra ,el agua deben estar formadas por una sola particula y no por varias

INTRODUCCIÓN AQUÍ

SI SOMETEMOS LA MADERA QUE PROBIENE DE LA TIERRA AL FUEGO ,ESTA TAMBIEN SE HACE FUEGO

SI UNA PIEDRA MOJADA CON AGUA SE LA PONE AL SOL, EL AGUA SE CONVIERTE EN AIRE

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LA ARENA SON FRACCIONES DE PIEDRAS , SI SE DIVIDE UN GRANO DE ARENA VARIAS VECES LLEGAREMOS A UN MOMENTO, EN Q UE YA SEA IMPOSIBLE DIVIDIRLO, Y SI DIVIDIMOS CUALQUIER MATERIA, ESTA COMPUESTA POR PARTICULAS INDIVICILBLES A LAS CUALES DEMOCRITO LES LLAMO ATOMOS (INDIVISIBLES )

¿COMO ERA LA TEORIA ATOMISTA?

LA MATERIA SE COMPONE DE LO VACIO (EL NO SER ) Y LO LLENO (EL SER ) QUE JUNTOS CONSTITUYEN LAS CAUSAS MATERIALES DE LAS COSAS EXISTENTES :

LO LLENO

LO VACIO

TODO LO LLENO ESTA COMPUESTO POR ATOMOS QUE TIENEN :

• TAMAÑO
• VOLUMEN
• FORMA
• SON SOLIDOS
• ETERNOS
• INMUTABLES
• LOS ATOMOS ESTAN EN MOVIMIENTO ENTERNO EN EL VACIO
• NO ESTAN CONSTITUIDOS POR OTRO ELEMENTO
• LA UNION DE TOMOS FORMAN MATERIA

ESTA COMPUESTO POR EL NO SER

GUILBERT N .LEWIS

Fue un fisicoquimico estado unidence ,su teoria fue desarrollada desde 1902 y publicada en 1916 en el artículo “El átomo y la molécula”,el modelo atomico de lewis no dura mucho ,pues no genera interes y tiempo despues es remplazada .

TEORIA ATOMICA DEL ATOMO CUBICO

Propone un modelo de atomo cubico , de naturaleza estatica , con los electrones de valencia en sus vertices.

su se sube un periodo se agrega un electron

LAS MOLECULAS DE LEWIS

SE BASA EN DOS CARACTERISTICAS DEL ATOMO

1. La capa exterior del atomo es impenetrable
2. un electrón puede formar parte de una misma capa exterior de dos átomos diferentes formando moleculas

LOS ENLACES PARA FORMAR MOLECULAS

IONICO

El modelo cubico propone una forma para la union de atomos y formacion de moleculas ,cumpliendo la regla del octeto de lewis

INTERMEDIO

COVALENTE

DOBLE

REPRESENTACION DEL MODELO ATOMICO

La Estructura de Lewis

Es el diagrama de punto y raya diagonal donde los electrones se representan por puntos.

TEORÍA ATÓMICA DE DALTON

John Dalton A través de su modelo atómico logró explicar y dar respuesta a varias preguntas de su época (1803) con respecto a la materia, lográndolo con experimentos y no con meditación como personas anteriores. Se basó en la ley de la conservación de la materia y la ley de la composición constante.

POSTULADOS

• La materia está formada por partículas mínimas llamadas átomos que son indivisibles e indestructibles
• Los átomos de determinado elemento son idénticos entre sí, con las mismas propiedades y masa
• Los átomos de los otros elementos tienen propiedades y masa diferentes.
• Las uniones de átomos de distintos compuestos llevan a la creación de compuestos.
• Una reacción química es un reordenamiento de átomos

introducción aquí

* Escribe una introducción aquí *

Átomos distintos

Oxígeno

Hidrógeno

Nitrógeno

Carbono

Molécula de agua

DESACIERTOS

• Los átomos no son una simple bola, este tiene elementos subatómicos: neutrones, protones y electrones.
• Los átomos de un mismo elemento pueden tener una masa distinta (isótopos)
• Dalton pensaba que los gases eran sustancias monoatómicas no tomando en cuenta la existencia del oxígeno molecular (O2).
• Los átomos sí se pueden destruir a través de reacciones nucleares.

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modelo saturnino

Luego de haber rechazado el modelo atómico de Thomson, Nagaoka crea su propio modelo simulando saturno y sus anillos, proponiendo que el átomo es una gran esfera en cuyo centro hay una carga positiva rodeada por los electrones que la orbitan

Hantaro Nagaoka (1865-1950)

Su modelo atómico fue de los primeros en representar al átomo con una forma planetaria. Usa la analogía de Saturno con sus anillos, siento el planeta un núcleo con carga positiva y los anillos siento órbita de los electrones.

Analogía

La órbita se mantendría estable debido a que los electrones se repelen al tener carga negativa y a la vez se mantienen unidos por la fuerza de atracción que sienten entre ellos.

Joseph John Thomson

(Cheetham Hill, Reino Unido, 1856 - Cambridge, id., 1940)

Thomson investigó la naturaleza de los rayos catódicos y demostró que los campos eléctricos podían provocar la desviación de éstos. Dedujo que los rayos catódicos estaban formados por partículas negativas. Llevó a cabo numerosos experimentos sobre su desviación, bajo el efecto combinado de campos eléctricos y magnéticos, buscando la relación existente entre la carga y la masa de la partícula, proporcionalidad que se mantenía constante aun cuando se alterase el material del cátodo. Dedujo que los rayos catódicos no estaban cargados, ni eran átomos, así que eran fragmentos de átomos, o partículas subatómicas, a estas partículas les dio el nombre de electrones, antes llamados corpúsculos.

MODELO ATOMICO DE THOMSON: PUDIN DE PASAS (1904)

POSTULADOS

• El atomo esta formado por electrones que tienen carga negativa y que se encuentran incrustados en una esfera de carga positiva.
• Los electrones se encuentran repartidos de manera uniforme alrededor de todo el atomo.
• El átomo es de carga neutra de manera que las cargass negativas de los electrones se compensan con la carga positiva.

errores y limitaciones

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• El modelo atomico no explica la estabilidad de un átomo y tampoco como se mantiene la carga en los electrones dentro del átomo.
• La distribucion de la carga positiva en el interior de los átomos era errónea.
• Esta teoria tampoco hace referencia alguna al núcleo del átomo.

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experimento 1 de thomson

Thomson investigó si podrian ser separados los electrones de los rayos catodicos y para eso utilizó el magnetismo. Construyó un tubo de rayos catódicos el cual al final del tubo termina en dos cilindros con ranuras. Conclusion: el electrón es inseparable de los rayos catodicos

EXPERIMENTO 2

Thomson construye un tubo de rayos catodicos, logrando un vacio casi perfecto. El propósito de este era investigar si estos rayos podian ser desviados con un campo eléctrico. Thomson descubre que muchos rayos si se podian doblar con la influencia del campo magnetizado.

experimento 3

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Relación entre la masa de los rayos catódicos y la carga. Se mide la cantidad que se desvía por un campo eléctrico y cuanta cantidad de carga de energía contenida

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ERWIN SCHRöDINGER (Viena, 1887 - id., 1961)

Físico austriaco que compartió el Premio Nobel de Física del año 1933 con Paul Dirac por su contribución al desarrollo de la mecánica cuántica. En 1926 publicó una serie de artículos que sentaron las bases de la moderna mecánica cuántica ondulatoria, y en los cuales transcribió en derivadas parciales su célebre ecuación diferencial, que relaciona la energía asociada a una partícula microscópica con la función de onda descrita por dicha partícula. Dedujo este resultado tras adoptar la hipótesis de Louis de Broglie, enunciada en 1924, según la cual la materia y las partículas microscópicas, éstas en especial, son de naturaleza dual y se comportan a la vez como onda y como cuerpo.

MODELO ATÓMICO DE SCHRöDINGER: MODELO CUÁNTICO ONDULATORIO

El modelo atómico actual fue desarrollado por Erwin Schrodinger y Werner Heisenberg, bajo la influencia de las ideas de Louis de Broglie. Este es un modelo de gran complejidad matemática, ya que describe el comportamiento del electrón en términos probabilísticos, es decir, el movimiento que realiza el electrón alrededor del núcleo no se puede describir a través de orbitas fijas, sino que el electrón puede ocupar todo el espacio que rodea al núcleo, por lo tanto, en este modelo no se habla de orbitas sino de orbitales, los cuales son la región en el espacio con mayor probabilidad de encontrar un electrón.

POSTULADOS

• Describe el movimiento de los electrones como ondas estacionarias.
• Los electrones se mueven constantemente, es decir, no tienen una posición fija o definida dentro del átomo. Este modelo no predice la ubicación del electrón.
• Estas áreas de probabilidad se denominan orbitales atómicos. Los orbitales describen un movimiento de traslación alrededor del núcleo del átomo.
• Estos orbitales atómicos tienen diferentes niveles y sub-niveles de energía.
• El modelo no contempla la estabilidad del núcleo, solo se remite a explicar la mecánica cuántica asociada al movimiento de los electrones dentro del átomo.

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experimento

El modelo atómico de Schrödinger se fundamenta en la hipótesis de Broglie, así como en los modelos atómicos previos de Bohr y Sommerfeld. Broglie propuso que al igual que las ondas tienen propiedades de las partículas, las partículas tienen propiedades de las ondas, teniendo una longitud de onda asociada. Algo que generó mucha expectación en la época, siendo el propio Albert Einstein avalador de su teoría. Para ello, el físico austriaco se apoyó en el experimento de Young, y con base en sus observaciones propias, desarrolló la expresión matemática que lleva su nombre.

APORTES

• Fue el físico que inspiró una revolución en la biología, al anticipar ideas tan importantes como la existencia de un ‘código genético’, diez años antes del gran descubrimiento de Watson y Crick sobre el ADN.
• Mecánica cuántica
• Paradoja del gato de ScrhÖdinger

FALLOS

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El modelo atómico de Schrödinger no contempla el spin de los electrones, y tampoco considera las variaciones del comportamiento de electrones rápidos debido a efectos relativistas.

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Jean Baptiste Perrin

Lille, Francia 1870 - NY, EE.UU 1942)

Comparó la estructura del átomo con un sistema solar, en el cual los planetas serían las cargas negativas y el Sol sería una carga positiva concentrada en el centro del átomo. En 1895, el destacado físico francés demostró la transferencia de cargas negativas por parte de rayos catódicos hacia la superficie en la cual impactan.

MODELO ATÓMICO DE PERRIN: PROPUESTA ATÓMICA PLANETARIA

• El átomo está conformado por una gran partícula positiva en el centro del mismo, en la cual se concentra la mayor parte de la masa atómica.
• Alrededor de esta carga positiva concentrada orbitan varias cargas negativas que compensan la carga eléctrica total.
• La propuesta de Perrin compara a la estructura atómica con un sistema solar, donde la carga positiva concentrada cumpliría la función del Sol y los electrones circundantes cumplirían el rol de los planetas.

POSTULADOS

En su propuesta, Perrin indica lo siguiente: • La carga positiva no está expandida a lo largo y ancho de toda la estructura atómica. Por el contrario, está concentrada en el centro del átomo. • Las cargas negativas no están dispersas a través del átomo. En cambio, estas se ubican de manera ordenada alrededor de la carga positiva, hacia el borde exterior del átomo.

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experimento

El experimento con rayos catódicos surge al realizar investigaciones con tubos de Crookes, una estructura inventada por el químico inglés William Crookes en la década de 1870. Cuando el tubo es energizado se ioniza el aire que se encuentra en su interior y, en consecuencia, se convierte en conductor de electricidad y cierra el circuito abierto entre los electrodos de los extremos.

Aportes

• Perrin modificó el modelo atómico de Thomson, y sugirió por primera vez que las cargas negativas son externas al núcleo.
• Confirmar que los rayos catódicos están cargadas negativamengte.

LÍMITACIONES

El modelo atómico de Perrin cuenta con dos grandes restricciones, que a posteriori fueron superadas gracias a los aportes de Bohr (1913) y de la física cuántica. Las limitaciones más significativas de esta propuesta son: • No se cuenta con una explicación acerca de por qué la carga positiva se mantiene concentrada en el centro del átomo. • No se entiende la estabilidad de las órbitas de las cargas negativas en torno al centro del átomo. • De acuerdo con las leyes electromagnéticas de Maxwell, las cargas negativas describirían órbitas espirales alrededor de las cargas positivas, hasta colisionar con estas.

MODELO ATÓMICO DE HEISEMBERG

El modelo atómico de Heisemberg determinaba el comportamiento de los electrones que conforman el átomo, ayudando a comprender los patrones de movimiento del mismo.

Fecha: 1925

Werner Heisenberg (1901-1976)

Postulados

Propone el principio de incertidumbre, el cual explica que cuando tenemos exactitud de una de las dos medidas (posición o movimiento) siendo su incertidumbre nula, la otra medida tendrá incertidumbre infinita, y por lo tanto, no podremos conocerla.

Un electrón actúa como onda y partícula, por lo tanto no se puede conocer su trayectoria. La relación entre ambas variables se da por una inecuación

∆p∆x≥h/4π

INCONCLUSO:

el modelo atómico de Heisenberg no establece una ecuación única para explicar la aleatoriedad de este tipo de fenómenos. Además, el hecho de que la relación se establezca a través de una inecuación implica que el rango de posibilidades para él es indeterminado. En consecuencia, la incertidumbre es significativa.

James Chadwick

el es el fisico ingles que descubrio el neutron en los atomos

El experimento

La inconsistencia antes del neutron

Shadwick replico el experimento de Rutherford , pero en este caso cambio los materiales utilizados , se lanza una particula alfa de polonio dotada de una gran energia, a un material liviano ,puede ser : berilio 9 , boro o litio .ademas de eso con un campo magnetico para determinar la presencia de elctrones y protones

subtítulo aquí

Desde semanas atrás se comprobó que la masa de los protones y los electrones no coincidían con la masa total del átomo.

1,00784 u

4,002602 u

El atomo de hidrogeno solo tiene un electron y el atomo del helio tiene dos electrones la relacion de sus masas atomiacas deberia se de 2 a 1 , pero la masa atomica tiene relacion de 4 a 1

Resutados del experimento

Del nucleo de los atomos salia una radiacion penetrante , no eran rayos gamma pues eran mucho mas penerantes que cualquier rayo gamma conocido hasta ese momento los resultados no concordaban con las formulas físicas: la energía producida por la radiación era muy superior y en los choques no se conservaba el momento

Posibles hipotesis de los resultados del experimento

1: se aceptaba la no conservación del momento en las colisiones 2: se afirmaba la naturaleza corpuscular de la radiación.

SE ACEPTA SOLO LA SEGUNDA HIPOTESIS : ACEPTANDO DE ESTA MANERA QUE LAS PARTICULAS QUE FORMABAN LA RACIACION NO TENIAN CARGA ELECTRICA , TENIAN MASA SEMEJANTE AL PROTON , CHADWICK PENSO UNA ESPECIE DE DIPOLO ELECTRICO ENTRE PROTONES Y ELECTRONES PERO DESCARTO LA IDEA Y PROBO LA EXISTENCIA DEL NEUTRON

ERNEST RUTHERFORD(1871-1937)

Módelo átomico de Rutherford

Es la descripción del átomo creada por el físico británico Ernest Rutherford, cuando en 1911 descubrió el núcleo atómico, gracias a los famosos experimentos de dispersión que llevan su nombre.

POSTULADOS

• La carga neta del átomo es nula, ya que las cargas de los electrones compensan la carga positiva presente en el núcleo. Los cálculos apuntaron a un núcleo de forma esférica y un radio tan pequeño como:

• El átomo contiene un núcleo cargado positivamente, que contiene casi toda la masa del átomo.
• Los electrones orbitan el núcleo atómico a gran distancia y en órbitas circulares o elípticas.

Radio

10^-15m

100.000

Distanciados entre sí

10^-10m

• Hacia 1898 Rutherford había identificado dos tipos de radiación provenientes del uranio:

Experimentos de dispersión de Rutherford

La manera en que Rutherford comprobo su teória fue en 1911 cuando bombardeo una fina lámina de oro con partículas alfa, cuya carga es positiva.

Sus patículas tienen carga positiva y son simplemente núcleos de helio.

Alfa

Alrededor de la lámina de oro colocó una pantalla fluorescente que le permitía visualizar los efectos del bombardeo.

Pero en ese entonces el concepto de núcleo no se conocía aún. Rutherford estaba por descubrirlo.

• Un elevado porcentaje de las partículas alfa atravesaban la lámina sin desviación perceptible.
• Algunas se desviaban en ángulos bastante pronunciados.
• Muy pocas rebotaban completamente hacia atrás.

Observaciones:

• Postuló que el átomo estaba formado por un núcleo en el cual se podía encontrar casi la totalidad de la masa atómica.
• Toda la carga que había en el núcleo era positiva.

Aportes

También aportó la teoría de que los electrones giran alrededor del núcleo.

El módelo de Rutherford, presentaba el inconveniente de ser inestable:

Fallos

"La física clásica decía que una carga en movimiento emite continuamente energía, por lo que los electrones radiarían energía sin parar hasta "caer" en el núcleo, con lo que el átomo se destruiría."

El átomo emite determinadas frecuencias de radiación electromagnética cuando hay transiciones entre un estado de mayor energía a uno con menor energía, y solamente esas frecuencias, no otras.

Niels Bohr (1885-1962)

MÓDELO ATÓMICO DE BOHR

La concepción del físico dánes Bohr, acerca de la estructura del átomo públicada en 1913. En el átomo de Bohr, los electrones alrededor del núcleo ocupan únicamente ciertas órbitas permitidas, gracias a una restricción llamada cuantización.

El átomo es estable pese a ser capaz de irradiar energía electromagnética, Bohr propuso que el momentum angular solamente podía adoptar determinados valores, y por ende la energía también.

• Combinó hábilmente la mecánica newtoniana con los nuevos descubrimientos que se venían dando en forma continua durante la segunda mitad del siglo XIX y comienzos del siglo XX. Entre ellos el revolucionario concepto del “cuanto”, del cual el mismo Planck afirmó no estar muy convencido.

POSTULADOS

Mediante su teoría, Bohr pudo explicar satisfactoriamente las series del espectro del hidrógeno y predecir emisiones de energía en el rango del ultravioleta y el infrarrojo, mismas que aún no habían sido observadas.

EXPERIMENTOS

• Con el módelo de hidrógeno de Bohr, se calcularon las siguientes energías para un electrón en la capa n:

E(n)=-1/n^2x13.6eV

• El espectro de hidrógeno en términos de electrones absorben y emiten fotones que cambian niveles de energía, donde está la energía del fotón:

hv=/\E=(1/nbajo^2-1/nbajo^2)x13.6eV

APORTES

Logró descubrir el mecanismo de funcionamiento interno de un átomo: los electrones son capaces de orbitar de manera independiente alrededor del núcleo.

Fue el primero en exhibir al átomo como un núcleo cargado positivamente y rodeado de electrones orbitando.

El modelo atómico de Niels Bohr es considerado uno de sus mayores aportes al mundo de la física y las ciencias en general.

FALLOS

. Era capaz de modelar el comportamiento dn los electrones en átomos de hidrógeno a pesar de esto perdïa exactitud cuando se trataba de elementos con mayor catidad de electrones. . Tenia conflitos para explicar el efecto Zeeman. . Asumió que los electrones tienen un radio y una órbita definida, esto seria refutado una decada mas tarde por el principio de insertidumbre

ARNOLD SOMMERFELD (1868-1951)

módelo atómico de sommerfield

El módelo atómico que postulo Sommerfield en (1916) postuló que:

• Dentro de un mismo nivel energético (n) existen subniveles diferentes.
• No solo existen órbitas circulares sino también órbitas elípticas determinadas por el número cuántico azimutal (l) que toma valores desde 0 a n-1:

• l = 0 → forma el orbital s.
• l = 1 → forma el orbital p.
• l = 2 → forma el orbital d.
• l = 3 → forma el orbital f.

• Adapta el modelo de Bohr a la mecánica relativista ya que los electrones se mueven a velocidades cercanas a las de la luz.
• Para Sommerfeld, el electrón es una corriente eléctrica.
• Las órbitas circulares son un caso particular

POSTULADOS

EXPERIMENTOS REALIZADOS

Se basó en la Ley de Coulomb para poder asegurar que si un electrón era sometido a una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, la trayectoria descrita debería ser elíptica y que no tenía que ser siempre de forma circular.

• Un obital s en n = 1
• Un orbital s y un orbital p en n = 2
• Un orbital s, un orbital p y un orbital d en n = 3

No todas las órbitas eran posibles. Sólo se habilitan aquellas órbitas cuyo momento angular del electrón cumple ciertas características.

APORTES

• Número cuántico principal “n”: Cuantiza el semieje mayor de la elipse descrita por el electrón.

• Número cuántico secundario “I”: Cuantiza el eje medio menor de la elipse descrita por el electrón.

1. No logró explicar el efecto Zeeman anómalo, para esto se necesita el modelo de Dirac, que posteriormente agregó otro número cuántico.
2. El modelo combinaba de manera arbitraria aspectos clásicos con aspectos cuánticos.

desventajas

MODELO ATÓMICO MECÁNICO CUÁNTICO

Dirac fue el que aportó principalmente al modelo atómico. Este utiliza ideas muy similares al modelo de Schrödinger, sin embargo su punto de partida es una ecuación relativista para una funsión de onda. Se basa en la ecuación que este mismo realizó. El modelo de Dirac permite incorporar de manera más natural el espin del electrón, además de hacer correcciones relativistas adecuadas.

Paul Dirac (1902-1984)

Pascual Jordan (1902-1980)

Ondas orbitales (s, p, d y f)

Es la probabilidad de encontrar un electrón dentro del átomo.

Postulados

Establece una ecuación matemática que al ser resuelta permite obtener una función de onda, describiendo probabilísticamente el comportamiento de un electrón en el átomo (esta función es llamada densidad electrónica).