Models atòmics i descobriments

Models atòmics i descobriments

Descobriment massa i càrrega de l'electróRobert Andrews Millikan

Dualitat ona-particula Louis de Broglie

Descobriment neutró James Chadwick

Descobriment electróJoseph John Thomson

1924

1904

1932

1919

1900

1925

1905

Max PlanckLlei de Planck

Albert Einstein Teoria quàntica

Ernest Rutherford Descobriment protó

Werner Heisenberg Principi d'incertesa

1910-1913

1904

1911

1913

1808

1926

Joseph John Thomson El model atòmic de Thomson, va intentar explicar: - Els electrons són particules carregades positivament - Els àtoms no tenen càrrega elèctrica neutra.

Niels Bohr Aquest model, ja esta basat en conceptes innovadors de quantització, nivells d'energia i desenvolupament de la mecànica quàntica. Aquesta nova teoria de l'àtom va ser la base per l'actual estructura atòmica i subatòmica

John DaltonLa teoria atòmica de Dalton va ser el primer model amb bases científiques. Dalton va saber definir el concepte d'àtom i va arribar a concloure que en les reaccions químiques, els àtoms ni es creen ni es destrueixen, sinó que en canviaven la distribució. El model atòmic de Dalton, va ser un dels primers intents d'explicar la naturalesa de la matèria i les reaccions químiques en termes d'àtoms.

Erwin Schrödinger Es tracta del model mecànic quàntic de l'àtom que parteix de l'equació de Schrödiger. Amb aquesta equació es podia saber la probabilitat de trobar un electró en un punt concret d'un àtom. El podem anomenar model atòmic actual, ja que no hi ha cap model més precís sobre l'estructura de l'àtom

Ernest Rutherford. El nou model proposat per Rutherford, mantenia les caracteristiques de models posteriors, com: - La concentració de la majoria de la matèria en un volum petit. Un nucli atòmic - La presència d'electrons girant al voltant del nucli

ELS RIAGS CATÒDICS I L'EXPERIMENT DE THOMSON

L'EXPERIMENT D'ERNEST RUTHERFORD

A partir de diversos experiments, es va comprovar que la massa de protons i electrons no concordava amb la massa total de l'àtom; per tant, Rutherford va suposar que hi havia d'haver un altre tipus de partícula subatòmica al nucli dels àtoms. J. Chadwick les va descobrir. En no tenir càrrega elèctrica van rebre el nom de neutrons. El fet de no tenir càrrega elèctrica va fer molt difícil el descobriment. Els neutrons són partícules sense càrrega i que obtenen una massa una mica més gran que la massa d'un protó.

Broglie es va basar en l'explicació de l'efecte fotoelèctric. Segons Einstein, l'energia transportada per les ones lluminoses estava quantitzada, repartida en petits paquets d'energia, que més tard serien anomenats fotons, i l'energia depenia de la freqüència de la llum mitjançant la relació on és la freqüencia i la constant de Plank.Albert Einstein deia que en determinats processos les ones electromagnètiques que formen la llum es comporten com corpuscles. Broglie es va preguntar el per què no podria ser de manera inversa, que un corpuscle pogués mostrar el mateix comportament que una ona.

Robert Andrews Millikan va descobrir que la càrrega elèctrica esta quantitzada. Això vol dir que qualsevol valor de càrrega és múltiple d'una càrrega elemental, la de l'electró.La càrrega d'un electró és d'aproximadament -1.602 x 10-19 coulombs (C). La unitat de càrrega elèctrica elemental és aquella càrrega elèctrica dʻun electró. Aquesta càrrega elemental és la càrrega més petita que es troba a la natura

Thomson va realitzar el clàssic experiment on va aconseguir de determinar la càrrega de les partícules que constituïen, els raigs catòdics, les quals va anomenar electrons. A partir de la relació càrrega/massa, obtinguda per Thomson, Millikan, fent un experiment va poder mesurar la càrrega de l’electró e i la massa m l'any 1909. El descobriment de l’electró va ser l'inici d'una nova etapa de la física. Massa electró: 9,11 · 10⁻³¹ kg

Ernest Rutherford va presentar el seu model atòmic planetari. En el model ja podiem veure que al centre de l'àtom es concentrava una càrrega elèctrica positiva envoltada dels electrons els quals van ser descoberts per Thompson amb càrrega negativa. Rutherford va alliberar el nucli de l'hidrogen fent servir una font de radioactivitat per produir partícules alfa energètiques. Amb un seguit d'investigacions, Rutherford va demostrar que el nucli d'hidrogen era present a altres nuclis. L'hidrogen és l'únic element que té un únic protó, per tant, quan feia referència a un nucli d'hidrogen era com parlar d'un protó.

Einstein va estudiar l'energia necessària per tal de ionitzar un àtom. Einstein va donar l'explicació d'aquest efecte en termes del model corpuscular de la llum. Segons aquest model, un fotó de la llum interactua amb un sol electró del metall. Si l'energia del fotó és suficient gran, aquest electró "salta" del metall (fotoelectró) i adquireix una certa energia cinètica. Aplicant la conservació de l'energia en la interacció llum-metall. Eo= h · v

Energia del fotó = Energia per a "arrencar" l'electró + Energia cinètica de l'electró

Thomson havia arribat a les mateixes conclusions que Weichert i Kaufmann. Ell sabia que la naturalesa dels corpuscles era independent a la del gas tancat en el tub. Va aconseguir arribar més lluny que Weichert i Kaufmann al trobar el valor de la quantitat de la càrrega i la massa inercial. En un seguit d’experiments, Thomson va obtenir el valor de dividir la quantitat de càrrega i la massa inercial, que era de 2,0x10^11 coulombs. Això va donar lloc el descobriment de l’electró.

Thomson va descobrir que els electrons gràcies als seus experiments amb tubs de raigs catòdics. L'àtom està format per electrons de càrrega negativa incrustats en una esfera de càrrega positiva .Els electrons estan repartits de manera uniforme per tot l'àtom. L'atom és neutre .

Rutherford va deduir que el radi de la càrrega central dels àtoms d'unes làmines d'or, ha de ser estat menor que 3,4 x 10-14 m. D'altra banda, el radi atòmic de l'or era se sap que és de l'ordre de 10-10 m. Rutherford va concloure que, la càrrega ha de concentrar-se en un volum molt petit en relació amb la mida atòmic. El 1913 Henry Moseley va demostrar que la càrrega nuclear era molt semblant a el nombre atòmic i més tard Antonius van den Broek va suggerir que el nombre atòmic corresponia a la càrrega nuclear.

El principi d'indeterminació de Heisenberg diu que no es pot saber, en un moment determinat i amb total precisió, el valor d'objectes observables, (per exemple la posició i el moment d'una partícula). El principi d'incertesa és un dels principis més importants de la mecànica quàntica. Segons Heisenberg, no és possible poder precisar la posició d'una partícula quàntica, ja que aquestes particules no tenen una extensió fixa, és a dir, no són corpuscles localitzats i per tant no té sentit parlar de quina és la seva posició.

∆x · ∆p ≥ h/2

Dalton va basar la seva teoria en 4 supòsits: -Els àtoms són partícules molt petites i invisibles - Tots els àtoms d'un element són idèntics - Àtoms de diferents elements poden combinar-se per formar altres compostos - Les reaccions químiques es basen en la separació, unió o reordenament d'àtoms.

Model atòmic de Dalton

- Schrödinger considerava que els electrons actuaven com a ones de matèria. - Veiem un nuvol d'electrons al voltant del nucli - El model ens explica l'estabilitat entre les molècules i els enllaços quimics

- Nivells d'energia quantitzats: Els electrons en un àtom ocupen òrbites (nivells d'energia"). - Els electrons es mouen en òrbites permeses amb moments angulars quantitzats. - Els electrons canvien de nivell denergia en agafar o emetre energia en forma de fotons. El model de Bohr va explicar els espectres d'emissió atòmica. Tot el que Bohr va realitzar ens permet ara la comprensió de l'estructura atòmica.

Max Planck va trobar una equació matemàtica la qual relacionava la temperatura d’un cos amb la intensitat de la radiació que emetia. L’equació necessitava una “constant” que ell va anomenar “h” (també coneguda com “constant de Planck) per tal de que els valors fossin els correctes. El físic alemany va deduir la fórmula estudiant les dades que li havien proporcionat els companys del seu entorn científic. E= h · v “E” és l’energia del cos, “v” la freqüència de la llum emesa i “h” la constant de Planck (6,626 ·10²³).

-L'àtom és majoritàriament un espai buit - Al nucli de l'àtom es concentrava la massa i la càrrega positiva de l'àtom - Els electrons situats al voltant de l'àtom no afecten la dispersió de les partícules alfa.