Constituyentes de la Materia

8/11/2019 Constituyentes de la Materia

1/22


2/22

CUADRO RESUMEN (Mapa conceptual)

HipotticoCuantum de masa

Fuerzas de unin

Partculas subatmicaso elementales

NcleoPartes

Envolventeelectrnica

AtomoTipos de tomos(Clasificacin)

Enlaces debidos afuerzas de valencia

Sustancias inicas Sustancias covalentes: Metales:redes inicas molculas redes metlicas

Interacciones fuerzas deentre especies Fuerzas cohesivas Van der Waals

inicas y/o intermolecularesmoleculares puente de

hidrgeno

Combinaciones complejas Especies moleculares(compuestos de coordinacin) (sustancias orgnicas)

BIOMOLECULAS


3/22

ORIGENES DE LA TEORIA ATOMICA

Desde sus orgenes, el hombre se ha planteado los siguientes interrogantes:

- Cul es el principio constitutivo de la materia?

- Cul es el origen de los fenmenos naturales?

Fueron muchas las personas (filsofos) que intentaron explicar mediante razones

intrnsecas el origen de los fenmenos naturales y el principio tangible que pudiera ser el

constituyente material de todas las dems cosas. La primera descripcin de los tomos se

remonta a los filsofos griego Leucipo y Demcrito de Abdera (aos 460-370 a. de J.C.)

quienes razonaron que la materia estaba constituida por partculas (corpsculos) eternas e

indivisibles, todas de la misma naturaleza, pero diferentes en forma; dichas partculas (que

constituyen el ser) se mueven libremente en el vaco (o no ser) en el que pueden

disponerse de distintas formas, para dar lugar a las distintas clases de materia. Decan: en

el universo no existe ms que corpsculos y espacio, a cada momento los planetas chocan

y mueren, y surgen del caos mundos nuevos por agregacin selectiva de corpsculos de

magnitud y forma semejante. Posteriormente, Epicuro de Samos (342-370 a. de J.C.) dio a

estas partculas el nombre de tomos, que significa sin divisin.

Las propiedades de la materia que podemos ver se explican por las propiedades y elcomportamiento de los tomos que no podemos ver

La teora de Leucipo y Demcrito no fue desarrollada por sus seguidores y qued

prcticamente olvidada y, slo cobr nuevamente actualidad en el siglo XVI: Los atomistas

en todo este amplio periodo slo siguieron las ideas Aristotlicas.

Aristteles (384-322 a. de. J.C.) recopil todos los conocimientos de la poca y los

agrup en un solo enunciado que se conoci como teora de los cuatro elementos, que fue

la base de las ciencias durante ms de 2000 aos. El afirmaba que todos los aspectos y las

formas de la materia son las transformaciones de una misma sustancia bsica, conformada

por tomos que pueden encontrarse en los tres estados fundamentales: slido (elemento

tierra), lquido (elemento agua) o gaseoso (elemento aire); estos son convertidos unos en

otros por la accin del calor (elemento fuego). Cada elemento est moldeado por una o dos

de las cuatro cualidades: caliente, fro, seco y hmedo. Al modificar la proporcin de los

elementos que conforman un cuerpo, ste se trasforma en otro cuerpo (principio de

trasmutacin).


4/22

ORIGENES DE LA TEORIA ATOMICA

Desde sus orgenes, el hombre se ha planteado los siguientesinterrogantes:

- Cul es el principio constitutivo de la materia?- Cul es el origen de los fenmenos naturales?

- La primera descripcin de los tomosse remonta a los filsofos griegoLeucipo y Demcrito de Abdera (aos 460-370 a. de J.C.) quienes

razonaron que la materia estaba constituida por partculas(corpsculos) eternas e indivisibles, todas de la misma naturaleza, perodiferentes en forma.

- Estas partculas (que constituyen el ser) se mueven libremente en elvaco (o no ser) en el que pueden disponerse de distintas formas,para dar lugar a las distintas clases de materia.

- Afirmaban: en el universo no existe ms que corpsculos y espacio,a cada momento los planetas chocan y mueren, y surgen del caosmundos nuevos por agregacin selectiva de corpsculos de magnitud yforma semejante.

-Posteriormente, Epicuro de Samos (342-370 a. de J.C.) dio a estaspartculas el nombre de tomos, que significa sin divisin.

Las propiedades de la materia que podemos ver se explican por laspropiedades y el comportamiento de los tomos que no podemos ver


5/22


6/22

TEORA ATOMICO-MOLECULAR DE DALTON

En los aos 1802-1803, al tratar de justificar las leyes ponderales de las combinaciones

qumicas (ley de conservacin de la materia:en una reaccin qumica ordinaria no hayun cambio de masa detectable y, la ley de la composicin constante: un compuesto

qumico siempre contiene los mismos elementos en las mismas proporciones de masa),John Dalton formul su teora atmico-molecular, que fue publicada en el ao 1808 (23siglos despus de Demcrito). Esta teora sugiere que:

- La materia est constituida por diminutas partculas reales llamadas tomos.

- Los tomos son indestructibles e increables.

- Los tomos de cualquier elemento son indivisibles y no pueden transformarse unos en

otros.

- Los tomos de un mismo elemento son idnticos entre s en masa, tamao, y en todas

las restantes cualidades.

- Los tomos constituyentes de elementos distintos difieren en masa, tamao y en las

restantes cualidades.

- La unin de tomos distintos, en proporciones numricas definidas, da lugar a la

formacin de compuestos qumicos.

- Los tomos son las unidades del cambio qumico; el resultado de las reacciones

qumicas es slo la combinacin, separacin o reacomodo de tomos. Los tomos no se

crean, destruyen ni convierten en otros tipos de tomos durante una reaccin qumica.

An cuando la teora de Dalton justificaba las leyes ponderales no fue plenamente

admitida sino hasta finales del siglo XIX cuando se obtuvieron pruebas fsicas concluyentes

de la existencia real de los tomos. Aunque tales pruebas tambin fueron el inicio deldeclive de esta teora; se demostr que el tomo de Dalton deba ser una entidad compleja,

y no simple e indivisible. Esta teora nada dijo acerca de que los tomos tienen estructura.

Dos de los trabajos que comenzaron a afianzar la idea de la complejidad del tomo

fueron:

1. Los trabajos de Michael Faraday (1832-1833) que pusieron de manifiesto que el tomo

posee naturaleza elctrica y que las energas elctrica y qumica son interconvertibles.

Sustancias elctricamente neutras, al ser disueltas dan lugar a un sistema conductor de

la corriente elctrica, formando cargas elctricas mviles, o partculas cargadas, las

cuales se tienen que formar a partir de los tomos constituyentes de dichas sustancias.

2. La publicacin de la clasificacin peridica de los elementos de Dimitri Mendelejeff y

Lothar Meyer en 1869. Los elementos conocidos en la poca fueron ordenados por

orden creciente de sus masas atmicas, encontrando que se repetan peridicamente sus

propiedades. En los tomos debe existir alguna causa, que se repite peridicamente,

cada cierto nmero de elementos, lo que, a su vez, induce a pensar en la compleja

estructura de estos corpsculos.

Es importante conocer la estructura atmica porque nos permite entender cmo ypor qu los tomos se unen para formar molculas.


7/22

TEORA ATOMICO-MOLECULAR DE DALTON

Para justificar las leyes ponderalesde las combinaciones qumicas:

- ley de conservacin de la materia: en una reaccin qumica ordinaria no hay uncambio de masa detectabley,

- ley de la composicin constante:un compuesto qumico siempre contiene los mismoselementos en las mismas proporciones de masa)

John Dalton (1802-1803) formul su teora atmico-molecular (23 siglos despus deDemcrito). Esta teora sugiere que:

- La materia est constituida por diminutas partculas reales llamadastomos.

- Los tomos de cualquier elemento son indivisibles y no puedentransformarse unos en otros.

- Los tomos de un mismo elemento son idnticos entre s en masa,tamao, y en todas las restantes cualidades.

- Los tomos constituyentes de elementos distintos difieren en masa,

tamao y en las restantes cualidades.

- La unin de tomos distintos, en proporciones numricas definidas, dalugar a la formacin de compuestos qumicos.

- Los tomos son las unidades del cambio qumico; el resultado de lasreacciones qumicas es slo la combinacin, separacin o reacomodode tomos. Los tomos no se crean, destruyen ni convierten en otrostipos de tomos durante una reaccin qumica.


8/22

PRUEBAS FSICAS CONCLUYENTES DE LAEXISTENCIA REAL DE LOS ATOMOS

Dos de los trabajos que comenzaron a afianzar la idea de la complejidaddel tomo fueron:

1. Los trabajos de Michael Faraday(1832-1833) pusieron de manifiestoque el tomo posee naturaleza elctrica, y que las energas elctrica yqumica son interconvertibles. Sustancias elctricamente neutras, alser disueltas dan lugar a un sistema conductor de la corriente elctrica,formando cargas elctricas mviles, o partculas cargadas, las cuales se

tienen que formar a partir de los tomos constituyentes de dichassustancias.

2. La publicacin de la clasificacin peridica de los elementos de DimitriMendelejeff y Lothar Meyeren 1869. Los elementos conocidos en lapoca fueron ordenados por orden creciente de sus masas atmicas,encontrando que se repetan peridicamente sus propiedades. En lostomos debe existir alguna causa, que se repite peridicamente, cadacierto nmero de elementos, lo que, a su vez, induce a pensar en la

compleja estructura de estos corpsculos.Tales experimentos tambin fueron el inicio del declive de la teora deDalton; se demostr que el tomo deba ser una entidad compleja, y nosimple e indivisible.

Es importante conocer la estructura atmica porque nos permiteentender cmo y por qu los tomos se unen para formar molculas.


9/22

PRUEBAS EXPERIMENTALES QUE DEMOSTRARON LA COMPLEJIDAD DELATOMO

Las pruebas experimentales que llevaron a los investigadores al convencimiento de queel tomo deba ser una entidad compleja, fueron:

1. Descubrimiento de los rayos X por Roentgen en 1895; estos rayos impresionanplacas fotogrficas, ionizan los gases y atraviesan objetos opacos a la luz, lo que sugiri

que estos rayos deban estar constituidos por partculas sumamente pequeas, mucho

ms pequeas que los tomos, que pueden pasar a travs de los huecos que existen entrestos, en la materia. Dichas partculas deberan proceder de los tomos y, por

consiguiente, stos no seran indivisibles e inmutables, como hasta entonces se haba

considerado.

2. Descubrimiento de la radiactividad natural por Becquerelen 1896, al observar queel sulfato de uranilo y potasio emita unos rayos altamente penetrantes que

impresionaban las placas fotogrficas y producan la ionizacin de los gases. Loselementos radiactivos podan emitir espontneamente tres clases distintas de

radiaciones: rayos alfa (), rayos beta () y rayos gamma (). Estas radiaciones secomportan de manera diferente cuando pasan entre placas cargadas elctricamente; los

rayos y se desvan, mientras que los rayos pasan en lnea recta. La desviacin

ocasionada por las placas cargadas puede explicarse si se supone que los rayos tienen

una carga positiva y los rayos tienen una carga negativa. Las partculas se desvan

menos, as que deben ser ms pesadas que las partculas . Los rayos no tienen masani carga detectables: se comportan como simples rayos de luz. Estas observaciones

llevaron a la conviccin de que el tomo es una entidad compleja, capaz de emitirpartculas que forman parte del mismo tomo, y ms pequeas y ligeras que ellos.

3. Descubrimiento del electrnpor J.J. Thomson en 1897, al estudiar la naturaleza de losrayos catdicos producidos en los tubos de descargas al vaco. Estos rayos viajan en

lnea recta y son atrados por placas con carga positiva, desviados por campos

magnticos, pueden calentar objetos metlicos al rojo vivo y hacen que los materialesfluorescentes brillen; Thomson estableci que dichos rayos estaban constituidos por

partculas cargadas negativamente, cuya carga especfica (relacin q/m= 5,6x10-9g/C))

era unas 1800 veces mayor que la determinada electrolticamente para el ion del

hidrgeno, H+. Aqu cabran dos posibilidades: que m fuese igual a la masa del in

hidrgeno, en cuyo caso qsera 1800 veces mayor que la de este; o que qfuera igual enmagnitud, y signo contrario que la carga de H+, en cuyo caso la mde la mencionada

partcula habra de ser 1800 veces menor que la del ion H

+

. Esto ltimo fue lo quepareci ms plausible a J.J. Thomson.

Posteriores investigaciones acerca de los rayos catdicos y del efecto fotoelctricollevaron a considerar que los electrones existen, como tales, dentro de los tomos. Esto

implicara que la carga negativa total del tomo debera ser mltiplo entero de la carga del

electrn. Por otra parte, en condiciones normales el tomo es elctricamente neutro, por lo

que debe poseer una carga positiva total igual numricamente a la carga negativa total.


10/22

PRUEBAS EXPERIMENTALES QUE DEMOSTRARON LACOMPLEJIDAD DEL ATOMO

Las pruebas experimentales que llevaron a los investigadores al convencimiento deque el tomo deba ser una entidad compleja, fueron:

1. Descubrimiento de los rayos X por Roentgen en 1895; estos rayosimpresionan placas fotogrficas, ionizan los gases y atraviesan objetos opacos a la luz.

Dichas partculas deberan proceder de los tomos y, por consiguiente, stos no seran

indivisibles e inmutables, como hasta entonces se haba considerado.

2. Descubrimiento de la radiactividad natural por Becquerel en 1896, alobservar que el sulfato de uranilo y potasio emita unos rayos altamente penetrantes queimpresionaban las placas fotogrficas y producan la ionizacin de los gases. Los

elementos radiactivos podan emitir espontneamente tres clases distintas de

radiaciones: rayos alfa(), rayos beta() y rayos gamma().

3. Descubrimiento del electrnpor J.J. Thomson en 1897, al estudiar la naturalezade los rayos catdicos producidos en los tubos de descargas al vaco. Estos rayos viajanen lnea recta y son atrados por placas con carga positiva, desviados por campos

magnticos, pueden calentar objetos metlicos al rojo vivo y hacen que los materiales

fluorescentes brillen.


11/22

Posteriores investigaciones acerca de los rayos catdicos y del efecto fotoelctrico

llevaron a considerar que los electrones existen, como tales, dentro de los tomos. Esto

implicara que la carga negativa total del tomo debera ser mltiplo entero de la carga del

electrn. Por otra parte, en condiciones normales el tomo es elctricamente neutro, por lo

que debe poseer una carga positiva total igual numricamente a la carga negativa total.

El tomo fue considerado constituido por electrones con carga negativa y por partculas

cargadas positivamente. Pero an, se careca de la informacin suficiente para dar respuesta

a los siguientes interrogantes:

- Cuntos electrones hay en un tomo?

- Cul es la naturaleza de las cargas positivas?

- Cmo se distribuyen en el tomo las cargas positivas y negativas?

La primera pregunta fue resuelta por J.J. Thomson, mediante estudios de dispersin de

rayos X. Dado que la masa del electrn es prcticamente despreciable frente a la del tomo,

hay que considerar que casi toda la masa de ste se encuentre asociada a las partculas

positivas.

La naturaleza de las partculas positivas (segundo cuestionamiento) fue aclarada

mediante los experimentos que estudiaron los rayos positivos, observados en tubos de rayos

catdicos especiales que contenan gases enrarecidos. En 1886, utilizando un tubo de rayos

catdicos con el ctodo perforado, E. Goldstein pudo observar que detrs del mismo

emerga un haz de rayos procedentes del nodo y que pasaban a travs de las citadas

perforaciones o canales del ctodo, por lo que denomin Los electrones de los rayos

catdicos chocan con tomos gaseosos en el tubo, desalojan electrones de tomos neutros y

convierten as los tomos en partculas con carga positiva llamados iones positivos. Estos

iones son atrados hacia una placa con carga negativa (qu causa esta carga positiva?). La

relacin m/qobtenida dependa del gas presente y, la ms pequea fue obtenida cuando el

gas contenido en el tubo era hidrgeno.

Se consider que las partculas de hidrgeno eran las partculas fundamentales con

carga positiva de la estructura atmica y se les llam protones. Por otros experimentos se

calcul una masa para el protn de 1,67x10-24

g, unas 1836 veces mas grande que la del

electrn. La carga de un protn (+1,6x10-19

C) tiene la misma magnitud, pero signo

opuesto, que la carga de un electrn.

MODELO ATOMICO DE THOMSON

Para explicar la distribucin en el tomo de las cargas positivas y negativas (tercer

interrogante), Thomson enunci en 1904 una hiptesis segn la cual el tomo sera una

esfera material de densidad uniforme y unos 10-10

m de radio, constituida por cargas

positivas y por electrones embebidos en aquellas, y ambos distribuidos uniformemente, lo

que constituy el Modelo atmico de Thomson.


12/22

La carga negativa total del tomo debera ser mltiplo entero de lacarga del electrn. Por otra parte, en condiciones normales el tomo eselctricamente neutro, por lo que debe poseer una carga positiva totaligual numricamente a la carga negativa total.

El tomo fue considerado constituido por electrones con carganegativa y por partculas cargadas positivamente. Pero an, se careca dela informacin suficiente para dar respuesta a los siguientesinterrogantes:

- Cuntos electrones hay en un tomo?

- Cul es la naturaleza de las cargas positivas?

- Cmo se distribuyen en el tomo las cargas positivas y negativas?

La primera pregunta fue resuelta por J.J. Thomson, mediante estudiosde dispersin de rayos X.

La naturaleza de las partculas positivas (segundo cuestionamiento)fue aclarada mediante los experimentos que estudiaron los rayospositivos, observados en tubos de rayos catdicos especiales que contenangases enrarecidos. En 1886, utilizando un tubo de rayos catdicos con elctodo perforado, E. Goldstein pudo observar que detrs del mismoemerga un haz de rayos procedentes del nodo y que pasaban a travs delas citadas perforaciones o canales del ctodo, por lo que los denomin

rayos canales.

Se consider que las partculas de hidrgeno eran las partculasfundamentales con carga positiva de la estructura atmica y se les llamprotones.


13/22

MODELO ATOMICO DE THOMSON

Para explicar la distribucin en el tomo de las cargas positivas ynegativas (tercer interrogante), Thomson enunci en 1904 una hiptesis

segn la cual el tomo sera una esfera material de densidad uniforme yunos 10-10

m de radio, constituida por cargas positivas y por electronesembebidos en aquellas, y ambos distribuidos uniformemente, lo queconstituy el Modelo atmico de Thomson.

El comportamiento de los tomos de Thomson frente a determinadas condiciones, y en

especial la dispersin de partculas (ncleos de helio, He2+

), mostr una discrepancia

entre los resultados experimentales obtenidos y los deducidos tericamente, lo que en

consecuencia condujo a abandonar el hipottico modelo propuesto por este autor.

MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD

Los experimentos de dispersin de partculas al atravesar lminasmetlicas delgadas, efectuados en 1913 por Rutherford, Geiger y

Marsden, permitieron observar que casi todas las partculas lograbanpasar la lmina sin desviarse, aunque unas cuantas se desviaban conngulos grandes.

Desde entonces se ha aceptado que el tomo es un sistema (con radio del orden de10-10 m) formado por un ncleo de radio del orden de 10-15 a 10-14 m, cargadopositivamente, el cual se encuentra rodeado de un nmero de electrones (envolventede electrones) dispersos suficiente para que la carga negativa de stos sea igual a lacarga positiva del ncleo.


14/22

INCONSISTENCIAS DEL MODELO NUCLEAR DERUTHERFORD

1.La fuerza atractiva (Fa) ejercida sobre el electrn es de naturaleza coulombiana.Si en el sistema atmico slo actuase esta fuerza, el electrn debera caer sobre elncleo, dando lugar a la destruccin del sistema atmico; lo que no est deacuerdo con la realidad. Para explicar que el electrn no se precipita en el ncleo,se consider que aqul debe girar, con una velocidad, v, muy elevada, alrededordel ncleo atmico. Como consecuencia de este giro, el electrn (de masa 9,11x10 -28g) se ver sometido a una fuerza centrfuga, Fc, que se opone a Fa. En el equilibriose ha de cumplir que Fa=Fc.

2. Segn la teora electromagntica de la luz, una partcula cargada elctricamenteque est sometida a un movimiento de rotacin alrededor de otra partculacargada, la primera (en este caso el electrn) emite energa radiante en forma deondas electromagnticas de frecuencia igual a la de rotacin. De acuerdo con esto,el electrn al girar alrededor del ncleo continuamente ira, paulatinamenteacercndose al ncleo, hasta llegar a caer sobre l. A la vista de esto, se comprendeque el modelo atmico nuclear de Rutherford no puede ser considerado totalmentecorrecto, pues un anlisis detenido del mismo lleva a la conclusin de que talsistema atmico deba ser inestable; lo que esta en contra de la realidad.

3. Otro hecho que est en contra de este modelo es la discontinuidad de los espectrosde emisin de los gases incandescentes. Si el electrn fuera emitiendo energaradiante a la vez que se acerca al ncleo (y en consecuencia aumenta su velocidad)hasta caer en l, la frecuencia de la radiacin emitida ira aumentandocontinuamente con el tiempo, ya que al transcurrir de ste, aumenta la velocidady por tanto la frecuencia de giro, igual a la rotacin; en consecuencia los espectrosatmicos seran continuos, lo que tambin est en desacuerdo con la realidad, puesdichos espectros estn constituidos por lneas definidas, correspondientes aradiaciones monocromticas de frecuencias distintas. Incluso el tomo ms simple,el de hidrgeno, presenta un espectro complejo, constituido por un nmeroelevado de lneas dispuestas en forma aparentemente irregular.

En definitiva, el hecho de que los tomos sean estables y sus espectrosdiscontinuos, llevaron a abandonar el modelo nuclear de Rutherford, aunque parte delas ideas de este autor fueron recogidas por N. Bhr a la hora de establecer su modeloatmico.


15/22

PARTICULAS ELEMENTALES

Actualmente se conocen ms de veinte partculas elementales, dediversa procedencia (tubos de descarga elctrica a travs de gases

enrarecidos, desintegraciones nucleares, radiacin csmica, etc.), lo queno indica en forma alguna que todas ellas se encuentren en los tomoscomo constituyentes de los mismos. Por el contrario, se suele considerarque slo tres de ellas se encuentren como tales en los tomos: electrn,protn y neutrn.

Las partculas elementales suelen identificarse mediante su carga,masa y spin:

1. Como unidad de carga elctrica, a tal fin, se suele utilizar la unidadelectrosttica de carga (u.e.s), equivalente a 3,33x10

-20C (Coulombios).

2. Como unidad de masase utiliza la unidad de masa atmica (u.m.a.),que es igual a 1/12 de la masa del tomo de C

12. Una u.m.a. equivale a

1,66x10-27

kg.

3. Se entiende por spinde una partcula el momento de su cantidad de

movimiento. Como unidad de spin se toma h/2, donde h es laconstante de Planck (h = 6,62x10

-34 J.s). La mayor parte de las

partculas subatmicas presentan spin 1/2 unidades (h/2), auncuando algunas de ellas tales como los mesones tienen spin cero (0).

Tradicionalmente las partculas elementales que poseen masa se hanvenido denominando partculas msicas, mientras que las que carecen deella se han designado como partculas energticas.

Desde 1964 las partculas elementales se suelen agrupar en dos grandesfamilias denominadas, respectivamente leptones (las ms ligeras) y

quarks(las ms pesadas). Por unin de quarks se forman los hadrones,los cuales se clasifican a su vez en barionesy mesones.


16/22

MODELO ATOMICO DE BHR

La primera solucin importante a las inconsistencias del modelonuclear de Rutherfor, fue publicada en 1913 por el fsico dans Niels

Bhr. Sus propuestas se basaron en los postulados de Rutherford y, losde otros investigadores entre los que sobresalen Max Planck (Mecnicacuntica), Louis de Broglie (Mecnica ondulatoria), Hertz (efectofotoelctrico) y Albert Einstein (teora de la relatividad).

Para establecer su modelo atmico, comenz aceptando el modelonuclear de Rutherford, imponiendo algunas limitaciones a la energa ymovimiento de los electrones.

Enunci los tres postulados siguientes:

1. El electrn se mueve alrededor del ncleo describiendo una rbitacircular de radio definido, en la que el electrn se encuentra en unestado estacionario.

2. De entre todas las rbitas posibles, el electrn, slo puede recorreraquellas en las que el momento angular del electrn es mltiplo entero(n=1,2,3...) de h/2.

3. El paso de un electrn de una rbita a otra implica una trasferencia deenerga, que tiene lugar en forma de radiacin electromagntica(E=h). Al pasar un electrn de una rbita de mayor energa (mslejana al ncleo), a otra de menor energa (ms cercana al ncleo), laenerga es emitida en forma de un fotn, y viceversa.

A partir de las expresiones matemticas de los postulados de Bhr esposible calcular, para el hidrgeno:

1. Radio de la rbita circular recorrida por el electrn.

2. Velocidad con la que el electrn recorre la rbita3. Energa total del electrn en su rbita.4. Frecuencia () de la radiacin emitida al pasar el electrn de una

rbita de mayor energa a otra de menor energa.


17/22

INCONVENIENTES DEL MODELO DE BHR

La teora de Bhr permiti explicar en forma directa los espectros

atmicos de emisin; cada lnea espectral corresponde a una transicindel electrn entre dos rbitas de energa diferente. Asimismo, permiti

justificar las series espectrales de Lyman (en el UV del espectro), Balmer(en el VIS), Pashen (en el IR cercano), Brackett (en el IR lejano) y Pfund(en el IR lejano) que haban sido observadas por los espectroscopistas.

Pero el modelo de Bhr mostr varios inconvenientes:

1. Slo es aplicable al tomo de hidrgeno,

2. No justifica exactamente el valor de la constante de Rydberg lo queorigina errores al calcular las frecuencias () de las lneas espectrales,3. No consigue explicar la estructura fina de los espectros obtenidos con

espectroscopios de mayor poder resolutivo, etc.

A fin de subsanar tales inconvenientes A. Sommerfeld introdujodiversas modificaciones a la teora de Bhr, a fin de hacerla ms general;dichas modificaciones se incluyen bajo la denominacin genrica deextensin de Sommerfeld. Estas modificaciones fueron:

1. Correccin de rbita, al considerar las rbitas elpticas.2. Correccin de masa que permiti obtener un valor terico ms preciso

de la constante de Rydberg3. Correccin relativista ya que de acuerdo con la teora de la relatividad,

la masa m del electrn no permanece constante, sino que vara con lavelocidad, v, de ste. La velocidad es ms elevada cuanto ms prximoal ncleo se encuentra el electrn y mucho menor, cuando este seencuentre alejado del ncleo.


18/22

MODELO VECTORIAL DEL ATOMO

Todos estos inconvenientes obligaron a establecer un modelo msadecuado; naci as el modelo vectorial del tomo el cual establece 4

nmeros cunticos, los cuales resultan necesarios para definir el estado decualquier electrn en un tomo. Estos nmeros cunticos son: el principalo de Bhr (n), el secundario, angular o azimutal (l), el magntico (m) y elde spn (ms). Los dos primeros nmeros cunticos (n y l) guardan relacincon la descripcin del estado de energa de un electrn en un tomo,mientras que los otros dos (m y ms) estn relacionados con las

propiedades magnticas que poseen los electrones en virtud de ser cargasen movimiento.

El nmero cuntico secundario o angular (l), junto con el nmerocuntico principal (n) definen el subnivel energtico e informa sobre elvalor del momento angular orbital del electrn. Este ltimo es un vectorperpendicular al plano de la rbita, con punto de aplicacin en el ncleoatmico.

Es importante tener presente el principio de exclusin de Pauli elcual dice que no es posible la existencia de dos electrones en el mismotomo que tengan sus cuatro nmeros cunticos iguales.

Si se realiza una descripcin ordenada de los estados de energaelectrnica de un tomo, se representa su estructura electrnica deltomo. La construccin de la estructura electrnica del estadofundamental (estado ms estable) de un tomo, se basa en el principio deaufbau, el cual est dado por el nmero de electrones que tengan losdistintos subniveles (s=2, p=6, d=10 y f=14), y de los distintos niveles quepuedan llenarse segn el nmero atmico (Z) del tomo.

El orden de llenado de los niveles y subniveles energticos puede

realizarse teniendo en cuenta las llamadas reglas nemotcnicas,comenzando con la rbita de mnima energa, y luego se llena cadasubnivel hasta que se haya agregado el nmero adecuado de electrones.


19/22


20/22


21/22

Partculas elementales consideradas ms importantes


22/22

Constituyentes de la Materia

Documents

Transcript of Constituyentes de la Materia