ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

QUÍMICA I

ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

3IM12FIGUEROA MIGUEL DULCE ESMERALDAMARTINEZ GERVACIO CAROLINA ESMERALDA AGUILAR HERNÁNDEZ KIR ABDIEL PINEDA CORONA CHRISTIAN KEVIN ÁLVAREZ NAVA GABRIELA MONTSERRAT

ESTRUCTURA DE

LEUCIPO Y DEMÓCRITOS

Para el año 400 a. de C. Demócrito y Leucipo 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. Así había átomos de oro, de agua, aire, rocas, etc. A su vez a Leucipo y Demócrito de Abdera se les atribuye la fundación del atomismo mecanicista, según el cual la realidad está formada tanto por partículas infinitas, indivisibles, de formas variadas y siempre en movimiento, los átomos (ἄτομοι, s. lo que no puede ser dividido), como por el vacío. La teoría atomística de Demócrito y Leucipo dice así:

• Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incomprensibles e invisibles.
• Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.
• Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

400 a.C

INTRODUCCIÓN

Hemos escuchado mucho sobre el átomo y que es la parte mas pequeña de la materia, pero muy pocas veces nos ponemos a pensar en quiénes fueron los colaborativos que aportaron al descubrimiento de la información que hoy en día tenemos. En esta línea del tiempo, veremos las personas que han contrubuido para una mejor interpretación y entendimiento del átomo. Observaremos la estructura que han desarrollado y propuesto.

ESTRUCTURA DE

Goldstein

Eugen Goldstein llevó a cabo numerosos experimentos sobre las descargas eléctricas en el vacío que le llevaron al descubrimiento de los rayos canales.

1886

Observó que, al producirse una descarga eléctrica en un tubo que contuviera un gas rarificado, empleando como electrodo negativo (cátodo) una lámina metálica normal al eje del tubo y provista de unos agujeritos, se veían partir de los propios agujeros brillantes rayas rectilíneas dirigidas a la parte opuesta a la ocupada por el electrodo positivo (ánodo). Si el gas contenido en el tubo era aire, las rayas presentaban un color amarillo. La forma rectilínea hizo pensar en rayos que se propagaban en línea recta por lo que Goldstein les dio el nombre de rayos canales. Los rayos canales también conocidos como rayos anódicos o positivos viajan en sentido contrario a los rayos catódicos y son partículas de carga positiva. Estos rayos positivos se originan cuando los rayos catódicos desplazan electrones de los átomos del gas residual en el tubo.

ESTRUCTURA DE

Dalton

En su modelo atómico del científico inglés John Dalton sugirió que los átomos eran similares a bolas, fue creado entre 1803 y 1807, quien lo denominó en su momento como “teoría atómica” o “postulados atómicos”. Los principales postulados de la teoría atómica de Dalton son los siguientes: Toda la materia está formada por átomos. Los átomos de diferentes elementos tienen características diferentes. Los átomos de un mismo elemento son completamente idénticos.

1803

El modelo atómico de Dalton fue la primera conceptualización del funcionamiento, estructura y disposición de los átomos.Son muchos los logros del modelo de Dalton, que significó el inicio formal de la química tal y como la entendemos hoy en día. La teoría atómica brindó un cauce a las preguntas de la química del siglo XVIII y XIX, y sentó las bases para la explosión posterior (en el siglo XX) que conduciría, de la mano de la tecnología, a nuevos descubrimientos en el entendimiento de la materia. La teoría de Dalton era simple, eficaz y avanzada para su época.

ESTRUCTURA DE

WERNER

Alfred Werner, científico que corre el telón del misterio de los compuestos "complejos". Su genialidad consistió fundamentalmente en considerar que había más de una valencia, o atomicidad, que podia exhibir simultaneamente un átomo. La primera parte de su teoría de la coordinación, publicada en 1893, puede resumirse en los siguientes tres postulados: Postulado 1: La mayoría de los elementos químicos presentan dos tipos de valencia, la valencia primaria o unión ionizable, hoy número de oxidación y la valencia secundaria o unión no ionizable, hoy número de coordinación. La valencia secundaria, es decir, el número de coordinación, se representa por una línea continua indicando el enlace de cordinación. Postulado 2: Los elementos tienden a satisfacer tanto su valencia primaria como su valencia secundaria. Postulado 3: La valencia secundaria o número de coordinación, está dirigido hacia posiciones definidas en el espacio

1893

ESTRUCTURA DE

THOMSON

1904

1904, Joseph J. Thomson propuso un modelo elemental: el átomo está constituido por una esfera de materia con carga positiva, en la que se encuentran encajados los electrones en número suficiente para neutralizar su carga.

• Los electrones están repartidos de manera uniforme por todo el átomo.
• El átomo es neutro de manera que las cargas negativas de los electrones se compensan con la carga positiva.

Según el modelo atómico de Thomson, el átomo consiste en electrones colocados en una "sopa" cargada positivamente, que compensa las cargas eléctricamente negativas de los electrones. Según este modelo, los electrones podrían girar libremente en una gota o nube de una sustancia tan cargada positivamente.

ESTRUCTURA DE

Millikan

1909

Robert Andrews Millikan utilizó el experimento de la gota de aceite para medir la carga del electrón (y con ello su masa).

Millikan observó gotas de aceite caer entre dos placas eléctricas, en donde las gotas se ionizaron por rayos X. Al ajustar el voltaje entre dos placas eléctricas, Millikan aplico una fuerza eléctrica hacia arriba que era igual que la fuerza gravitacional hacia abajo, por ende, suspendiendo las gotas sin movimiento. Cuando estaban suspendidas, la fuerza eléctrica y la fuerza de gravedad trabajaron en direcciones opuestas, pero eran iguales en magnitud. Al medir la masa de cada gota de aceite y sabiendo tanto el campo gravitacional como el campo eléctrico, la carga de cada gota podría ser determinada. Millikan encontró de que había diferentes gotas de aceite. Sin embargo, en cada caso las cargas en el aceite se resultaron ser múltiples de 1.60 x 10-19 culombios.

ESTRUCTURA DE

RUTHERFORD

19 11

Ernest Rutherford propuso que los átomos tienen un núcleo central donde se encuentra el mayor porcentaje de su masa. Además, según esta teoría, este núcleo tiene carga eléctrica positiva y es orbitado por partículas de carga opuesta y menor tamaño (electrones).

• La mayor parte de la masa atómica se concentra en el núcleo, de mayor tamaño y mayor peso que el resto de las partículas, y dotado de carga eléctrica positiva.
• Alrededor del núcleo y a grandes distancias de él se encuentran los electrones, de carga eléctrica negativa, que lo orbitan en trayectorias circulares.
• La suma de las cargas eléctricas positivas y negativas de un átomo debería dar cero como resultado, es decir, deberían ser iguales, para que el átomo sea eléctricamente neutro.

ESTRUCTURA DE

BOHR

El modelo atómico de Bohr, que resultó la base del modelo atómico actual, explicaba la estabilidad de la materia y la conformación de los enlaces químicos. Observar la representación gráfica del modelo de Bohr hará más sencillo comprender las siguientes características:

• Los electrones que rodean el núcleo de un átomo pueden ser internos o externos. Ambos tipos de electrones se encuentran en órbitas circulares alrededor del núcleo, pero los electrones no pueden estar en todas las órbitas, solo en las permitidas.

• Los electrones están en niveles definidos de energía y a distancias fijas. La órbita más cercana al núcleo tiene energía más baja respecto a la órbita más alejada del núcleo, que tiene más energía.

• Las órbitas tienen un número determinado de electrones, según su distancia respecto al núcleo. Esa escala de distribución se denomina “configuraciones electrónicas” y es equivalente a la escala de la tabla periódica (representada en el orden de las filas).

1913

ESTRUCTURA DE

BOHR

• Los electrones pueden saltar de nivel o de órbita, y este salto solo puede ocurrir desde y hacia las órbitas permitidas. Por ejemplo, un electrón que salta de una órbita exterior a una interior pierde energía, que se desprende en forma de fotón o luz. Si salta de una órbita interior a una exterior, gana energía.
• La mínima cantidad de energía que se puede ganar o perder en cualquier longitud de onda se denomina “cuanto de energía”, de allí surge la expresión “salto cuántico” para hacer referencia a un cambio de los electrones de un nivel energético a otro. Este cambio está asociado a una pérdida o ganancia de energía

1913

Para Bohr, el movimiento circular del electrón tenía un radio de rotación específico, por lo que no podían existir electrones entre dos capas. Los electrones se mueven de forma estable, es decir, sin liberar energía, en el estado estacionario. Cuando se les aplica una cantidad de energía exterior, esto es, los electrones son excitados, pueden saltar a un nivel de energía superior. Este es el estado excitado menos estable del electrón

Estructura de Schrödinger

Se le conoce como “Modelo Cuántico-Ondulatorio” y fue propuesto por Erwin Schrödinger, en 1926, a partir de los estudios de De Broglie, Bohr y Sommerfeld. Su modelo concibe los electrones como ondulaciones de la materia, es decir, describe el comportamiento ondulatorio del electrón. Schrödinger sugirió que el movimiento de los electrones en el átomo correspondía a la dualidad onda-partícula y, en consecuencia, los electrones podían moverse alrededor del núcleo como ondas estacionarias.

1926

Schrödinger desarrolló dos modelos matemáticos, diferenciando qué ocurre dependiendo si el estado cuántico cambia con el tiempo o no y, a finales de 1926, publicó la ecuación que lleva su nombre independiente del tiempo, la cual se fundamenta en que las funciones de onda se comporten como ondas estacionarias. Esto implica que la onda no se mueve, sus nodos, esto es, sus puntos de equilibrio, sirven como pivote para que el resto de la estructura se mueva alrededor de ellos, describiendo una frecuencia y amplitud determinadas. Schrödinger definió a las ondas que describen los electrones como estados estacionarios u orbitales, y están asociados, a su vez, a distintos niveles de energía.

Estructura de Heisenberg

Según el modelo de Werner Heisenberg, el momento lineal y la posición de un electrón u otra partícula subatómica no es posible predecir simultáneamente el valor de ambas variables. De esta forma, introduce el principio de incertidumbre en los orbitales de electrones que rodean el núcleo atómico. Heisenberg instauró los cimientos de la mecánica cuántica para estimar el comportamiento de las partículas subatómicas que conforman un átomo. En 1927, publicó su obra “Sobre el contenido perceptivo de la cinemática y la mecánica teóricas cuánticas, donde detalló el principio de incertidumbre o indeterminación. Este principio, fundamental para su modelo atómico, se caracteriza porque surge como una explicación que complementa las nuevas teorías atómicas sobre el comportamiento de los electrones. A pesar de utilizar instrumentos de medición con una alta precisión y sensibilidad, la indeterminación sigue estando presente en cualquier ensayo experimental. La relación entre ambas variables viene dada por una inecuación. Según Heisenberg, el producto de las variaciones del momento lineal y de la posición de la partícula siempre es mayor o igual que el cociente entre la constante de Plank (h = 6,62606957 x 10-34 Jules x segundos) entre 4π. Teniendo en cuenta esta relación, si una de las magnitudes tiene a cero, la otra debe aumentar en la misma proporción. En consecuencia, el modelo de Heisenberg se fundamenta en formulaciones probabilísticas, debido a la aleatoriedad que existe entre las variables a niveles subatómicos.

19 27

Estructura de

Chadwick

Segun este modelo, los electrones orbitan alrededor del núcleo en capas o niveles, cada uno de los cuales tiene una energía específica. Los electrones pueden moverse entre estos niveles mediante la absorción o emisión de fotones de luz.

1932

Características del modelo atómico: Núcleo atómico: El átomo está compuesto por un núcleo central formado por protones y neutrones, que concentran la mayor parte de la masa del átomo. Los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas o niveles de energía. Capas electrónicas: Los electrones se encuentran en diferentes niveles de energía, denominados capas electrónicas, cada una con una energía específica y una capacidad máxima de electrones. Los electrones pueden saltar de una capa a otra si absorben o emiten energía. Estabilidad atómica: Proporciona una explicación para la estabilidad de los átomos, que se debe a la atracción electrostática entre los protones del núcleo y los electrones de las capas externas. Radiactividad: Este modelo también explica la radiactividad como una consecuencia de la inestabilidad del núcleo atómico, que puede desintegrarse espontáneamente emitiendo partículas alfa, beta o gamma. Neutrones: El modelo incluye la existencia de los neutrones, partículas sin carga eléctrica que se encuentran en el núcleo.

Estructura de

Sommerfeld

1916

Sommerfeld descubrió que en algunos átomos, los electrones lograban alcanzar velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz por lo que optó por basar su análisis en la teoría relativista.

Características del modelo atómico: Buscó la forma de perfeccionar el modelo atómico de Bohr realizando algunas modificaciones. Postulaba que el núcleo del átomo no se encontraba inmóvil sino que por el contrario se podía mover en el centro del sistema. Se propuso en el modelo que las órbitas del electrón podían ser circulares y elípticas. Se introdujo en número cuántico secundario mejor conocido como azimutal. En su modelo los electrones se encontraban en órbitas circulares alrededor del núcleo, sin irradiar ningún tipo de energía.

De acuerdo con su modelo, los electrones se encontraban girando únicamente de forma circular. Una órbita céntrica dio lugar a un nuevo número cuántico el cual se llamó número cuántico Azimutal, y que delimitaría la forma de los orbitales, y se representaría con la letra l, tomando valores variables desde 0 hasta n-1.

Referencias

Eugen Goldstein, su descubrimiento de los rayos canales que llevaron al hallazgo de los isótopos. Rincón educativo. (2022, 22 diciembre). Rincón educativo. https://rinconeducativo.org/es/recursos-educativos/eugen-goldstein-su-descubrimiento-de-los-rayos-canales-que-llevaron-al-hallazgo/

Teoría Atómica i | Earth Science | VisionLearning. (2017, 12 febrero). Visionlearning. https://www.visionlearning.com/es/library/Ciencias-de-la-Tierra/6/Teor%C3%ADa-At%C3%B3mica-I/50/reading

Gabriela, B. V. (2018, junio 18). Modelo atómico de Sommerfeld. Euston96. https://www.euston96.com/modelo-atomico-sommerfeld/ Modelo Atómico de Chadwick. (2023, marzo 14). Modelos Atomicos; Modelo Atomico. https://modeloatomico.win/de-chadwick/

Álvarez, D. O. (2021). Modelo atómico de Dalton: postulados y características. Enciclopedia Humanidades. https://humanidades.com/modelo-atomico-de-dalton/

Álvarez, D. O. (2021). Modelo atómico de Bohr: información, características y aportes. Enciclopedia Humanidades. https://humanidades.com/modelo-atomico-de-bohr/

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