LINEA DE TIEMPO- EVOLUCION DEL MODELO ÁTOMICO

EVOLUCION DEL MODELO ÁTOMICO

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.

Joseph John Thomson fue un científico británico que descubrió la primera partícula subatómica, el electrón mediante un experimento de tubo de rayos catódicos en el año 1897. Con este descubrimiento el modelo de dalton muestra sus primeras debilidades

Leucipo y Democrito

DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRON

400 a.C 1803 -1808 1897

MODELO DE DALTON

Fue el primer modelo atómico con bases científicas, propuesto en 1808 por John Dalton tras cinco años de experimentos. Rescata las ideas de Democrito para aplicarlas en la ciencia. Para el los átomos eran pequeñas esferas duras, macizas e indivisibles de carga neutra (Figura 1)

Figura 1

Planck, Max Karl Ernst Ludwig (Figura 3.) considerado el creador de la teoría cuántica, descubrió la constante fundamental (h= 6,62606957(29) ×10 -34 Jules x segundos) que lleva su nombre, que es utilizada para calcular la energía de un fotón. El físico descubrió que la radiación no es emitida ni absorbida en forma continua, es decir, que la energía se radia en unidades pequeñas separadas que llamo cuantos. De ahí surge el nombre teoría cuántica. Poco después descubrió la ley de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo a cierta temperatura, denominada ley de Planck, que sentó una de las bases de la mecánica cuántica

Robert Andrews Millikan fue un físico experimental estadounidense ganador del Premio Nobel de Física en 1923 primordialmente por su trabajo para determinar el valor de la carga del electrón y el efecto fotoeléctrico.

Figura 3. (1858-1947)

INICIOS DEL SIGLO XX 1900

Modelo DE THOMSON TAMBIEN CONOCIDO COMO EL MODELO PUDIN DE PASAS

Como consecuencia del descubrimiento del electron y su carga , y considerando que aún no se tenía evidencia del núcleo de átomo, Thomson pensó que los electrones se encontraban inmersos en una sustancia de carga positiva que contrarrestaba la carga negativa de los electrones (Figura 2), ya que los átomos tienen carga neutral. Algo semejante a tener una gelatina con pasas flotando adentro. Por este motivo a su modelo atómico se le conoció como el modelo del pudín de pasas.

Figura 2

Es un modelo de sustancia sólida basado en dos suposiciones: - Cada átomo en la red es un oscilador armónico cuántico tridimensional independiente. - Todos los átomos oscilan con la misma frecuencia. Mientras que la suposición de que un sólido las oscilaciones son independientes es muy exacta, estas oscilaciones son ondas sónicas o fonones, modos colectivos que involucran muchos átomos. En el modelo de Einstein, cada átomo oscila en forma independiente.

MODELO DE ALBERT EINSTEIN

Figura 5. Albert Einstein

1902 1907

Modelo Átomico cubico

En el modelo de Einstein, el calor específico tiende a cero en forma exponencial a bajas temperaturas. Esto se debe a que todas las oscilaciones tienen una frecuencia común. El comportamiento correcto se obtiene cuantizando los modos normales del sólido tal como Einstein sugirió.

Esta teoría la desarrolló por Gilbert N. Lewis, quien represento al átomo como un cubo, con los electrones colocados en cada uno de los vertices de este. Introdujo el concepto de enlace covalente

Figura 4

El Modelo de Rutherford establecía: El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y prácticamente toda la masa. La carga positiva de los protones es compensada con la carga negativa de los electrones, que se hallan fuera del núcleo.

Después del modelo de Thomson que consideraba que los electrones se encontraban en un medio de carga positiva, dos ayudantes de Rutherford, Geiger y Marsden, realizaron en 1909 un estudio conocido como “el experime nto de la hoja de oro”, el cual demostró que el modelo del “pudín con pasas” de Thomson estaba equivocado ya que mostraron que el átomo tenía una estructura con una fuerte carga positiva (Proton).

Figura 6

MODELO ÁTOMICO DE RUTHERFORD

1911 1913 1916

Modelo de sommerfeld

MODELO ÁTOMICO DE BOHR

Este postula que: - Los electrones describen órbitas circulares estables alrededor del núcleo del átomo sin radiar energía - Los electrones solo se pueden encontrar en ciertas órbitas (no todas las órbitas están permitidas). La ditancia de la órbita al núcleo se determina según el número cuántico n (n=1, n=2, n=3...): radio de la órbita (en Ångströms) → r = 0,529 · n2 Los electrones solo emiten o absorben energía en los saltos entre órbitas. En dichos saltos se emite o absorbe un fotón cuya energía es la diferencia de energía entre ambos niveles determinada por la fórmula: Ea - Eb = h · v = h · (RM · [1/nb2 - 1/na2

Figura 8.

El Modelo Atómico de Sommerfeld postula que: Dentro de un mismo nivel energético (n) existen subniveles diferentes Perfecciono el modelo Bohr Planteando orbitas eliptica

Figura 7

Modelo DE Louies Broglie

Broglie anunció la posibilidad de que la materia tuviese un comportamiento similar al de la luz, y sugirió propiedades similares en partículas subatómicas como los electrones. Cargas eléctricas y órbitas restringen la amplitud, longitud y frecuencia de la onda descrita por los electrones. Broglie explicó el movimiento de los electrones alrededor del núcleo atómico

Louies Broglie. Figura 9

1924

Broglie partió del principio de que los electrones tenían una naturaleza dual entre onda y partícula, similar a la luz. En ese sentido, realizó un símil entre ambos fenómenos, y con base en las ecuaciones desarrolladas por Einstein para el estudio de la naturaleza ondulatoria de la luz, indicó lo siguiente: – La energía total del fotón y, en consecuencia, la energía total del electrón, resulta del producto de la frecuencia de la onda y la constante de Plank (6,62606957(29) ×10 -34 Jules x segundos), tal como se detalla en la siguiente expresión:

– El momento lineal del fotón, y por ende, del electrón, es inversamente proporcional a la longitud de la onda, y ambas magnitudes se relacionan a través de la constante de Plank:

p= momento lineal del electrón. h= constante de Plank. λ = longitud de la onda.

– El momento lineal es el producto de la masa de la partícula por la velocidad que tiene dicha partícula durante su desplazamiento.

– Broglie también se base en los postulados del modelo atómico de Bohr. Según este último, las órbitas de los electrones son limitados y solo pueden ser múltiplos de números enteros. Así:

Si la expresión matemática anterior se reestructura en función de la longitud de onda, se tiene lo siguiente:

λ = longitud de la onda. h= constante de Plank. m= masa del electrón. v= velocidad del electrón.

MODELO DE BROGLIE

1924 1925

Modelo atómico DE Heisenberg

Werner Heisenberg (Figura 10) introduce en su modelo el principio de incertidumbre en los orbitales de electrones que rodean el núcleo atómico. El destacado físico alemán instauró los cimientos de la mecánica cuántica para estimar el comportamiento de las partículas subatómicas que conforman un átomo.

El principio de incertidumbre indica que no es posible conocer con certeza la posición y el momento lineal de un electrón al mismo tiempo. Esto aplica para las variables tiempo y energía; es decir, si tenemos un indicio sobre la posición del electrón, desconoceremos el momento lineal del electrón, y viceversa.

Figura 10. Werner Heisenberg

Este postula que:

• los electrones son ondas de materia que se distribuyen en el espacio según la función de ondas (Ψ): (δ2Ψ/δx2) + (δ2Ψ/δy2) + (δ2Ψ/δz2) + (8π2m/h2)(E-V)Ψ = 0
• los electrones se distribuyen en orbitales que son regiones del espacio con una alta probabilidad de encontrar un electrón.
• Se tienen en cuenta los siguientes números cuánticos: Número cuántico principal (n), Número cuántico secundario o Azimutal (l), Número cuántico magnético (m) , Número de espín (s)
• En un átomo no puede haber electrones con los cuatro números cuánticos iguales

Figura 11.

Figura 12. Erwin Schrodinger

MODELO DE Schrödinger​​

1926

Modelo átomico actual

El modelo atómico aceptado actualmente, fue propuesto en la década del 1920, el cuál fue desarrollado principalmente por los científicos Schrödinger y Heisenberg.

Modelo mecano cuántico. Este modelo presenta una gran complejidad matemática. Los científicos mencionados anteriormente se propusieron determinar en dónde podrían encontrar al electrón (subpartícula de carga negativa) dentro del átomo. Para esto ellos propusieron que existen orbitales y no órbitas.

Figura 13.

Bibliografía

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