7/29/2019 Gua de apoyo n2 Q1M_ 2012 Introduccin a la teora atmica

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1Departamento de Ciencias y TecnologaSubsector: QumicaProfesor: Carlos Donoso E.Nivel: Primer ao MedioAo: MMXIII

Gua de Apoyo n2: Introduccin a la teora atmica moderna

Introduccin:

Los griegos y el tomo.

En la bsqueda de una explicacin sobre la constitucin de la materia, los griegosdesarrollaron varias ideas, entre las cuales destacan las planteadas porAristteles,Leucipo yDemcrito.Aristteles crea que la materia estaba conformada por la mezcla de cuatro elementos ofuerzas fundamentales, que denomin: aire, agua, tierra y fuego. Entre estos estabanestados intermedios por los que la materia pasaba en su proceso de transformacin:caliente, seco, hmedo y fro.Leucipo en cambio planteo que si la materia era dividida en forma consecutiva, elproceso no tendra el carcter de infinito, sino que se llegara a una partcula pequea einvisible que ya no podra seguir dividindose. Ms tarde Demcrito bautiz a estapartcula como tomo.Sin embargo, este primer modelo constituye el resultado de aplicar el pensamientoracional sobre los hechos observados, sin la comprobacin experimental que sueleacompaar a nuestros conocimientos actuales. Es por tanto, un modelo no emprico.

El modelo de Dalton.

La primera comprobacin experimental de las propiedades de los tomos quecaracterizaban la materia, lleg de la mano de John Dalton (1766-1844).Las leyes de combinacin de los elementos para formar compuestos: Ley de Dalton de lasproporciones mltiples, ley de Proust (1754-1826) de las proporciones definidas, la leyde Lavoisier (1743-1794) de la conservacin de la masa en las reacciones qumicas y laley de Avogadro (1776-1856), hablaban indirectamente de las caractersticas de estostomos.

Dalton se percat de esto y tomando como base las ideas de Leucipo y Demcrito,plantea un modelo, que a diferencia de los griegos, es emprico. Sus resultados lospublica en 1808 en su obra tituladaNew System of Chemical Philosophy.

Objetivos:-Describir investigaciones cientficas clsicas o contemporneas relacionadas con la estructura

de la materia.

-Explicar caractersticas de los tomos en relacin con su modelo

-Diferenciar los conceptos de istopo, isbaro, istono, catin y anin

-Obtener Z, A, nmeros de electrones, protones y neutrones de un elemento a partir de

informacin del tomo.

-Valorar el conocimiento del origen histrico de conceptos y teoras sobre la estructura de la

materia.

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Principios del modelo de Dalt1.- Los tomos son partculas repor ningn proceso qumico cono2.- Los tomos del mismo eleme

sus aspectos y de igual peso.

3.- Los tomos de elementosafinidad, etc.

4.- Los compuestos qumicos esten simples proporciones numric

El Modelo de Thomson

La electricidad tiene la palabr

Los griegos saban de cifrotar con piel animal un trozoresultado era que el mbar (sahierba seca.Posteriormente y alrededor del(1706-1790),A. Volta(1745-18M. Faraday (1791-1867) investpresentaba en slidos (metales)fundidas.Faltaba por investigar el complos gases.W. Crookes (1832-1919) desa

nodo.Denomin a estas emisiones: ra

Posteriormente investig la nelctrica negativa. Las partcbautizadas como electrones.En 1886 E. Goldstein (1850-1Thomson (1856-1940), determiafirma que:

n

les separadas o independientes que no sido.

nto (oxgeno, cobre, oro, etc.) son iguales e

diferentes tienen propiedades diferente

n formados por la unin de tomos de distas.

rtos fenmenos, como por ejemplo, el quede mbar () que en griego se dicevia fosilizada) poda atraer, de esta man

1800, hombres de ciencia de la talla27), L. Galvani (1737-1798), . M. Ampigaron este fenmeno, que llamaron elcy en sales disueltas o

rtamiento elctrico de

rrollo, a mediados de1800, un aparato,

que se denomintubo dedescarga. En lcomprob que alaplicar unadescarga elctricasobre un gasencerrado, stebrillaba intensamente. Pero si extrala brillantez de la luz iba cediendo ydbil haz que parta en el ctodo y t

os catdicos.

turaleza de estos rayos, notando queulas negativas que formaban el rayo c

30) descubre los rayos positivos o rayosa en 1898 la relacin carga/masa (q/m),

2

pueden dividir

tre s en todos

s, como peso,

ntos elementos

observaban alelektron. Elra, trocitos de

e B. Frankline (1775-1836),trico y que se

parte del gas,aba paso a unrminaba en el

posean cargaatdico fueron

anales yJ. J.que le permite

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La masa de la partcula posi

Con estos antecedentes, Thoms

Modelo de Rutherford

Descubrimiento de la radiacti

dos nuevos elementos, el PRadiactividad.

Principios del m

1.- La materia eselctricamente ne2. La masa depositiva.

3.- Los electronetomo en cantineutralidad.

tiva tena alrededor de 1800 veces mpartcula negativa.

n postula un nuevo modelo para el tomo

idad

Casi al empezar el siglo X(1952-1908) descubre queuranio tiene la capacidaproducir emisiones. Logracaractersticas y las bautiza y.Los rayos sonde naturalez

identifica con tomos ionizarayos , en cambio, estn cpartculas negativas. Finalm no tienen carga ni masque son energa pura.M Curie (1867-1934) y P.1906), continuarn con lascomenzadas por Becquerel

lonio y el Radio, inaugurando as

odelo de Thomson

continua y est formada por tomostros.

los tomos posee carga elctrica

estn incrustados en la masa delad suficiente para garantizar la

3

masa que la

.

H. Becquerelun mineral de

natural deidentificar suscomo rayos ,

a positiva y los

dos de He, losnformados porente, los rayos, concluyendo

Curie (1859-nvestigacionesy descubrirnla era de la

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Experimento de Rutherford

Rutherford dirigi las emisioneoro. Para poder detectar las parpantalla recubierta de ZnS (ssustancia que al ser impactada

Principios del modelo de Ruth1.- La materia est formada por

2.- La masa del tomo est conque posee carga elctrica positiv3.- Los electrones giran descricantidad suficiente para asegur

Conceptos relacionados con e

Nmero Atmico (Z): Cantidelctricamente neutro, el nmelectrones.

Nmero Msico (A): Correspontomo

Notacin: Sea X el smbolo deformas:

Tipos de tomos

Istopos: tomos que presenta

Isbaros: tomos que presenta

Istonos: tomos que presenta

de una fuente radiactiva sobre una lmculas que usara como proyectiles, rodeulfuro de cinc), que es un centellador,

or las partculas produce destellos.

erford

tomos que presentan un gran espacio vac

entrada en un espacio pequeo y central, l

iendo rbitas alrededor del ncleo y ser la neutralidad elctrica.

tomo:

d de protones que posee un tomo.ero atmico, corresponder tambin a l

de a la suma de los protones y neutrone

un elemento, podemos anotar Z y A, de

igual Z y distinto A. Ejemplo: 8O16, 8O17

distinto Z e igual A. Ejemplo: 7N14, 6C14

igual cantidad de neutrones. Ejemplo: 14

4

ina delgada deo todo con unaes decir, una

o.

lamado ncleo,

encuentran en

i el tomo esa cantidad de

que posee un

las siguientes

i30, 15P31

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5Cationes: tomos que han perdido uno o ms electrones. Ejemplos: Na+, Ca+2, Fe+3

Aniones: tomos que han recibido o capturado uno o ms electrones. Ejemplos: S-2, F-

Nota: Los cationes y aniones se clasifican en general como iones.Las partculas subatmicas

Valores de Carga y Masa de las partculas subatmicas (En S.I)

Partcula Carga (Coulomb) Masa (Kg)

Protn 191.6021 10 271.6725 10

Neutrn 027

1.6748 10 Electrn 191.6021 10 319.1091 10

Partcula Carga Masa SmboloProtn +1 1 p

Neutrn 0 1 nElectrn -1 1/1840 e

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Origen de la teora cuntica

unque el modelo atexperimentales observadas hast

Ya era conocido en aquella

movimiento acelerado, pierdetanto, como el electrn en moviaceleracin centrpeta, debe per

La prdida de energa conducicercana al ncleo hasta quaniquilndose. Por el contrariestables. Por lo tanto, es necofrecer explicacin a los fenme

Espectros atmicos de emisiLos cuerpos calientes emiten

continua, es decir, la radiacipequeas a las grandes.

Por el contrario, el espectro decontinuo, sino que la radiaciseparar por mtodos pticos (us

Si la radiacin descompuesta e

una placa fotogrfica, se observestos espectros se conocen con

Espectro de emisin del hidrEl espectro de emisin del hiestudiado. Se compone de variaen la visible y en el infrarrojo.

ico de Rutherford explicaba con xitoa el momento, era en s mismo inconsisten

poca que cuando una carga elctrica

nerga en forma de radiacin electromamiento circula alrededor del ncleo est ser energaen forma de radiacin electrom

a a que la trayectoria del electrn fuerael electrn terminara precipitndose

, sabemos que el tomo es un sistemasario establecer otro modelo atmico qos observados, no vulnere las leyes de la

energa en forma de radiacin, y lo h

n est formada por todas las frecuenc

emisin de los elementos gaseosos a bajaest formada por algunas frecuencias

ando un prisma).

las distintas radiaciones que la compone

n unas bandas de color sobre fondo nel nombre de espectros de rayas.

eno

rgeno es el ms sencillo de todos y, ps series de bandas, que aparecen en la zo

6

las evidenciaste.

se mueve con

ntica. Por loometido a unaagntica.

cada vez mssobre l y

de partculase, adems desica.

cen en forma

ias, desde las

presin no esque se pueden

se registra en

gro, por lo que

r ello, el msa ultravioleta,

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7La primera serie que se observ fue, por razones obvias, la de frecuenciascorrespondientes a la porcin visible del espectro. La descubri y estudi el fsico suizo J.J. Balmer (1825 1898), por lo que se conoce con el nombre de serie de Balmer. En1885 obtuvo una forma emprica que reproduca numricamente las longitudes de ondade las radiaciones observadas.

R n21 1 1

4

=

donde

: Longitud de onda de la radiacin que genera cada lnea.R: Constante de Rydberg, cuyo valor es: 1.097 107 m-1.n: Variable que puede tomar valores enteros mayores que 2.

Al estudiar la radiacin no visible se detectaron otras series de lneas o rayas que seconocen, tambin, con el nombre de sus descubridores:

Lyman, formada por radiacin ultravioletaPaschen, BrackettyPfund, formadas por radiacin infrarroja

El fsico sueco J. Rydberg (1858 1919) hall la expresin emprica que relaciona laslongitudes de onda de las radiaciones observadas en las diferentes series espectrales delhidrgeno. sta es muy similar a la obtenida por Balmer para la serie visible delespectro. La ecuacin de Rydberg es la siguiente:

Rn n2 2

1 2

1 1 1 =

donden1 y n2: Variable que puede tomar valores naturales, de manera que n1