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 Átomo 1 Átomo Representación de un átomo de helio. El átomo es la unidad de materia más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Está compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa, rodeado de una nube de electrones. El núcleo está formado por protones, con carga positiva, y neutrones, eléctricamente neutros. [1] Los electrones, cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética. Los átomos se clasifican de acuerdo al número de protones y neutrones que contenga su núcleo. El número de protones o número atómico determina su elemento químico, y el número de neutrones determina su isótopo. Un átomo con el mismo número de protones que de electrones es eléctricamente neutro. Si por el contrario posee un exceso de protones o de electrones, su carga neta es positiva o negativa, y se denomina ion. El nombre «átomo» proviene del latín «atomum», y este del griego «ἄτομον», «sin partes»; también, se deriva de «a» (no) y «tomo» (divisible); no divisible. [2] El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia. Si n embargo, su existencia no quedó demostrada hasta el siglo XIX. Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas. [3][4] Los átomos son objetos muy pequeños con masas igualmente minúsculas: su diámetro y masa son del orden de la billonésima parte de un metro y cuatrillonésima parte de un gramo. Solo pueden ser observados mediante instrumentos especiales tales como un microscopio de efecto túnel. Más de un 99,94% de la masa del átomo está concentrada en su núcleo, en general repartida de manera aproximadamente equitativa entre protones y neutrones. El núcleo de un átomo puede ser inestable y sufrir una transmutación mediante desintegración radioactiva. Los electrones en la nube del átomo están repartidos en distintos niveles de energía u orbitales, y determinan las propiedades químicas del mismo. Las transiciones entre los distintos niveles dan lugar a la emisión o absorción de radiación electromagnética en forma de fotones, y son la base de la espectroscopia. Estructura atómica Partículas subatómicas A pesar de que átomo significa indivisible, en realidad está formado por varias partículas subatómicas. El átomo contiene protones, neutrones y electrones, con la excepción del hidrógeno-1, que no contiene neutrones, y del catión hidrógeno o hidrón, que no contiene electrones. Los protones y neutrones del átomo se denominan nucleones, por formar parte del núcleo atómico. El electrón es la partícula m ás ligera de cuantas componen el átomo, con una masa de 9,11 · 10 31 kg. Tiene una carga eléctrica negativa, cuya magnitud se define como la carga eléctrica elemental, y se ignora si posee subestructura, por lo que se lo considera una partícula elemental. Los protones tienen una masa de 1,67 · 10 27 kg, 1836 veces la del electrón, y una carga positiva opuesta a la de este. Los neutrones tienen un masa de 1,69 · 10 27 kg, 1839 veces la del electrón, y no poseen carga eléctrica. Las masas de ambos nucleones son ligeramente inferiores dentro del núcleo, debido a la energía potencial del mismo; y sus tamaños son similares, con un r adio del orden de 8 · 10 -16 m o 0,8 femtómetros (fm). [5]

Átomo 243

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Átomo

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  • tomo 1

    tomo

    Representacin de un tomo de helio.

    El tomo es la unidad de materia ms pequea de un elemento qumicoque mantiene su identidad o sus propiedades, y que no es posibledividir mediante procesos qumicos. Est compuesto por un ncleoatmico, en el que se concentra casi toda su masa, rodeado de una nubede electrones. El ncleo est formado por protones, con carga positiva,y neutrones, elctricamente neutros.[1] Los electrones, cargadosnegativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerzaelectromagntica.

    Los tomos se clasifican de acuerdo al nmero de protones y neutronesque contenga su ncleo. El nmero de protones o nmero atmicodetermina su elemento qumico, y el nmero de neutrones determina suistopo. Un tomo con el mismo nmero de protones que de electroneses elctricamente neutro. Si por el contrario posee un exceso deprotones o de electrones, su carga neta es positiva o negativa, y se denomina ion.

    El nombre tomo proviene del latn atomum, y este del griego , sin partes; tambin, se deriva de a(no) y tomo (divisible); no divisible.[2] El concepto de tomo como bloque bsico e indivisible que compone lamateria del universo fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia. Sin embargo, su existencia no queddemostrada hasta el siglo XIX. Con el desarrollo de la fsica nuclear en el siglo XX se comprob que el tomo puedesubdividirse en partculas ms pequeas.[3][4]

    Los tomos son objetos muy pequeos con masas igualmente minsculas: su dimetro y masa son del orden de labillonsima parte de un metro y cuatrillonsima parte de un gramo. Solo pueden ser observados medianteinstrumentos especiales tales como un microscopio de efecto tnel. Ms de un 99,94% de la masa del tomo estconcentrada en su ncleo, en general repartida de manera aproximadamente equitativa entre protones y neutrones. Elncleo de un tomo puede ser inestable y sufrir una transmutacin mediante desintegracin radioactiva. Loselectrones en la nube del tomo estn repartidos en distintos niveles de energa u orbitales, y determinan laspropiedades qumicas del mismo. Las transiciones entre los distintos niveles dan lugar a la emisin o absorcin deradiacin electromagntica en forma de fotones, y son la base de la espectroscopia.

    Estructura atmica

    Partculas subatmicasA pesar de que tomo significa indivisible, en realidad est formado por varias partculas subatmicas. El tomocontiene protones, neutrones y electrones, con la excepcin del hidrgeno-1, que no contiene neutrones, y del catinhidrgeno o hidrn, que no contiene electrones. Los protones y neutrones del tomo se denominan nucleones, porformar parte del ncleo atmico.El electrn es la partcula ms ligera de cuantas componen el tomo, con una masa de 9,11 1031 kg. Tiene unacarga elctrica negativa, cuya magnitud se define como la carga elctrica elemental, y se ignora si poseesubestructura, por lo que se lo considera una partcula elemental. Los protones tienen una masa de 1,67 1027 kg,1836 veces la del electrn, y una carga positiva opuesta a la de este. Los neutrones tienen un masa de 1,69 1027 kg,1839 veces la del electrn, y no poseen carga elctrica. Las masas de ambos nucleones son ligeramente inferioresdentro del ncleo, debido a la energa potencial del mismo; y sus tamaos son similares, con un radio del orden de 8 10-16 m o 0,8 femtmetros (fm).[5]

  • tomo 2

    El protn y el neutrn no son partculas elementales, sino que constituyen un estado ligado de quarks u y d,partculas fundamentales recogidas en el modelo estndar de la fsica de partculas, con cargas elctricas iguales a+2/3 y 1/3 respectivamente, respecto de la carga elemental. Un protn contiene dos quarks u y un quark d, mientrasque el neutrn contiene dos d y un u, en consonancia con la carga de ambos. Los quarks se mantienen unidosmediante la fuerza nuclear fuerte, mediada por gluones del mismo modo que la fuerza electromagntica estmediada por fotones. Adems de estas, existen otras partculas subatmicas en el modelo estndar: ms tipos dequarks, leptones cargados (similares al electrn), etc.

    El ncleo atmicoLos protones y neutrones de un tomo se encuentran ligados en el ncleo atmico, la parte central del mismo. Elvolumen del ncleo es aproximadamente proporcional al nmero total de nucleones, el nmero msico A,[6] lo cuales mucho menor que el tamao del tomo, cuyo radio es del orden de 105 fm o 1 ngstrm (). Los nucleones semantienen unidos mediante la fuerza nuclear, que es mucho ms intensa que la fuerza electromagntica a distanciascortas, lo cual permite vencer la repulsin elctrica entre los protones.[7]

    Los tomos de un mismo elemento tienen el mismo nmero de protones, que se denomina nmero atmico y serepresenta por Z. Los tomos de un elemento dado pueden tener distinto nmero de neutrones: se dice entonces queson istopos. Ambos nmeros conjuntamente determinan el nclido.El ncleo atmico puede verse alterado por procesos muy energticos en comparacin con las reacciones qumicas.Los ncleos inestables sufren desintegraciones que pueden cambiar su nmero de protones y neutrones emitiendoradiacin. Un ncleo pesado puede fisionarse en otros ms ligeros en una reaccin nuclear o espontneamente.Mediante una cantidad suficiente de energa, dos o ms ncleos pueden fusionarse en otro ms pesado.En tomos con nmero atmico bajo, los ncleos con una cantidad distinta de protones y neutrones tienden adesintegrarse en ncleos con proporciones ms parejas, ms estables. Sin embargo, para valores mayores del nmeroatmico, la repulsin mutua de los protones requiere una proporcin mayor de neutrones para estabilizar el ncleo.[8]

    Nube de electrones

    Los cinco primeros orbitales atmicos.

    Los electrones en el tomo son atrados por losprotones a travs de la fuerza electromagntica.Esta fuerza los atrapa en un pozo de potencialelectrosttico alrededor del ncleo, lo que hacenecesaria una fuente de energa externa paraliberarlos. Cuanto ms cerca est un electrn delncleo, mayor es la fuerza atractiva, y mayor portanto la energa necesaria para que escape.

    Los electrones, como otras partculas, presentan simultneamente propiedades de partcula puntual y de onda, ytienden a formar un cierto tipo de onda estacionaria alrededor del ncleo, en reposo respecto de este. Cada una deestas ondas est caracterizada por un orbital atmico, una funcin matemtica que describe la probabilidad deencontrar al electrn en cada punto del espacio. El conjunto de estos orbitales es discreto, es decir, puedeenumerarse, como es propio en todo sistema cuntico. La nube de electrones es la regin ocupada por estas ondas,visualizada como una densidad de carga negativa alrededor del ncleo.Cada orbital corresponde a un posible valor de energa para los electrones, que se reparten entre ellos. El principio de exclusin de Pauli prohbe que ms de dos electrones se encuentren en el mismo orbital. Pueden ocurrir transiciones entre los distintos niveles de energa: si un electrn absorbe un fotn con energa suficiente, puede saltar a un nivel superior; tambin desde un nivel ms alto puede acabar en un nivel inferior, radiando el resto de la energa en un fotn. Las energas dadas por las diferencias entre los valores de estos niveles son las que se observan en las lneas

  • tomo 3

    espectrales del tomo.

    Propiedades atmicas

    MasaLa mayor parte de la masa del tomo viene de los nucleones, los protones y neutrones del ncleo. Tambincontribuyen en una pequea parte la masa de los electrones, y la energa de ligadura de los nucleones, en virtud de laequivalencia entre masa y energa. La unidad de masa que se utiliza habitualmente para expresarla es la unidad demasa atmica (u). Esta se define como la doceava parte de la masa de un tomo neutro de carbono-12 libre, cuyoncleo contiene 6 protones y 6 neutrones, y equivale a 1,66 10-27 kg aproximadamente. En comparacin el protn yel neutrn libres tienen una masa de 1,007 y 1,009 u. La masa de un tomo es entonces aproximadamente igual alnmero de nucleones en su ncleo el nmero msico multiplicado por la unidad de masa atmica. El tomoestable ms pesado es el plomo-208, con una masa de 207,98 u.[9]

    En qumica se utiliza tambin el mol como unidad de masa. Un mol de tomos de cualquier elemento equivalesiempre al mismo nmero de estos (6,022 1023), lo cual implica que un mol de tomos de un elemento con masaatmica de 1 u pesa aproximadamente 1 gramo. En general, un mol de tomos de un cierto elemento pesa de formaaproximada tantos gramos como la masa atmica de dicho elemento.

    TamaoLos tomos no estn delimitados por una frontera clara, por lo que su tamao se equipara con el de su nubeelectrnica. Sin embargo, tampoco puede establecerse una medida de esta, debido a las propiedades ondulatorias delos electrones. En la prctica, se define el radio atmico estimndolo en funcin de algn fenmeno fsico, como lacantidad y densidad de tomos en un volumen dado, o la distancia entre dos ncleos en una molcula.Los diversos mtodos existentes arrojan valores para el radio atmico de entre 0,5 y 5 . Dentro de la tabla peridicade los elementos, el tamao de los tomos tiende a disminuir a lo largo de un periodo una fila, para aumentarsbitamente al comienzo de uno nuevo, a medida que los electrones ocupan niveles de energa ms altos.[10]

    Las dimensiones del tomo son miles de veces ms pequeas que la longitud de onda de la luz (400-700 nm) por loque estos no pueden ser observados utilizando instrumentos pticos. En comparacin, el grosor de un cabellohumano es equivalente a un milln de tomos de carbono. Si una manzana fuera del tamao de la Tierra, los tomosen ella seran tan grandes como la manzana original.[11]

    Niveles de energaUn electrn ligado en el tomo posee una energa potencial inversamente proporcional a su distancia al ncleo y designo negativo, lo que quiere decir que esta aumenta con la distancia. La magnitud de esta energa es la cantidadnecesaria para desligarlo, y la unidad usada habitualmente para expresarla es el electrnvoltio (eV). En el modelomecanocuntico solo hay un conjunto discreto de estados o niveles en los que un electrn ligado puede encontrarsees decir, enumerables, cada uno con un cierto valor de la energa. El nivel con el valor ms bajo se denomina elestado fundamental, mientras que el resto se denominan estados excitados.Cuando un electrn efecta una transicin entre dos estados distintos, absorbe o emite un fotn, cuya energa esprecisamente la diferencia entre los dos niveles. La energa de un fotn es proporcional a su frecuencia, as que cadatransicin se corresponde con una banda estrecha del espectro electromagntico denominada lnea espectral.

  • tomo 4

    Un ejemplo de lneas de absorcin en un espectro

    Cada elemento qumico posee un espectrode lneas caracterstico. Estas se detectancomo lneas de emisin en la radiacin delos tomos del mismo. Por el contrario, si sehace pasar radiacin con un espectro defrecuencias continuo a travs de estos, losfotones con la energa adecuada sonabsorbidos. Cuando los electrones excitadosdecaen ms tarde, emiten en direcciones aleatorias, por lo que las frecuencias caractersticas se observan como lneasde absorcin oscuras. Las medidas espectroscpicas de la intensidad y anchura de estas lneas permite determinar lacomposicin de una sustancia.

    Algunas lneas espectrales se presentan muy juntas entre s, tanto que llegaron a confundirse con una solahistricamente, hasta que fue descubierta su subestructura o estructura fina. La causa de este fenmeno se encuentraen las diversas correcciones a considerar en la interaccin entre los electrones y el ncleo. Teniendo en cuenta tansolo la fuerza electrosttica, ocurre que algunas de las configuraciones electrnicas pueden tener la misma energaaun siendo distintas. El resto de pequeos efectos y fuerzas en el sistema electrn-ncleo rompe esta redundancia odegeneracin, dando lugar a la estructura fina. Estos incluyen las correcciones relativistas al movimiento de electrn,la interaccin de su momento magntico con el campo elctrico y con el ncleo, etc.[12]

    Adems, en presencia de un campo externo los niveles de energa se ven modificados por la interaccin del electrncon este, en general produciendo o aumentando la divisin entre los niveles de energa. Este fenmeno se conocecomo efecto Stark en el caso de un campo elctrico, y efecto Zeeman en el caso de un campo magntico.Las transiciones de un electrn a un nivel superior ocurren en presencia de radiacin electromagntica externa, queprovoca la absorcin del fotn necesario. Si la frecuencia de dicha radiacin es muy alta, el fotn es muy energticoy el electrn puede liberarse, en el llamado efecto fotoelctrico.Las transiciones a un nivel inferior pueden ocurrir de manera espontnea, emitiendo la energa mediante un fotnsaliente; o de manera estimulada, de nuevo en presencia de radiacin. En este caso, un fotn entrante apropiadoprovoca que el electrn decaiga a un nivel con una diferencia de energa igual a la del fotn entrante. De este modo,se emite un fotn saliente cuya onda asociada est sincronizada con la del primero, y en la misma direccin. Estefenmeno es la base del lser.

    Interacciones elctricas entre protones y electronesAntes del experimento de Rutherford la comunidad cientfica aceptaba el modelo atmico de Thomson, situacinque vari despus de la experiencia de Ernest Rutherford. Los modelos posteriores se basan en una estructura de lostomos con una masa central cargada positivamente rodeada de una nube de carga negativa.[13]

    Este tipo de estructura del tomo llev a Rutherford a proponer su modelo en que los electrones se moveranalrededor del ncleo en rbitas. Este modelo tiene una dificultad proveniente del hecho de que una partcula cargadaacelerada, como sera necesario para mantenerse en rbita, radiara radiacin electromagntica, perdiendo energa.Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al tomo de Rutherfordllevan a que en un tiempo del orden de 1010 s, toda la energa del tomo se habra radiado, con la consiguiente cadade los electrones sobre el ncleo.[14]

  • tomo 5

    Historia de la teora atmicaEl concepto de tomo existe desde la Antigua Grecia propuesto por los filsofos griegos Demcrito, Leucipo yEpicuro, sin embargo, no se gener el concepto por medio de la experimentacin sino como una necesidad filosficaque explicara la realidad, ya que, como proponan estos pensadores, la materia no poda dividirse indefinidamente,por lo que deba existir una unidad o bloque indivisible e indestructible que al combinarse de diferentes formascreara todos los cuerpos macroscpicos que nos rodean.[15] El siguiente avance significativo no se realiz hasta queen 1773 el qumico francs Antoine-Laurent de Lavoisier postul su enunciado: La materia no se crea ni sedestruye, simplemente se transforma. La ley de conservacin de la masa o ley de conservacin de la materia;demostrado ms tarde por los experimentos del qumico ingls John Dalton quien en 1804, luego de medir la masade los reactivos y productos de una reaccin, y concluy que las sustancias estn compuestas de tomos esfricosidnticos para cada elemento, pero diferentes de un elemento a otro.[16]

    Luego en 1811, el fsico italiano Amedeo Avogadro, postul que a una temperatura, presin y volumen dados, ungas contiene siempre el mismo nmero de partculas, sean tomos o molculas, independientemente de la naturalezadel gas, haciendo al mismo tiempo la hiptesis de que los gases son molculas poliatmicas con lo que se comenz adistinguir entre tomos y molculas.[17]

    El qumico ruso Dmtri Ivnovich Mendelyev cre en 1869 una clasificacin de los elementos qumicos en ordencreciente de su masa atmica, remarcando que exista una periodicidad en las propiedades qumicas. Este trabajo fueel precursor de la tabla peridica de los elementos como la conocemos actualmente.[18]

    La visin moderna de su estructura interna tuvo que esperar hasta el experimento de Rutherford en 1911 y el modeloatmico de Bohr. Posteriores descubrimientos cientficos, como la teora cuntica, y avances tecnolgicos, como elmicroscopio electrnico, han permitido conocer con mayor detalle las propiedades fsicas y qumicas de lostomos.[19]

    Evolucin del modelo atmico

    Los elementos bsicos de la materia son tres.

    La concepcin del tomo que se ha tenido a lo largo de la historiaha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados en elcampo de la fsica y la qumica. A continuacin se har unaexposicin de los modelos atmicos propuestos por los cientficosde diferentes pocas. Algunos de ellos son completamenteobsoletos para explicar los fenmenos observados actualmente,pero se incluyen a manera de resea histrica.

    Modelo de Dalton

    Fue el primer modelo atmico con bases cientficas, fue formulado en 1808 por John Dalton, quien imaginaba a lostomos como diminutas esferas.[20] Este primer modelo atmico postulaba:

    La materia est formada por partculas muy pequeas llamadas tomos, que son indivisibles y no se puedendestruir.

    Los tomos de un mismo elemento son iguales entre s, tienen su propio peso y cualidades propias. Los tomos delos diferentes elementos tienen pesos diferentes.

    Los tomos permanecen sin divisin, aun cuando se combinen en las reacciones qumicas. Los tomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.

  • tomo 6

    Cuadro general de las partculas, quarks y leptones.

    Tamao relativo de las diferentes partculas atmicas.

    Los tomos de elementos diferentes se pueden combinar enproporciones distintas y formar ms de un compuesto.

    Los compuestos qumicos se forman al unirse tomos de dos oms elementos distintos.

    Sin embargo desapareci ante el modelo de Thomson ya que noexplica los rayos catdicos, la radioactividad ni la presencia de loselectrones (e-) o protones(p+).

    Diferencia entre los bariones y los mesones.

    Diferencia entre fermiones y bosones.

  • tomo 7

    Modelo de Thomson

    Modelo atmico de Thomson.

    Luego del descubrimiento del electrn en 1897 por Joseph JohnThomson, se determin que la materia se compona de dos partes,una negativa y una positiva. La parte negativa estaba constituidapor electrones, los cuales se encontraban segn este modeloinmersos en una masa de carga positiva a manera de pasas en unpastel (de la analoga del ingls plum-pudding model) o uvas engelatina. Posteriormente Jean Perrin propuso un modelomodificado a partir del de Thomson donde las pasas (electrones)se situaban en la parte exterior del pastel (la carga positiva).

    Para explicar la formacin de iones, positivos y negativos, y lapresencia de los electrones dentro de la estructura atmica,Thomson ide un tomo parecido a un pastel de frutas. Una nubepositiva que contena las pequeas partculas negativas (loselectrones) suspendidos en ella. El nmero de cargas negativas erael adecuado para neutralizar la carga positiva. En el caso de que el tomo perdiera un electrn, la estructura quedarapositiva; y si ganaba, la carga final sera negativa. De esta forma, explicaba la formacin de iones; pero dej sinexplicacin la existencia de las otras radiaciones.

    Modelo de Rutherford

    Modelo atmico de Rutherford.

    Este modelo fue desarrollado por el fsico Ernest Rutherford a partir delos resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento deRutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thomson,ya que mantiene que el tomo se compone de una parte positiva y unanegativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la partepositiva se concentra en un ncleo, el cual tambin contiene virtualmentetoda la masa del tomo, mientras que los electrones se ubican en unacorteza orbitando al ncleo en rbitas circulares o elpticas con unespacio vaco entre ellos. A pesar de ser un modelo obsoleto, es lapercepcin ms comn del tomo del pblico no cientfico.

    Rutherford predijo la existencia del neutrn en el ao 1920, por esa raznen el modelo anterior (Thomson), no se habla de ste.

    Por desgracia, el modelo atmico de Rutherford presentaba varias incongruencias: Contradeca las leyes del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas

    mediante datos experimentales. Segn las leyes de Maxwell, una carga elctrica en movimiento (en este caso elelectrn) debera emitir energa constantemente en forma de radiacin y llegara un momento en que el electrncaera sobre el ncleo y la materia se destruira. Todo ocurrira muy brevemente.

    No explicaba los espectros atmicos.

  • tomo 8

    Modelo de Bohr

    Modelo atmico de Bohr.

    Este modelo es estrictamente un modelo del tomo de hidrgenotomando como punto de partida el modelo de Rutherford, NielsBohr trata de incorporar los fenmenos de absorcin y emisin delos gases, as como la nueva teora de la cuantizacin de la energadesarrollada por Max Planck y el fenmeno del efectofotoelctrico observado por Albert Einstein.

    El tomo es un pequeo sistema solar con un ncleo en el centroy electrones movindose alrededor del ncleo en rbitas biendefinidas. Las rbitas estn cuantizadas (los e- pueden estar soloen ciertas rbitas) Cada rbita tiene una energa asociada. La ms externa es la de

    mayor energa. Los electrones no radian energa (luz) mientras permanezcan en

    rbitas estables. Los electrones pueden saltar de una a otra rbita. Si lo hace desde una de menor energa a una de mayor energa

    absorbe un cuanto de energa (una cantidad) igual a la diferencia de energa asociada a cada rbita. Si pasa de unade mayor a una de menor, pierde energa en forma de radiacin (luz).

    El mayor xito de Bohr fue dar la explicacin al espectro de emisin del hidrgeno. Pero solo la luz de esteelemento. Proporciona una base para el carcter cuntico de la luz, el fotn es emitido cuando un electrn cae de unarbita a otra, siendo un pulso de energa radiada.Bohr no pudo explicar la existencia de rbitas estables y para la condicin de cuantizacin.Bohr encontr que el momento angular del electrn es h/2 por un mtodo que no puede justificar.

    Modelo de Schrdinger

    Densidad de probabilidad de ubicacin de unelectrn para los primeros niveles de energa.

    Despus de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturalezaondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por ErwinSchrdinger en 1926, se actualiz nuevamente el modelo del tomo.

    En el modelo de Schrdinger se abandona la concepcin de loselectrones como esferas diminutas con carga que giran en torno alncleo, que es una extrapolacin de la experiencia a nivelmacroscpico hacia las diminutas dimensiones del tomo. En vez deesto, Schrdinger describe a los electrones por medio de una funcinde onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presenciaen una regin delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad seconoce como orbital. La grfica siguiente muestra los orbitales para losprimeros niveles de energa disponibles en el tomo de hidrgeno.

  • tomo 9

    Modelo de DiracEl modelo de Dirac usa supuestos muy similares al modelo de Schrdinger aunque su punto de partida es unaecuacin relativista para la funcin de onda, la ecuacin de Dirac. El modelo de Dirac permite incorporar de manerams natural el espn del electrn. Predice niveles energticos similares al modelo de Schrdinger proporcionando lascorrecciones relativistas adecuadas.

    Modelos posterioresTras el establecimiento de la ecuacin de Dirac, la teora cuntica evolucion hasta convertirse propiamente en unateora cuntica de campos. Los modelos surgidos a partir de los aos 1960 y 1970 permitieron construir teoras de lasinteracciones de los nucleones. La vieja teora atmica qued confinada a la explicacin de la estructura electrnicaque sigue siendo explicada de manera adecuada mediante el modelo de Dirac complementado con correccionessurgidas de la electrodinmica cuntica. Debido a la complicacin de las interacciones fuertes slo existen modelosaproximados de la estructura del ncleo atmico. Entre los modelos que tratan de dar cuenta de la estructura delncleo atmico estn el modelo de la gota lquida y el modelo de capas.Posteriormente, a partir de los aos 1960 y 1970, aparecieron evidencias experimentales y modelos tericos quesugeran que los propios nucleones (neutrones, protones) y mesones (piones) que constituyen el ncleo atmicoestaran formados por constituyentes ferminicos ms elementales denominados quarks. La interaccin fuerte entrequarks entraa problemas matemticos complicados, algunos an no resueltos de manera exacta. En cualquier casolo que se conoce hoy en da deja claro que la estructura del ncleo atmico y de las propias partculas que forman elncleo son mucho ms complicadas que la estructura electrnica de los tomos. Dado que las propiedades qumicasdependen exclusivamente de las propiedades de la estructura electrnica, se considera que las teoras actualesexplican satisfactoriamente las propiedades qumicas de la materia, cuyo estudio fue el origen del estudio de laestructura atmica.

    Notas y referencias

    Notas[1] A excepcin del hidrgeno-1, el nico nclido estable sin neutrones.[2] tomo (http:/ / lema. rae. es/ drae/ ?val=tomo), en Diccionario de la Lengua Espaola (22 ed.). Real Academia Espaola (2001).

    Consultado el 20 de julio de 2009.[4] Harrison (2003:123139).[5][5] Este es el radio de la distribucin de carga observada en los nucleones. Vase .[6] La frmula exacta es 1,12 3A fm. Vase .[7][7] .[8][8] .[9] (Recopilado por el National Nuclear Data Center). Citan tambin como estable el bismuto-209, pero existe evidencia de que es inestable.

    Vase[10][10] Para el radio atmico, vase .[12][12] Un estudio de los efectos responsables de la estructura fina e hiperfina en los tomos hidrogenoides puede encontrarse en .[13] Antonio Raada(1990), Dinmica Clsica. Madrid, Alianza Editorial, S. A. 84-206-8133-4[14] B.H. Bransden and C.J. Joachain (1992), Physics of Atomos and Molecules. Harlow-Essex-England, Longman Group Limited.

    0-582-44401-2[15] presocraticos/Atomistas/atomis.html Filsofos Presocrticos: Atomistas, Leucipo y Demcrito (http:/ / www. paginasobrefilosofia. com/

    html/ bachi2/ presocraticos/ apuntes)[16] Protagonistas de la revolucin:Lavoisier, A.L. (http:/ / www. uv. es/ bertomeu/ revquim/ persona/ 1. HTM)[17] Amedeo Avogadro (http:/ / www. ildiogene. it/ EncyPages/ Ency=Avogadro. html) (en italiano)[18] Elements and Atoms: Chapter 12: Mendeleev's First Periodic Table (http:/ / web. lemoyne. edu/ ~giunta/ EA/ MENDELEEVann. HTML)

    (en ingls)[19] Experimento de Rutherford (http:/ / www. deciencias. net/ simulaciones/ quimica/ atomo/ rutherford. htm)[20][20] Rincn Arce, lvaro (1983) ABC de Qumica Primer Curso, Editorial Herrero, Mxico, ISBN: 968-420-294-6.

  • tomo 10

    Referencias

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    CERN/ public. web. cern. ch/ Public/ Content/ Chapters/ AboutCERN/ WhyStudyPrtcles/ UniverseBricks/UniverseBricks-es. html). Material divulgativo del CERN.

    Enlaces externos

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  • Fuentes y contribuyentes del artculo 11

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