ESTRUCTURA ATOMICA

La Química es la ciencia que estudia la composición,estructura y propiedades de la materia y los cambios

que ésta sufre.

“Principios de Química: los caminos del descubrimiento”,Atkins, P. y Jones, L., Editorial Médica Panamericana,

Buenos Aires, 3ª edición, 2006

Nosotros sabemos que existen más de 100 elementos químicos, los cuales se pueden combinar entre ellos, generando los compuestos químicos. Los elementos y compuestos químicos componen toda la materia inorgánica y orgánica que existe sobre la tierra.

La materia está constituida por ELEMENTOS QUIMICOS

o por combinaciones de elementos que se denominan COMPUESTOS

QUIMICOS.

ELEMENTOShidrógenooxígenocalciocloro

COMPUESTOSagua H2Oóxido de calcio CaOácido clorhídrico HClsulfato de potasio K2SO4

Los elementos están constituidos por átomos idénticos.

Los compuestos están formados por moléculas, que resultan de la combinación de elementos.

El elemento sodio (Na) está formado por átomos desodio, todos idénticos entre sí.

El compuesto ácido sulfúrico (H2SO4) está formadopor moléculas de ácido sulfúrico, que se forman alcombinarse átomos de hidrógeno (H), azufre (S) y oxígeno (O).

Los griegos se preguntaron qué sucedería si ellos continuaran

dividiendo la materia en trozos cada vez más pequeños. ¿Existe un punto en el cual deberían detenerse porque los

trozosdejarían de tener las mismas propiedades del conjunto, o

podrían continuar dividiendo por siempre?

Se sabe actualmente que existe un punto en el cual se debe parar.

La partícula más pequeña que puede existir de un elemento químicose denomina átomo.

(624 a.C.- 548 a.C) El griego Thales de Mileto sugirió que todo elemento natural era agua ya que podía estar en 3 estados distintos (líquido, gas y sólido) dependiendo de la temperatura ambiente.

Epicurio de Samos y el romano Lucrecio Caro, sugirieron que toda sustancia estaba formada por los 4 elementos (el agua, el fuego, la tierra y el aire).

(460-370 A.C.) El filósofo griego Demócrito, junto con su maestro Leucipo, fueron los fundadores de la escuela “atomista”.

Según ellos, la materia está formada por partículas invisibles eindivisibles, las cuales “no nacen ni mueren” y son eternas.

A estas partículas las denominaron “átomos”, que significa justamente “indivisible”.

John Dalton (Eaglesfield, Gran Bretaña, 1766-Manchester, 1844) Químico y físico británico.

1807 El primer argumento convincente sobre la existencia de los átomos fue dado por el químico inglés John DaltonEl determinó, por ejemplo, que en toda muestra de agua (H2O) hay 8 gramos de oxígeno por 1 gramo de hidrógeno.

Dalton compartió la idea de los griegos de que los elementos estánconstituidos por átomos, que corresponden a las partículas máspequeñas que pueden existir y que serían indivisibles.

1. Todos los átomos de un elemento dado son idénticos.

2. Los átomos de diferentes elementos tienen masas diferentes.

3. Un compuesto químico es una combinación específica de átomos de diferentes elementos.

4. En una reacción química, los átomos no se crean ni se

destruyen; ellos intercambian “compañeros”.

Teoría atómica de Dalton

Desde mediados del siglo XVIII la electricidad eratema de interés de físicos y químicos. Se sabía quehabían materiales buenos conductores de laelectricidad, como los metales, y malos conductoresde la electricidad, como el vidrio y los gases.

1780 El experimento de Luigi Galvani (físico y médico italiano, 1737-1798) demostró que la materia conduce la electricidad

1800 El de Alessandro Volta (físico italiano, 1745-1827, inventor de la pila eléctrica) demostró que la materia genera electricidad

1810 Los químicos ingleses Humphry Davy (1778-1829) y Michael Faraday (1791-1867), sobre la electrólisis, pusieron en evidencia quela electricidad produce cambios en la materia.

Heinrich Geissler (Igelshieb, 26 de mayo de 1814- Bonn, 24 de enero de 1879) fue un inventor alemán (soplador de vidrio).

1857 Los recipientes al vacío, llamados "Tubos de Geissler“, tuvieron un papel muy importante en los experimentos de descarga en tubos de vacío y contribuyeron al estudio de la electricidad y de los átomos

George Johnstone Stoney (15 de febrero de 1826, Oakley Park - 5 de julio de 1911, Londres) fue un físico y matemático irlandés

1874 acuñó el término electrón.

Sir William Crookes (17 de junio de 1832- 4 de abril de 1919) fue un químico inglés, uno de los científicos más importantes en Europa del Siglo XIX,

1875 Su trabajo más importante fue la investigación sobre la conducción de la electricidad en los gases. Inventó el tubo de Crookes, para el estudio de las propiedades de los rayos catódicos El Tubo de Crookes es un cono de vidrio con 1 ánodo y 2 cátodos.

Eugine Goldstein (5 de septiembre de 1850 – 25 de diciembre de 1930) fue un físico alemán. Fue un temprano investigador de Rayos X.

1886 Observó por primera vez a los protones desde los rayos catódicos. En 1886, utilizando un cátodo perforado, encontró que detrás de él aparecía un haz visible que se desplazaba de positivo a negativo: LOS RAYOS CANALES (Protones)

Antoine Henri Becquerel (Nació en París, el 15 de diciembre de 1852 - y murió en Le Croisic, el 25 de agosto de 1908, con 55 años.) Fue un físico francés descubridor de la radiactividad y ganando con el Premio Nobel de Física del año 1903.

1896 Fue descubierta la radiactividad en forma accidental, por el científico francés Antoine HenryBecquerel.

Imagen de la placa fotográfica Becquerel, que ha sido empañado por la exposición a la radiación de una sal de uranio. La sombra de una Cruz de Malta de metal colocado entre la placa y la sal de uranio es claramente visible.

Sir Joseph John "J.J." Thomson, nació el 18 de diciembre de 1856 y murió el 30 de agosto de 1940. Fue un científico británico y descubridor del electrón, de los isótopos, e inventor del espectrómetro de masa. En 1906 fue galardonado con el Premio Nobel de Física.

EXPERIMENTO DE THOMSONPrimer experimento

En su primer experimento, se investigó si las cargas negativas podrían ser separadas de los rayos catódicos por medio de magnetismo. Thomson llegó a la conclusión de que la carga negativa es inseparable de los rayos.

Segundo experimento

En su segundo experimento investigó si los rayos pueden ser desviados por un campo eléctrico (algo que es característico de las partículas cargadas). Thomson construyó un tubo de rayos catódicos con un vacío casi perfecto, y con uno de los extremos recubierto con pintura fosforescente. Thomson descubrió que los rayos de hecho se podían doblar bajo la influencia de un campo eléctrico.

Tercer experimento (1897)

En su tercer experimento, Thomson determinó la relación entre la carga y la masa de los rayos catódicos, al medir cuánto se desvían por un campo magnético y la cantidad de energía que llevan. Encontró que la relación carga/masa era más de un millar de veces superior a la del ión Hidrógeno, lo que sugiere que las partículas son muy livianas o muy cargadas.

1897 Las conclusiones de Thomson fueron audaces: los rayos catódicos estaban hechos de partículas que llamó "corpúsculos", y estos corpúsculos procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que significa que los átomos son, de hecho, divisibles. Thomson imaginó que el átomo se compone de estos corpúsculos en un mar lleno de carga positiva; a este modelo del átomo, atribuido a Thomson, se le llamó el modelo de budín de pasas.

Modelos Budín de Pasas

Marie Curie (de soltera Marie Sklodowska, Varsovia, 1867-cerca de Sallanches, Francia, 1934) y Pierre Curie (París, 1859–id., 1906). Matrimonio de químicos franceses. Marie Curie Polaca de nacimiento.

1898 y 1902 Lograron aislar elementos tales como el radio y el polonio los cuales emitían radiaciones similares al uranio y por eso se les llamó radiactivos (radium=radiaciones)

Si la emisión del radio se somete a la acción de un campo eléctrico o magnético, se subdivide en tres rayos, denominados: alfa (α), beta (ß) y gamma (γ),

Alfa (α) : Es una radiación corpuscular ( partícula ). Se desvían hacia la placa negativa, por lo tanto, poseen carga eléctrica positiva y corresponden a núcleos de helio, He (es decir, 2 protones y 2 neutrones), su velocidad de propagación es unos 30.000 Km/s.

Beta (ß) : Es una radiación corpuscular (partícula). Se desvían hacia la placa positiva, por lo tanto, poseen carga eléctrica negativa y poseen la misma naturaleza de los electrones, su velocidad de propagación es de unos 250.000 Km/s.

Gamma (γ): Es una radiación electromagnética (energía). No experimenta desviación, por lo tanto, no poseen carga eléctrica.

Robert Andrews Millikan (Morrison, 1868 - San Marino, 1953) Físico Estadounidense de origen Escocés.

1908 Millikan empezó sus experimentos sobre la carga electrónica "e". Diminutas gotas de aceite procedentes de un pulverizador son rociadas en la región que está encima de una de las placas metálicas circulares. La placa superior está perforada por un diminuto orificio , a través del cual, ocasionalmente, una gota de aceite caerá desde la nebulización. Una vez entre las placas, dicha gota es iluminada por una lámpara de arco situada lateralmente, observándose su movimiento por medio de un microscopio de poca potencia enfocado al centro de las placas al ser sometidas a la fuerza de gravedad y posteriormente al campo magnético.

Los electrones son mucho más pequeños que los neutrones y protones. Un neutrón o protón es más de 1 800 veces mayor que un electrón (masa de 9,11×10-28 gramos).Los electrones poseen una carga elemental o carga fundamental-1. Los protones es decir +1. La carga fundamental tiene un valor de 1,602×10-19 coulombios.

Ernest Rutherford, barón Rutherford de Nelson, conocido también como Lord Rutherford (Brightwater, Nueva Zelanda, 30 de agosto de 1871 – Cambridge, Reino Unido, 19 de octubre de 1937), fue un físico y químico Neozelandés.

El experimento de Rutheford consistió en bombardear una lámina muy fina de oro (5000 A° de espesor) con un haz de partículas alfa .Según el modelo de Thomson, lo que cabía esperar es que el haz de partículas atravesase la lámina. Sin embargo, Rutherford obtuvo unos resultados sorprendentes: algunas partículas sufrían desviaciones considerables y una mínima parte incluso rebotaba en la lámina y volvía hacia atrás.

El mismo Rutherford describe su asombro ante tal resultado con estas palabras:

"...Esto era lo más increíble que me había ocurrido en mi vida. Tan increíble como si unproyectil de 15 pulgadas, disparado contra una hoja de papel de seda, se volviera y le golpearaa uno...“

1911 Ernest Rutherford y sus estudiantes Hans Geiger y Ernest Marsden, llegaron a proponer el siguiente modelo :

Rutherford recibió el Premio Nobel de Química en 1908.

• el átomo está formado por un núcleo central y una envoltura.

• el núcleo es un centro puntual, muy pequeño, de alta densidad, y que contiene toda la carga positiva (los protones). • la envoltura es un gran espacio vacío que rodea al núcleo y donde están distribuidos los electrones de carga negativa.

• la carga positiva del núcleo anula exactamente la carga negativa de los electrones circundantes.

Modelo Atómico Nuclear

Niels Henrik David Böhr (Copenhague, Dinamarca; 7 de octubre de 1885 – ibídem; 18 de noviembre de 1962) fue un físico Danés que realizó fundamentales contribuciones para la comprensión de la estructura del átomo y la mecánica cuántica.

1913 El primer modelo de un átomo basado en la cuantización de la energía. Simplemente que la Física clásica no se podía aplicar al universo atómico (Modelo de Rutherford). Los átomos irradiarían energía perdiendo masa y precipitándose contra el núcleo.

Igualmente los espectros atómicos de absorción y emisión de lineas espectrales del hidrógeno eran indicativos de que los átomos, y más concretamente los electrones, eran capaces de absorver o emitir cuantos de energía en determinadas condiciones

La teoría de los cuantos de Planck le aporto a Bohr dos ideas:

1. Las oscilaciones eléctricas del átomo solo pueden poseer cantidades discretas de energía (están cuantizados)

2. Sólo se emite radiacción cuando el oscilador pasa de un estado cuantizado a otro de mayor energía

Postulados de Bohr

1913, Niels Bohr desarrolló su célebre modelo atómico de acuerdo a sus postulados fundamentales:

1. Los electrones orbitan el núcleo del átomo en niveles discretos y cuantizados de energía, es decir, no todas las órbitas están permitidas, tan sólo un número finito de éstas.2. Los electrones pueden saltar de un nivel electrónico a otro sin pasar por estados intermedios.3. El salto de un electrón de un nivel cuántico a otro implica la emisión o absorción de un único cuanto de luz (fotón) cuya energía corresponde a la diferencia de energía entre ambas órbitas.

Modelos Sistema Planetario

Sir James Chadwick (20 de octubre de 1891 – 24 de julio de 1974) fue un físico inglés laureado con el Premio Nobel.

1923 Bombardeó una delgada lámina de berilio con partículas alfa, el metal emitió una radiación de muy alta energía, similar a los rayos Gamma. Experimentos posteriores demostraron que esos rayos realmente constan de un tercer tipo de partículas subatómicas, que Chadwick llamó neutrones.