Estrucura Atomica

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América) Facultad de Ingeniería Geológica, Minera, Metalúrgica y Geográfica QUIMICA GENERAL EAP: Ingeniería Metalúrgica. TEMA: Estructura atómica PROFESOR: Ing. Sosimo Fernandez ALUMNO: Ramos Condori, Miguel Andrés Arpe Calluchi , Mónica Karina Cabello Villon, Emilio Denis Enrique Gaspar Mesías, María Andrea FECHA REALIZADA: 20/05/15. FECHA DE ENTREGA: 28/05/15 ~ 1 ~

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Estructura Atomica

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Per, Decana de Amrica)

Facultad de Ingeniera Geolgica, Minera, Metalrgica y Geogrfica

QUIMICA GENERAL

EAP: Ingeniera Metalrgica.

TEMA: Estructura atmica

PROFESOR: Ing. Sosimo Fernandez

ALUMNO: Ramos Condori, Miguel Andrs Arpe Calluchi,Mnica Karina Cabello Villon, Emilio Denis Enrique Gaspar Mesas, Mara Andrea

FECHA REALIZADA: 20/05/15. FECHA DE ENTREGA: 28/05/15

Lima - Per2015

Dedicatoria

El presente trabajo est dedicado para nuestros familiares ms cercanos; padres, hermanos, tos o abuelos; aquellos que con sus concejos nos impulsan a cumplir nuestros objetivos, y se encuentran a nuestro lado, tanto en los mejores, como en los peores momentos, cuando cometemos errores, o cuando logramos nuestras metas.

ndice

1. INTRODUCCIN..............................4

2. PROCESO DE EVOLUCION DEL ATOMO.6

3. ESTRUCTURA DEL ATOMO ACTUAL ..28

4. CONCLUSIN41

5. BIBLIOGRAFA.42

Introduccin

Supongamos que nos dan una caja cerrada que no nos est permitido abrir y que contiene algo en su interior. Como no la podemos abrir, tendremos que recurrir a hacer una serie de pruebas o ensayos para averiguar lo que contiene: agitarla, pesarla, etc. Con los datos obtenidos podremos forjar una idea, una imagen mental, sobre el contenido de la caja. Por otra parte, la idea o modelo que imaginamos nos permitir formular predicciones: si, por ejemplo, concluimos que se trata de un lquido, podremos predecir que al hacerle un agujero, tal lquido se derramar.

Una idea o teora sobre la naturaleza de un fenmeno para explicar hechos experimentales constituye lo que en ciencias se denominamodelo cientfico.

Un ejemplo de modelo cientfico es el modelo atmico. Nadie ha visto nunca un tomo. Es ms, la propia ciencia predice que nunca se podr ver. Sin embargo, observando una serie de fenmenos en el comportamiento de la materia es posible desarrollar una serie de ideas de cmo ser la estructura de la materia.

1. Proceso de evolucin del tomo.

I. Demcrito.

Filsofo griego, fue probablemente uno de los primeros en creer que la materia estaba constituida por partculas que denominotomos, palabra que significa"sin divisin", ya que consideraba el tomo como nico e indivisible.

Se basaba, no en pruebas experimentales, sino en un razonamiento que puede sintetizarse as:un trozo de metal puede cortarse en 2 pedazos y cada uno de stos en dos pedazos ms...; estos pueden dividirse sucesivamente hasta llegar a un momento en que se obtenga una partcula que ya no sea posible dividirla: el tomo.

Pensaba que los tomos tendran formas y tamaos distintos: esfricos, cilndricos, irregulares.

II. Empdocles.

Otro filsofo griego, no crea en tal teora y postulaba la idea de que la materia estaba constituida por 4 elementos que se combinaban entre s. Segn l, la vida slo era posible donde haba humedad: una flor sin agua se muere; luego el primer elemento era el agua. Pero el agua no es slida, se escapa de las manos. Una montaa no puede estar formada de agua y necesita, por tanto, otro elemento que le d consistencia, solidez. La tierra fue el segundo elemento de que habl Empdocles, pues, a su juicio, daba consistencia al agua. Sin embargo, el barro que resultaba de esta mezcla era muy blando. Crey entonces que quien le daba dureza era un tercer elemento, el aire, pues seca o evapora el agua que contienen las cosas. Por ltimo, Empdocles consider el fuego como 4 elemento.

Posteriormente transcurre un largo perodo en la historia de la Qumica, la Alquimia, donde la preocupacin primordial es tratar de convertir los metalesconocidos en oro.

III. Modelo de John Dalton.

Hacia el 1800, el profesor inglsJohn Daltonrecogi la idea del tomo que dio el filsofo Demcrito, si bien esta vez basndose en mtodos experimentales.

Mediante el estudio de lasleyes ponderales, concluye que:

La materia est constituida por partculasindivisibles(tomos), Todos los tomos de un mismo elemento qumico son iguales, Los tomos de elementos diferentes son tambin diferentes.

IV. Modelo atmico de Thompson.

En 1897 Joseph JohnThompsonrealiza una serie de experimentos y descubre el electrn. En tubos de gases a baja presin en los que se establece una diferencia de potencial superior a 10.000 voltios, se comprob que aparecan partculas con carga elctrica negativa a las que se llam electrones, y demostr que haban sido arrancados de los tomos (los cuales eran neutros). Tal descubrimiento modific el modelo atmico de Dalton, que lo consideraba indivisible. Thompson supuso el tomo como una esfera homognea e indivisible cargada positivamente en la que se encuentran incrustados los electrones.

V. Modelo atmico de Rutherford.

Posteriormente otro fsico ingls, ErnestRutherford, realiz una serie de experimentos. Hizo incidir sobre una lmina finsima de oro un delgado haz de partculas cargadas positivamente de masa mucho mayor que el electrn y dotadas de energa cintica alta.

En el choque observ distintos comportamientos:

La mayora atravesaban la lmina sin desviarse Algunas se desviaban

Muy pocas retrocedanEsta experiencia implicaba:

Que los tomos estaban casi vacos, pues la mayora de las partculas las atravesaban

Que hay una zona cargada positivamente, ya que algunas partculas retrocedan o se desviaban. Esta zona debe estar muy concentrada ya que es mayor el nmero de desviaciones que de choques.

Esto le condujo a proponer en 1911 un nuevo modelo atmico en el que se afirmaba que los tomos estaban constituidos por 2 zonas bien diferenciadas:

Una de carga positiva con el 99,9% de la masa muy concentrada y por tanto de gran densidad a la que llamncleo.

Otra rodeando al ncleo a la que llamcortezadonde estaban los electrones con carga negativa girando alrededor del ncleo.

Sin embargo, el modelo de Rutherford presentaba fallos:

Segn la teora clsica de electromagnetismo, una partcula elctrica acelerada emite energa. Y el electrn girando en torno al ncleo est sometido a una aceleracin centrpeta por lo que irradiara energa, perdera velocidad y, por fin, caera al ncleo desestabilizando el tomo. Pero como el tomo de hecho es estable, las cosas no pueden ocurrir segn el modelo de Rutherford.

No explicaba los espectros

VI. Radioactividad

Radioactividad es la propiedad que presentan los ncleos atmicos de ciertos istopos de modificar espontneamente su constitucin, emitiendo simultneamente una radiacin caracterstica.

La radioactividad puede ser:

Radioactividad natural: Es la que manifiestan los istopos que se encuentran en la naturaleza.

Radiactividad artificial o inducida: Es la que ha sido provocada por transformaciones nucleares artificiales.

Radiactividad natural

En 1896 Becquerel descubri que ciertas sales de uranio emitan radiaciones espontneamente, al observar que velaban las placas fotogrficas envueltas en papel negro.

Hizo ensayos con el mineral en caliente, en fro, pulverizado, disuelto en cidos y la intensidad de la misteriosa radiacin era siempre la misma. Por tanto, esta nueva propiedad de la materia, que recibi el nombre de radiactividad, no dependa de la forma fsica o qumica en la que se encontraban los tomos del cuerpo radiactivo, sino que era una propiedad que radicaba en el interior mismo del tomo.

El estudio del nuevo fenmeno y su desarrollo posterior se debe casi exclusivamente a los esposos Curie, quienes encontraron otras sustancias radiactivas como el torio, polonio y radio. La intensidad de la radiacin emitida era proporcional a la cantidad de uranio presente, por lo que dedujo Marie Curie que la radiactividad era una propiedad atmica.

El fenmeno de la radiactividad se origina exclusivamente en el ncleo de los tomos radiactivos. Y la causa que lo origina se cree que es debida a la interaccin neutrn-protn del mismo.

Al estudiar la radiacin emitida por el radio se comprob que era compleja, pues al aplicarle un campo magntico parte de ella se desviaba de su trayectoria y otra parte no.

Se comprob que dicha radiacin consta de 3 partes:

A. Radiacina: Identificada con ncleos de Helio (), constituidos por dos protones y dos neutrones. Por tanto, poseen dos cargas positivas y son desviadas por campos elctricos y magnticos. Es poco penetrante aunque muy ionizante.

B. Radiacinb:

Son electrones resultantes de la desintegracin de los neutrones del ncleo: Neutrn + protn + electrn + neutrino

Debido a su carga es desviada por campos elctricos y magnticos. Es ms penetrante, aunque su poder de ionizacin no es tan elevado como el de la radiacin a.

C. Radiacing:

No es corpuscular como las 2 anteriores, sino de naturaleza electromagntica. Al no tener carga, los campos elctricos y magnticos no la afectan. Es la ms penetrante, y muy peligrosa.

Las leyes de desintegracin radiactiva, descritas por Soddy y Fajans, son:

Cuando un tomo radiactivo emite una partcula a, la masa del tomo resultante disminuye en 4 unidades y el nmero atmico en 2.

Cuando un tomo radiactivo emite una partcula b, la masa del tomo resultante no vara y su nmero atmico aumenta en una unidad.

Cuando un ncleo excitado emite una radiacin g no vara ni su masa ni su nmero atmico, solo pierde una cantidad de energa hv.

Las dos primeras leyes nos indican que cuando un tomo emite una radiacin a o b se transforma en otro tomo de un elemento diferente. Este nuevo elemento puede ser radiactivo, transformndose en otro, y as sucesivamente, dando lugar a las llamadasseries radiactivas.

Radiactividad artificial.

Se produce la radiactividad inducida cuando se bombardean ciertos ncleos estables con partculas apropiadas.

Si la energa de estas partculas tiene un valor adecuado penetran dentro del ncleo bombardeado y forman un nuevo ncleo que, en caso de ser inestable, se desintegra despus radiactivamente.

Fue descubierta por los esposos Curie, bombardeando ncleos de boro y aluminio con partculas a. Observaron que las sustancias bombardeadas emitan radiaciones despus de retirar el cuerpo radiactivo emisor de las partculas a de bombardeo.

El estudio de la radiactividad permiti un mayor conocimiento de la estructura del ncleo atmico y de las partculas subatmicas. Se abre la posibilidad de convertir unos elementos en otros. Incluso el sueo de los alquimistas de transformar otros elementos en oro se hace realidad, aunque no resulte rentable.

VII. Espectros pticos.

Cuando se hace pasar la radiacin emitida por un cuerpo caliente a travs de un prisma ptico, se descompone en distintas radiaciones electromagnticas dependiendo de su distinta longitud de onda (los distintos colores de la luz visible, radiaciones infrarrojas y ultravioleta) dando lugar a unespectro ptico. Todas las radiaciones obtenidas impresionan las pelculas fotogrficas y as pueden ser registradas.

Cada cuerpo caliente da origen a un espectro diferente ya que esta depende de la propia naturaleza del foco.

Los espectros pueden ser de emisin y absorcin. A su vez ambos se clasifican en continuos y discontinuos:

Espectros de emisin

Son aquellos que se obtienen al descomponer las radiaciones emitidas por un cuerpo previamente excitado.

Los espectros de emisin continuosse obtienen al pasar las radiaciones de cualquierslidoincandescente por un prisma. Todos los slidos a la misma Temperatura producen espectros de emisin iguales.

Los espectros de emisin discontinuosse obtienen al pasar la luz devapor o gasexcitado. Las radiaciones emitidas son caractersticas de los tomos excitados.

Espectros de absorcin.

Son los espectros resultantes de intercalar una determinada sustancia entre una fuente de luz y un prisma

Los espectros de absorcin continuosse obtienen al intercalar el slido entre el foco de radiacin y el prisma. As, por ejemplo, si intercalamos un vidrio de color azul quedan absorbidas todas las radiaciones menos el azul.

Los espectros de absorcin discontinuosse producen al intercalar vapor o gas entre la fuente de radiacin y el prisma. Se observan bandas o rayas situadas a la misma longitud de onda que los espectros de emisin de esos vapores o gases.

Se cumple as la llamadaley de Kirchhoff, que dice:

Todo cuerpo absorbe las mismas radiaciones que es capaz de emitir.

VIII. Teora de Planck.

En 1900 emiti una hiptesis que interpretaba los resultados experimentales satisfactoriamente como los cuerpos captaban o emitan energa.

Segn Planck, la energa emitida o captada por un cuerpo en forma de radiacin electromagntica es siempre un mltiplo de la constanteh, llamada posteriormenteconstante de Planckpor la frecuenciavde la radiacin.

e = nhv

h = 6,62 10-34 Js (constante de Planck)

v = frecuencia de la radiacin

Ahvle llamcuanto de energa. Que un cuanto sea ms energtico que otro depender de su frecuencia.

IX. Modelo atmico de Bohr.

Para salvar los inconvenientes del modelo anterior, N Bohr estableci una serie de postulados (basados en la teora de Planck y los datos experimentales de los espectros) que constituyen el modelo atmico de Bohr:

Admiti que hay ciertas rbitas estables en las cuales los electrones pueden girar alrededor del ncleo sin radiar energa.

Deduce que slo son posibles aquellas rbitas en las que el momento angular del electrn es mltiplo entero de

Introduce un nmeron, llamado nmero cuntico principal, que da nombre a las distintas rbitas del tomo.

El electrn, cuando emite energa cae de una rbita a otra ms prxima al ncleo. Lo contrario ocurre si capta energa.Como segn la teora electromagntica una carga acelerada tiene que irradiar energa, no puede haber ningn orbital permanente. Por eso, Bohr argumentaba que no se poda perder energa continuamente, sino en cuantos (de acuerdo con la teora de Planck) equivalentes a la diferencia de energa entre las rbitas posibles.

Cuando a un tomo se le suministra energa y los electrones saltan a niveles ms energticos, como todo sistema tiende a tener la menor energa posible, el tomo es inestable y los electrones desplazados vuelven a ocupar en un tiempo brevsimo (del orden de 10-8) el lugar que dejasen vaco de menor energa, llamadosniveles energticos fundamentales.

As pues, ya tenemos una explicacin de los espectros atmicos con el modelo de Bohr. Cuando un tomo es excitado por alguna energa exterior, algn electrn absorbe dicha energa pasando de un nivel energtico fundamental a niveles de energa superior. Como, segn Planck, la absorcin de energa est cuantizada, la diferencia de energa entre ambos niveles serhv. El electrn absorbe solo una radiacin de frecuenciavdeterminada mayor cuanto mayor sea el "salto" del electrn.

As, en el espectro de absorcin aparecer una banda continua con algunas rayas negras que correspondern a aquellas frecuencias determinadas que los electrones han captado para pasar de un nivel a otro ms energtico.

Como el tomo excitado es inestable, en un tiempo brevsimo el electrn desplazado volver al nivel energtico fundamental, emitiendo una energa de la misma frecuenciahvque absorbi anteriormente.

As, el espectro de emisin del elemento estar formado por lneas definidas, situadas en la misma longitud de onda que el espectro de emisin, separadas por zonas oscuras.

Ello explica por qu los espectros de los vapores o gases (en los que nos encontramos los tomos o molculas aislados sin interaccionar entre s) son discontinuos.

Es un hecho experimental que cada elemento qumico tiene su espectro atmico caracterstico.

Fue a partir de las series del hidrgeno, de las frecuencias de las distintas radiaciones emitidas, de donde Bohr dedujo los niveles de energa correspondientes a las rbitas permitidas. Sin embargo, al aplicar esta distribucin de los niveles energticos a otros elementos no se correspondan esos clculos tericos con los resultados experimentales de los espectros, que eran muchos ms complejos. Incluso el mismo tomo de Hidrgeno con espectroscopios ms precisos produca lneas que con el modelo de Bohr no se poda explicar.

X. Correccin de Sommerfield.

Al perfeccionarse los espectroscopios (aparatos que muestran los espectros) se observ que las lneas del espectro del hidrgeno eran en realidad varias lneas muy juntas. Y lo que Bohr Crey que eran estados nicos de energa eran varios estados muy prximos entre s.

Sommerfield lo interpret diciendo que las rbitas podan ser elpticas. Para ello introdujo un nuevo nmero cunticol, tambin llamado nmeroazimutal, que puede valer:

l = 0,1,..., (n-1)

Este nmero nombra a cada uno de los niveles de energa posibles para cada valor den. Con Sommerfield, para determinar la posicin del electrn en el tomo de hidrgeno hay que dar 2 nmeros cunticoslym.

XI. Efecto Zeeman.

Cuando se obtiene el espectro del tomo de hidrgeno mientras el gas est dentro de un campo magntico se observa un desdoblamiento de las lneas que analiz Sommerfield. Cada una de estas lneas se desdoblaba en varias. Este fenmeno desapareca al desaparecer el campo magntico por lo que no se debe a que existan nuevos estados distintos de energa del electrn, sino que est provocado por la interaccin del campo magntico externo y el campo magntico que crea el electrn al girar en su rbita.

Este problema se solucion pensando que para algunas de las rbitas de Sommerfield existen varias orientaciones posibles en el espacio que interaccionan de forma distinta con el campo magntico externo. Para ello se cre un nuevo nmero cuntico magntico, que vale para cada valor de l:

m = -l,...,-1, 0,1,...,+l

Para determinar pues la posicin del electrn en el tomo de hidrgeno hay que dar 3 nmeros cunticos: n, l, m.

XII. Efecto Zeeman anmalo.

Al perfeccionar los espectroscopios y analizar los espectros obtenidos por el efecto Zeeman, se comprob que cada lnea era en realidad dos lneas muy juntas. Esto se llam efecto Zeeman anmalo, y si desapareca el campo magntico externo tambin desapareca este efecto.

*Field: campo

Se explic admitiendo que el electrn puede girar sobre s mismo y hay dos posibles giros, que interaccionaban de forma distinta con el campo magntico externo y que por eso cada lnea se desdoblaba en 2. Se cre un nuevo nmero cunticos, o nmero despin(giro), al que se le dio 2 valores, uno para cada sentido:

s = +1/2, -1/2

Para describir la posicin de un electrn se necesitan 4 nmeros cunticos:

n = nivell = subnivelm = magnticos = spin

Sin embargo, todo lo anterior slo era til para el tomo de hidrgeno, pues su aplicacin en la descripcin de otros tomos fracas.

XIII. Principio de incertidumbre

Principio enunciado en 1927 por el alemn WernerHeisenbergsegn el cualno puede ser conocida con exactitud y simultneamente la posicin y la cantidad de movimiento de un electrn.

Este principio tiene su origen en la mecnica cuntica segn la cual el mismo hecho de medir la velocidad o la posicin de un Electrn implica una imprecisin en la medida

Por ejemplo, en el caso de que pudiramos "ver" un electrn u otra partcula subatmica, para poder medir la velocidad habra que iluminarlo. Pues bien, el fotn que ilumina a ese electrn modifica la cantidad de movimiento del mismo. Por tanto, modificara su velocidad original que es lo que queramos medir.

XIV. Dualidad onda- corpsculo.

Al igual que el tomo, la luz ha sido motivo de estudio del hombre desde hace mucho tiempo, debido a su afn de comprender mejor las cosas que le rodean.Ya 500 aos antes de Jesucristo, Pitgoras afirmaba que la luz est formada por partculas que fluyen en lnea recta y a gran velocidad del propio cuerpo luminoso que captan nuestros ojos.

Ms tarde, Aristteles sostuvo que la luz se propaga desde el cuerpo hasta el ojo, anlogamente a como el sonido parte del cuerpo y llega al odo por vibraciones del aire.

Newton (1642-1727), se opuso tenazmente a esta teora ondulatoria y fue partidario de la teora corpuscular, cuya idea coincida con la de Pitgoras. Esta teora explica bien la reflexin (la luz se refleja en un espejo de modo anlogo como una bola de billar rebota en la banda de la mesa). La refraccin de la luz, aunque con ms dificultades es tambin explicada, pero otros fenmenos como la polarizacin y la difraccin no encuentran respuestas.

Para otros, partidarios de la teora ondulatoria de Huyghens (1629-1695), la luz est formada por vibraciones del ter. Sin embargo, pese a que esta explica perfectamente fenmenos como la polarizacin y la defraccin, el gran prestigio de Newton, hizo que la teora corpuscular prevaleciera durante todo el siglo XVIII.

Hasta el siglo XIX los fsicos estaban divididos sobre la naturaleza de la luz.

En 1815, el ingls Maxwell dedujo tericamente que la velocidad de las ondas electromagnticas era la misma que la de la luz. Este hecho le sugiri la idea de que la luz deba estar formada por vibraciones electromagnticas de frecuencia elevada que no necesitan ningn medio material para propagarse. Segn esta teora no era necesaria la existencia del hipottico ter y la luz entraba a formar parte de las radiaciones electromagnticas. Esto supuso un golpe de muerte para la teora corpuscular.

Cuando pareca que el modelo ondulatorio de Huygens haba logrado dar una explicacin exacta sobre la naturaleza de la luz, los experimentos de Hertz en el ao 1887 vienen a introducir un nuevo problema: el efecto fotoelctrico: cuando se ilumina una superficie metlica con una radiacin de frecuencia adecuada se produce una emisin de electrones. La teora ondulatoria no da explicacin suficiente del efecto fotoelctrico, ya que segn la misma la energa transportada por una onda es independiente de su frecuencia, mientras que la experiencia nos demuestra que por debajo de cierta frecuencia el efecto fotoelctrico no se produce.

La explicacin del efecto fotoelctrico fue dada por A. Einstein, basndose en la Teora de Planck. Para Einstein, si la energa es emitida o absorbida de manera discontinua mediante cuantos de energa (como sostena Planck) es porque la misma naturaleza de la luz (la energa radiante) es discontinua y est formada por paquetes de energahva los que llam fotones, de modo que actan de manera similar a los corpsculos de Newton.

Se permaneci as, con un doble carcter corpuscular y ondulatorio, que prevaleca uno sobre otro segn qu fenmeno se tratase, hasta que en 1923 Luis de Broglie acab con las discrepancias y estableci la dualidad onda-corpsculo. Segn Broglie, el fotn puede ser considerado como un corpsculo que parte del cuerpo luminoso y que en su rpido movimiento origina una onda electromagntica (cuya longitud de onda dedujo: l =h/mv), convirtindose as en un corpsculo-onda, del mismo modo que al avanzar rpido un proyectil origina un movimiento peridico que nosotros percibimos como sonido. Del mismo modo que electrn transporta su campo elctrico, cada cuanto de radiacin transporta consigo un fenmeno peridico que se extiende por el espacio circundante.

Por consiguiente, la aparente contradiccin sobre la doble naturaleza de la luz cesa desde el momento en quela energa radiante constituida a la vez por ondas y corpsculos, indisolublemente asociados. Porque entonces se concibe sin dificultad que el carcter ondulatorio se manifiesta ms especialmente en ciertos fenmenos, mientras que en otros prevalece el carcter corpuscular.

XV. Modelo mecano cuntico del tomo.

Una de las consecuencias deducidas del Principio de Indeterminacin de Heisenberg es que la interaccin entre los aparatos de medida y los objetos de la medicin hace imposible determinar simultneamente y con precisin la posicin y la velocidad del electrn. De aqu se sigue la imposibilidad de hablar de trayectorias: una trayectoria significa el conocimiento de la posicin de una partcula en cada instante, y de la velocidad correspondiente a cada posicin. Con este punto de vista, los modelos de Bohr y Sommerfield, muy intuitivos, han de parecer forzosamente limitados.

En 1924 el francs Luis de Broigle ampla al electrn (y a otras partculas) la nocin de dualidad onda-corpsculo, segn la cual el electrn lleva asociada una onda electromagntica de longitud l =h/mv. La hiptesis ondulatoria de la materia y el principio de indeterminacin, alteraron los conceptos de posicin, velocidad y orbital electrnico. Naci as un nuevo dominio de la fsica, la mecnica cuntica, que explica coherentemente los fenmenos del microcosmos.

En 1926 el austraco Schrdiger basndose en la hiptesis de De Broigle y la idea de rbitas permitidas de Bohr, supone que esas rbitas deban de contener un nmero entero de longitudes de onda lo que dara origen a una onda estacionaria. Considerar una onda asociada al electrn explicara la razn de ser de los orbitales posibles que Bohr estableci como postulado, cuya circunferencia sera un mltiplo de la longitud de onda de los electrones.

El estado de un electrn de obtendra mediante la ecuacin que Shrringer postula en 1926. Teniendo en cuenta el principio de incertidumbre dichas ecuaciones no se pueden resolver, pero se obtienen la llamada funcin de onda (Y), aproximacin de carcter estadstico que nos permite deducir para cada nivel de energa la probabilidad de que los electrones estn en una u otra situacin. Las rbitas electrnicas quedan sustituidas por zonas del espacio en la que existe el 99% de encontrar al electrn, a la que llamamos orbitales.

2. Estructura del tomo actual.

A. Ncleo atmico.

Tiene un tamao diminuto respecto al volumen del tomo.

Por ejemplo, para el tomo de Al:

Con Rutherford slo se saba que tiene carga elctrica positiva. Hoy en da se sabe que, con el excepcin que el tomo de hidrgeno (que slo tiene un protn), los ncleos atmicos contienen una mezcla de protones y neutrones, colectivamente llamados como nucleones.

ELECTRNEs una partcula elemental con carga elctrica negativa igual a 1,602 10-19Coulomb y masa igual a 9,1093 10-28g, que se encuentra formando parte de los tomos de todos los elementos.

NEUTRNEs una partcula elemental elctricamente neutra y masa ligeramente superior a la del protn (mneutrn=1.675 10-24g), que se encuentra formando parte de los tomos de todos los elementos.

PROTNEs una partcula elemental con carga elctrica positiva igual a 1,602 10-19Coulomb y cuya masa es 1837 veces mayor que la del electrn (mprotn=1.673 10-24g). La misma se encuentra formando parte de los tomos de todos los elementos.

El protn tiene la misma carga que el electrn (- 1,602x10-19 ) pero positiva . El neutrn es de tamao similar, pero elctricamente neutro. Ambos tienen una masa de 1 UMA. Los protones y los neutrones en el ncleo atmico se mantienen unidos por la accin de la fuerza nuclear fuerte (100 veces ms que la nuclear dbil), que supera a la fuerza de repulsin electromagntica mucho ms dbil que acta entre los protones de carga positiva.

La corteza del tomo est formada por unas partculas llamadas electrones y de masa 0.00054858 UMA, por lo que al ser tan pequea se desprecia. Como el tomo es neutro debe haber el mismo nmero de electrones que de protones.

Al nmero de protones se le llama Z o nmero atmico, y se corresponde con el nmero de orden en el sistema peridico.

Como el tomo es elctricamente neutro debe haber el mismo nmero de protones que de electrones.

Al nmero de neutrones se llama N.

La masa atmica (A) de un tomo ser la suma de los protones y de los neutrones (ya que la del electrn por ser muy pequea se desprecia).

A=N+Z

Los tomos se representan as:(puede que nos encontremos el nmero atmico y la masa cambiada, pero siempre sabremos cual es uno y cual es otro porque la masa atmica siempre ser mayor que el nmero atmico).Ejemplo:

,

Para un mismo elemento qumico, el nmero de protones que tienen sus tomos en sus ncleos es el mismo, pero no el de neutrones, el cual puede variar. Se llaman Istopos de un elemento qumico a los tomos de un mismo elemento qumico que tienen el mismo nmero atmico pero distinto nmero de electrones.Ejemplo:

Istopos del Hidrgeno:

(Protio),(Deuterio), (Tritio)

Esto es opuesto a lo que afirmaba Dalton, ya que crea que lo caracterstico de los tomos de un mismo elemento qumico era su masa atmica. Pero no, lo caracterstico es su nmero atmico, es decir, todos los tomos de un mismo elemento qumico siempre tienen igual nmero de protones en sus ncleos, pero pueden tener distinto nmero de neutrones, y por tanto diferentes masas atmicas.

Los istopos son los responsables de que la masa de los elementos qumicos en el sistema peridico no sea un nmero entero, ya que la masa que presentan las tablas peridicas es una masa resultante de promediar las masas de los diferentes istopos existentes de un mismo elemento.

Los tomos son neutros, pues el nmero de cargas positivas es igual al nmero de cargas negativas, es decir, el nmero de electrones es igual al nmero de protones.

Puede ocurrir que el tomo pierda o gane electrones (nunca que pierda o gane protones pues esto acarreara la transformacin de ese tomo en otro tomo de un elemento qumico diferente), adquiriendo carga elctrica neta y dando lugar a unin:

Si pierde electrones, adquiere carga elctrica positiva y el in se llamacatin.

Si gana electrones, adquiere carga elctrica negativa y el in se llamaanin.

B. Corteza atmica.

I. Nmeros cunticos.

La situacin de los electrones, su nivel de energa y otras caractersticas se expresan mediante losnmeros cunticos. Estos nmeros cunticos, que se fueron introduciendo como postulados a partir de las modificaciones introducidas en el modelo de Bhr para explicar los fenmenos experimentales, se pueden deducir tericamente al resolver la ecuacin de onda Shrdinger.

Cada electrn dentro de un tomo viene identificado por 4 nmeros cunticos:

a. Nmero cuntico principal. (n)Nos da idea del nivel de energa y el volumen real del orbital.

Puede tomar los valores:

b. Nmero cuntico secundario o azimutal.(l)Determina la forma del orbital.

Puede tomar los valores:

l = 0, 1, 2, 3,..., n-1 (s, p, d, f,....)

O sea,

Para:

n = 1 -> l=0 (s)

n = 2 ->

n = 3 ->

n = 4 ->

c. Nmero cuntico magntico. (m)Nos indica la orientacin que tiene el orbital al someter el tomo a un campo magntico fuerte (efecto Zeeman).

Puede tomar los valores:

m = -l,...,0,...,+l

O sea,

Para:

l=0 -> m=0

l=1 ->

l=2 ->

l=3 ->

Cada valor de m es un orbital. En cada orbital caben como mximo 2 electrones.

Aspectos espaciales de los orbitales atmicos.

Los orbitaless(l=0) son esfricos. Su volumen depende del valor de n.

Los orbitalespson 3, tienen forma de 2 lbulos unidos por los extremos y orientados en la direccin de los 3 ejes del espacio.

Los orbitalesdson 5, cuya disposicin y orientacin dependen de los valores de m.

II. Configuracin electrnica.

Se entiende por configuracin electrnica la distribucin ms estable, y por tanto, ms probable de los electrones en torno al ncleo.

Para distribuir los electrones en los distintos niveles de energa tenemos en cuenta los siguientes principios y reglas:

A. Principio de relleno o Aufbau.

Los electrones entran en el tomo en los distintos orbitales de energa ocupando primero los de menor energa.Para saber el orden de energa de los orbitales se usa el diagrama de Mouller.

O Bien se sigue esta regla: "Los orbitales menos energticos son los de menor valor de n+l. Si los orbitales tienen el mismo valor de n+l, tendr menos energa los de menor valor de n".

De acuerdo con estas reglas el orden es el siguiente:

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s

Sin embargo, este orden terico presenta algunas excepciones. Por ejemplo, en las configuraciones de los lantnidos, aunque en teora los orbitales 4f son ms energticos que los 5d, en realidad el tomo coloca primero un electrn en el 5d que entonces se vuelve ms energtico, y empieza a rellenar los 4f.

En cada orbital slo caben 2 electrones. Por tanto, la capacidad de los distintos subniveles son:SubnivelN de orbitalesElectrones por orbitalNmero de electrones

S1(l=0)*22

P3(l=-1,0,+1)*26

D5(l=-2+1,0,1,2)*210

F7(l=-3,-2,-1,0,1,2,3)*214

El nmero de electrones que caben en cada subnivel se puede tambin fcilmente mediante la frmula 2(2l+1) y el de cada nivel mediante la frmula 2n2.

B. Principio de exclusin de Pauli.No pueden existir dentro de un tomo dos electrones con sus 4 nmeros cunticos iguales. La consecuencia de esto es que en un orbital slo puede haber 2 electrones con spines diferentes.

C. Principio de Hund o de mxima multiplicidad.Un segundo electrn no entra en un orbital que est ocupado por otro mientras que haya otro orbital desocupado de la misma energa (o sea, igual los valores de n y l)

Conclusiones

Al trmino de este trabajo se debe haber comprendido que toda la materia est formada por tomos. Las partculas que forman los elementos son tomos del mismo nmero atmico, y las de los compuestos estn formadas por tomos de elementos diferentes.

Que los tomos estn constituidos por protones y neutrones en el ncleo y por electrones girando alrededor en la corteza.Que un elemento qumico es una sustancia pura formada por tomos del mismo nmero atmico, aunque pueden existir entre ellos varios istopos, con distinto nmero msico.Que a lo largo de la historia se han propuesto diversos modelos atmicos para explicar la constitucin y estructura de los tomos, entre ellos los de Dalton, Thomson y Rutherford.

Pero, son realmente as los tomos? Se pueden ver? Cul es hoy da el modelo, o modelos, que se aceptan como vlidos?No debemos olvidar que los cientficos siguen trabajando.

Bibliografa

Raymond Chang

Petrucci Quimica General

Qumica la ciencia social, Brown

www.educatina.com/quimica

www.eis.uva.es/~qgintro/atom/atom.html

https://www.youtube.com/watch?v=sOe8S1DTcX4

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/atomoEstructura.htm

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