Evolución del sistema periódico y modelo atómico

Evolución del sistema periódico Y MODELOS ATÓMICOS

01

03

05

CARACOL TELÚRICO DE CHANCURTOIS

TRIADAS DE DÖBEREINER

CLASIFICACIÓN DE MENDELEIEv Y MEYER

1869

1829

1862

06

04

02

LEY DE LAS OCTAVAS DE NEWLANDS

DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRÓN

ESPECTROSCOPIA Y ESPECTROS ATÓMICOS

1897

1850

1866

EVOLUCIÓN DEL SISTEMA PERIÓDICO Y MODELOS ATÓMICOS

06

08

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MODELO ATÓMICO DE THOMson

SISTEMA PERIÓDICO ACTUAL

MODELO ATÓMICO DE BOHR

1923

1904

1913

07

09

Descubrimiento del protón

Modelo atómico de rutherford

1918

1911

DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRÓN

Thomson fue un científico británico que descubrió la primera partícula subatómica, el electrón. Thomson con tubos de rayos catódicos mostró que todos los átomos contienen pequeñas partículas subatómicas con carga negativa, a las que llamó corpúsculos. Los rayos catódicos son tubos de descarga de gas denominados así porque los rayos se denominan en el cátodo. Aunque otros científicos experimentaron con tubos de rayos catódicos, JJ Thomson mejoró y amplió el alcance de estos experimentos, empleando campos magnéticos y eléctricos, que confirmó la carga negativa de los rayos catódicos. También utilizó una taza de metal para atrapar los rayos y descubrió una sobrecarga negativa. Thomson pudo, así, determinar la carga del electrón en relación con su masa: qe/me. Esto significó un paso crucial para determinar los valores exactos tanto de qe como de me.

Esta ley mostraba un orden de los elementos químicos, a los cuales, agrupaba por familias o grupos, que compartían propiedades muy similares entre sí, y clasificados por periodos de ocho elementos, en los cuales las propiedades iban cambiando progresivamente. En 1865, el químico inglés John Alexander Reina Newlands, intentó solucionar el problema del comportamiento periódico de los elementos, colocando los elementos más ligeros en orden creciente según sus pesos atómicos. Newlands se dio cuenta que el octavo elemento se asemejaba al primero, así como el noveno era similar al segundo, etc. Descubrió que era posible ordenar los elementos por su peso equivalente en grupos de siete, de manera que el octavo de cada serie tenía las mismas características que el primero (al igual que después del Si en la escala diatónica musical viene, de nuevo, el Do). Así hizo la comparación entre sus octavas con las octavas musicales. Dicha comparación, a pesar de ser idílica y atractiva, carecía de validez alguna, pero fue por ella que a su clasificación le dio el nombre de Octavas de Newlands. Esta ley de las octavas le permitió formar las siguientes ternas de elementos: hidrógeno-flúor-cloro, litio-sodio-potasio, berilio-magnesio calcio, boro-aluminio-cromo, carbono-silicio-titanio, nitrógeno-fósforo-manganeso y oxígeno-silicio-hierro. Pero lo cierto es que, aún con sus inexactitudes de aplicación (por ejemplo, el hierro no pertenece al grupo del oxígeno-silicio, ni el cromo al del boro-aluminio), su inspiración sirvió de base a la posterior generalización de la periodicidad química establecida por Mendeleiev y Meyer. Posteriormente se descubrió una familia de compuestos inertes, formada por el helio, neón, argón, kriptón, y xenón, o lo que es lo mismo, el grupo de los gases nobles. Este descubrimiento transformó a las octavas de Newlands, en novanas.

LEY DE LAS OCTAVAS DE NEWLANDS

- En 1850, G. Kirchhoff y R. Bunsen desarrollan la espectroscopia (técnica de análisis donde se estudia la luz emitida por una muestra a elevadas temperaturas, al contacto con una llama). - La luz visible constituye una pequeña parte del espectro electromagnético. - El espectro electromagnético: conjunto de todas las radiaciones electromagnéticas desde las de muy bajas longitudes de ondas (rayos de 102 m) hasta las de longitud de onda kilométrica (ondas de radio).

- Los espectros atómicos se producen cuando una radiación electromagnética pasa a través de una muestra de una sustancia química (Espectro de absorción), o bien cuando dicha muestra emite la radiación (Espectro de emisión). - Cuando se recoge la muestra sobre una pantalla, aparecen rayas de color y zonas oscuras que son características de la muestra escogida. - El primer espectro atómico fue el del hidrógeno. El espectro de los átomos de hidrógeno, resultó ser crucial para proporcionar la primera visión de la estructura atómica más de medio siglo después y fue observado por primera vez por Anders Ångström en Uppsala, Suecia, en 1853.

ESPECTROS ATÓMICOS

ESPECTROSCOPIA

El modelo atómico de Thomson, también conocido como el modelo del pastel de pasas, fue desarrollado por Joseph John Thomson en el año 1904, que, como hemos visto antes, también descubrió el electrón. Como consecuencia de este descubrimiento, y considerando que aún no se tenía evidencia del núcleo del átomo, Thomson pensó que los electrones se encontraban inmersos en una sustancia de carga positiva que contrarrestaba la carga negativa de los electrones, 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 pastel de pasas. En este modelo, Thomson aún llamaba a los electrones corpúsculos y consideraba que estaban dispuestos en forma no aleatoria, en anillos giratorios. Sin embargo, la parte positiva permanecía en forma indefinida. El descubrimiento del electrón también contravenía a una parte del modelo atómico de Dalton que consideraba que el átomo era indivisible, es decir, Thomson vió que el átomo si se podía dividir, lo que impulsó a Thomson en pensar en el modelo del “pudín de ciruelas”.

Principios del modelo atómico de Thomson: 1. Un átomo se asemeja a una esfera con materia de carga positiva y con electrones (partículas cargadas negativamente) presentes dentro de la esfera. 2. La carga positiva y negativa es igual en magnitud y, por lo tanto, un átomo no tiene carga en su conjunto y es eléctricamente neutro. 3. Para tener átomos con carga neutra, los electrones deberían estar inmersos en una sustancia con carga positiva. 4. Aunque no era parte explícita del modelo, este modelo no tenía núcleo atómico.

ESTRUCTURA ELECTRÓNICA

MODELO ATÓMICO DE BOHR

Representan uno de los primeros experimentos que se llevaron a cabo para clasificar los elementos químicos. El químico alemán Johann Döbereiner fue el que intentó clasificar los elementos químicos, dependiendo de la semejanza de sus características y vinculando sus pesos atómicos. Johann Döbereiner descubrió cierta semejanza entre las características de algunos grupos de elementos, por ejemplo, el cloro, el bromo y el yodo, eran semejantes en sus propiedades, con apenas un pequeño cambio del primero al último y se dio cuenta que lo mismo pasaba con otros grupos de elementos. Es por esto que se les dio a estos grupos el nombre de triadas y ya para el año de 1850, ya se habían descubierto al menos unas 20, lo que indicaba cierta recurrencia entre los elementos químicos. Esto, terminó demostrando que los elementos que se pueden observar en la tabla periódica, guardan cierta relación entre ellos, gracias a la analogía entre sus compuestos y sus propiedades. La importancia de estas triadas reside, en que sería la primera vez, que se lograban agrupar todos los elementos con atributos equivalentes, adelantándose al concepto de familias químicas, que vendría más tarde.

TRIADAS DE DÖBEREINER

TABLA PERIÓDICA ACTUAL

En 1869, el químico ruso Dmitri Mendeleiev publicó su primera tabla periódica de los elementos organizada en orden creciente de masa atómica. Al mismo tiempo, Lothar Meyer, químico alemán, publicó su tabla propia periódica con los elementos ordenados de menor a mayor masa atómica. La tabla de Mendeleiev no estaba ni mucho menos completa, ya que contenía solo entre 60 y 70 elementos, los que se conocían por aquel entonces, pero Mendeleiev acertó al predecir que entre los elementos conocidos había otros aún por descubrir y simplemente dejó en blanco las casillas correspondientes. En esa organización Mendeleiev visualizó un patrón aparente: elementos con propiedades químicas similares aparecen en intervalos regulares (o periódicos) en las columnas verticales de la tabla pronosticando el descubrimiento de escandio, el galio, el germanio y el tecnecio. En su primera versión la tabla contaba con seis familias y en 1871, Mendeleiev propuso una tabla con ocho columnas en la que los elementos se reagrupaban en base a su capacidad para formar óxidos o hidruros diferentes. Los periodos quedaron dispuestos en filas horizontales y los grupos distribuidos en columnas.

CLASIFICACIÓN DE MENDELEIEV Y MEYER

Los protones fueron descubiertos en 1918 por Ernest Rutherford, químico y físico británico. En medio de experimentos con gas de nitrógeno, Rutherford encontró que cuando se disparan partículas alfa contra un gas de nitrógeno, sus detectores de centelleo mostraban los signos de núcleos de hidrógeno. Rutherford determinó que el único sitio del cual podían provenir estos núcleos era del nitrógeno y que por tanto el nitrógeno debía contener núcleos de hidrógeno. Por estas razones Rutherford sugirió que el núcleo de hidrógeno, que para la época se sabía que su número atómico era 1, debía ser una partícula fundamental. Sin embargo, se sabe de experiencias científicas previas que llevaron a este descubrimiento. Por ejemplo, el físico alemán Eugene Goldstein en 1886 halló iones positivos dentro del átomo, a través de experimentos con rayos catódicos. Además, el británico J. J. Thompson ya había descubierto los electrones y su carga negativa, es decir que era necesario que hubiera en el átomo algún otro tipo de partícula con carga opuesta.

LOS PROTONES

MODELO DE RUTHERFORD

Los datos recogidos de este experimento llevaron a su modelo atómico, en el que afirmaban que: • Los átomos son, en su mayoría, espacio vacío. • Tienen la carga positiva muy localizada en su centro: el núcleo. • El núcleo contiene la mayor parte de la masa atómica. • El núcleo está rodeado por electrones más ligeros y cargados negativamente.

La primera tabla periódica, publicada en 1862, se le atribuye al geólogo francés Béguyer de Chancourtois. Consistía en una hélice en la que los elementos se hallaban dispuestos según el orden creciente de pesos atómicos alrededor de un cilindro. Cada vuelta contenía 16 elementos y el telurio ocupaba el lugar central. Así, los puntos que se correspondían sobre las sucesivas vueltas de la hélice se diferenciaban 16 unidades de pesos atómicos, y en cada uno de esos puntos se ubicaban los elementos con propiedades semejantes. Luego se dijo que las propiedades de los elementos químicos se relacionaban con el número atómico que el elemento ocupaba en la secuencia. Esta disposición se conoce como tornillo telúrico. Esto llevó a Chancourtois a proponer que las propiedades de los elementos son las propiedades de los números. Chancourtois fue el primero en observar que las propiedades se repetían cada siete elementos, y usando esta representación, pudo presidir la estequiometría de varios óxidos metálicos. Desgraciadamente, incluyó en su clasificación algunos iones y compuestos además de los elementos.

CARACOL TELÚRICO DE CHANCOURTOIS