PRESENTACIÓN MODELOS ATÓMICOS

Física y química 1º Bach

MODELOS ATÓMICOS

Esther Carretero Acebes

Empezar

1. Modelos atómicos

7. Thomson

8. Experimento lámina de oro

2. ¿Qué son? ¿Función?

ÍNDICE

9. Rutherford

3. Línea del tiempo

10. Bohr

4. Demócrito

11. Inicios física cuántica

5. Dalton

12. Mecánico-cuántico (modelo actual)

6. Antecedentes de Thomson

LOS MODELOS ATÓMICOS

CARACTERÍSTICAS, MODELOS, LIMITACIONES Y ANTECEDENTES

¿Que és un modelo atómico?

¿Por qué se usan en la ciencia?

Un modelo atómico es la representación simplificada de la estructura, partes y disposición de los átomos. Sirven para poder comprender y explicar los átomos, mediante la esquematización y simplificación de sus comportamientos, estructuras, propiedades, interacciones…

LÍNEA DEL TIEMPO

Schrödinger 1926

DALTON 1803

RUTHERFORD 1911

THOMSON 1904

BOHR 1913

DEMÓCRITO450 A.C.

'Modelo mecánico-cuántico

'Modelo pudin de pasas'

'Teoría atómica'

'Concepto del atomismo'

'Modelo nuclear'

'Modelo planetario'

Demócrito

Fundador del atomismo junto con su maestro Leucipo:

• La materia se compone de partículas invisibles: los átomos
• Los átomos son eternos, homogéneos, indivisibles e incomprensibles. Siempre en movimiento.
• Tienen el mismo funcionamiento interno; difieren en forma y tamaño.
• Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

+ info

DALTON

• La materia está constituida por partículas diminutas, esféricas, compactas e indivisibles: los átomos.
• Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí y diferentes a los de los demás elementos.
• Los compuestos se forman al unirse los átomos de dos o más elementos en proporciones constantes y sencillas.
• En las reacciones químicas, los átomos no se pueden crear, destruir ni transformar en otros átomos.

Dalton retomó las ideas de Demócrito, pero basándose en las leyes ponderales y utilizando la experimentación.

+ info

Antecedentes del modelo de thomson

• Relación de la materia con la electricidad

- Los científicos descubrieron una nueva propiedad de la materia: la carga eléctrica. Hay dos tipos: positiva y negativa. - Dos cuerpos con la misma carga se repelen, y dos con distinta carga se atraen. - La materia es neutra.

Este fenómeno llevó a Thomson a considerar como errónea la teoría de Dalton de que los átomos eran inalterables, ya que las cargas eléctricas de los cuerpos tenían que estar de alguna forma en el interior de los átomos.

Antecedentes del modelo de thomson

• Rayos catódicos

Thomson realizó experimentos con tubos catódicos (de descarga de gases). Pudo ver que se emitían unos rayos desde el polo negativo hacia el positivo (los rayos catódicos). Al estudiar las partículas que formaban dichos rayos, observó que siempre eran las mismas.

Thomson llegó a la conclusión de que en el interior de todos los átomos existían una o más partículas con carga negativa, los electrones. Así, el electrón se convirtió en la primera partícula subatómica detectada.

thomson

• Thomson descubrió la primera partícula subatómica: el electrón, con carga negativa. Por tanto, el átomo era divisible.
• Al ser tan pequeña la masa de los electrones, imaginó que la mayor parte de la masa y el volumen atómico correspondería a la carga positiva. Por ello, propuso que el átomo es una esfera uniforme y difusa, con carga positiva, donde se encuentran los electrones (con carga negativa) en posiciones fijas.
• Ya que la materia es neutra, la carga positiva debía ser igual a la negativa.

Thomson consideró como erróneo el átomo de Dalton, y estableció su propio modelo al descubrir el electrón.

errores de thomson

El ERROR de Thomson fue su propio modelo:

• Realmente no comete ningún error como tal; pero su modelo atómico era erróneo al pensar que el átomo era una esfera maciza.
• Asimismo, no habla de protones ni pudo explicar cómo se mantiene la carga negativa de los electrones dentro del átomo.

Modelo atómico pudin de pasas

Antecedentes del modelo de rutherford

• Radiactividad

- Becquerel descubrió una propiedad de la materia durante sus experimentos sobre la fluorescencia: la radiactividad. Observó que los minerales podían emitir rayos (radiación) sin la acción del sol. - Los Curie, por su parte, dedujeron que era una propiedad atómica ya que la intensidad de la radiación del uranio era proporcional a la cantidad del mineral.

El descubrimiento de la radiactividad descartó las firmes ideas de los científicos en cuanto a la indivisibilidad del átomo y, por tanto, el modelo atómico de Thomson.

Antecedentes del modelo de rutherford

• Experimento de la lámina de oro

Rutherford realizó un importantísimo experimento: bombardeó a gran velocidad una fina lámina de oro con partículas alfa (positivas) que procedían de un material radiactivo y eran recogidas en una pantalla de sulfuro de zinc.

Antecedentes del modelo de rutherford

• Resultados del experimento

Se pudo observar un comportamiento sorprendente en las partículas lanzadas: - La mayoría atravesaron la lámina sin un cambio de dirección. - Muy pocas se desviaron de forma considerable. - En rarísimas ocasiones algunas partículas rebotaron hacia la fuente de emisión. El comportamiento de las partículas no se podía explicar con el modelo de Thomson.

rutherford

• La mayor parte de la masa del átomo, y toda su carga positiva residen en una región extremadamente pequeña y densa: el núcleo.
• El átomo posee una corteza donde se hallan los electrones, que giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares.

• Está formado por un espacio mayoritariamente vacío, donde los electrones orbitan a gran velocidad alrededor del núcleo central.

Rutherford abandonó el modelo de Thomson (al concluir que era erróneo), y decidió establecer su propio modelo atómico, el modelo planetario.

+ info

aplicando los resultados a los modelos

modelo de rutherford

modelo de thomson

Las partículas positivas que no pasan cerca del núcleo no sufren un cambio de dirección; las que pasan cerca se desvían de su trayectoria; y aquellas pocas que chocan con él regresan en la dirección de partida

Si la carga positiva de los átomos está distribuida de forma homogénea, las partículas positivas no deberían desviarse de su trayectoria de forma apreciable.

Los resultados NO podían explicarse con el modelo de Thomson

Átomo nuclear: la carga positiva se concentra en un pequeño núcleo central

ERRORES DE rutherford

• Su modelo era inestable: un electrón que gira en círculos alrededor de un núcleo debe emitir ondas electromagnéticas.
• Esta emisión conllevaría una pérdida de energía de los electrones, que caerían rápidamente hacia el núcleo; provocando el colapso del átomo.
• No explicaba satisfactoriamente los espectros atómicos: según este modelo, deberían ser continuos. Sin embargo, esto no coincide con la experiencia.

Modelo nuclear

Los postulados son principios admitidos como verdaderos sin ser demostrados, y sirven como base para razonamientos

bohr

Bohr planteó tres postulados en los que basó su modelo:

• Postulado 1:

En las órbitas permitidas, los electrones no radian energía, que es constante, ya que se mueven el estado estacionario.

• Postulado 2:

No todas las órbitas son posibles. Los electrones solo se podrán encontrar en órbitas con ciertos valores de energía.

• Postulado 3:

Cuando un electrón pasa de una órbita de mayor a menor energía, emite un fotón, de forma que se conserve la energía total.

Bohr superó el modelo inestable de Rutherford al suponer que la física clásica estaba equivocada.

CARACTERÍSTICAS MODELO bohr

• El átomo está formado por un pequeño y denso núcleo positivo, y una corteza donde están los electrones.
• Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas circulares sin emitir energía.
• No todas las órbitas son posibles y los electrones no pueden alcanzar cualquier velocidad.
• Cuando un electrón salta de un nivel de energía alto a uno menor, emiten fotones (conservándose la energía total).
• El N.º de electrones que puede haber en cada nivel de energía es 2n^2.

Modelo planetario

+ info

inicios de la física cuántica

• Teoría de los cuantos de Planck

Planck formuló la hipótesis de que la energía que la materia absorbe o emite en forma de radiaciones electromagnéticas es siempre múltiplo de una cantidad concreta: los cuantos. Einstein profundizó en la teoría demostrando que las partículas cargadas absorben y emiten energía en cuantos finitos, proporcionales a la radiación. Es decir, propuso que los cuantos de energía conforman la propia radiación (la luz) cuando esta se propaga.

Estos principios cuánticos de Planck y Einstein supondrían el nacimiento de un nuevo campo de la física: la física mecánica cuántica.

inicios de la física cuántica

• Principio de incertidumbre

El principio de incertidumbre de Heisenberg establece la imposibilidad de medir simultáneamente y con una precisión absoluta ciertos pares de magnitudes físicas. Es decir, el simple hecho de observar una partícula subatómica, como un electrón, la modifica irremediablemente. Fue fundamental en el desarrollo de la física mecánica cuántica.

MECÁNICO-CUÁNTICO

• Como no es posible conocer todo sobre el electrón todo el tiempo, se usan probabilidades para indicar sus propiedades.
• La energía de los electrones está cuantizada (tiene valores determinados)
• El comportamiento de los electrones se describe mediante la ecuación de onda, cuyas soluciones se obtienen mediante los N.º cuánticos, y delimitan los orbitales.

• Los orbitales son regiones del espacio en torno al núcleo atómico en las que existe una probabilidad muy elevada de encontrar un electrón con una cierta energía. (Reemplazaron las órbitas de Bohr).

Schrödinger superó el modelo de Bohr (inestable para átomos con +1 electrón) gracias a la hipótesis de Planck, que dio comienzo a la física cuántica.

ERRORES DE Schrödinger

A pesar de ser el modelo atómico actual, presenta algunas limitaciones:

• No tiene en cuenta el número cuántico de espín (s).
• No explica por qué un electrón en un estado cuántico decae a un estado inferior si existe alguno libre.

(Estas dos deficiencias fueron corregidas gracias a descubrimientos posteriores)

• Solo explica la estructura electrónica del átomo, y su interacción con la estructura de otros átomos.

Modelo mecánico-cuántico

Dos VÍDEOs muy interesantes...

¡muchas gracias!