Modelos Atómicos

Inicio del Átomo • Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego

Demócrito consideró que la materia estaba constituidapor pequeñísimas partículas que no podían ser divididasen otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículasátomos, que en griego quiere decir "indivisible".

• Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia nofueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieronde transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de losátomos fuera tomada de nuevo en consideración.

• Demócrito atribuyo a los átomos las cualidades de sereternos, inmutables e indivisibles.

Modelos Atómicos

• Empezamos por Demócrito, después de 2200años ya que la idea fue retomada prosiguió…

• Por John Dalton. formulado en 1808

• Por Joseph John Thomson, propuesta en 1904

• Por Ernest Rutherford realizado en 1911

• Por Niels Bohr, propuesto en 1913

• Para terminar el descubrimiento del nuevomodelo atómico

Modelo de John Dalton

• Introduce la idea de la discontinuidad de lamateria, es decir, esta es la primera teoríacientífica que considera que la materia estádividida en átomos

Postulados de Dalton • Los postulados básicos de esta teoría atómica son:1. La materia está dividida en unas partículas indivisibles e

inalterables, que se denominan átomos.2. Actualmente, se sabe que los átomos sí pueden dividirse y

alterarse.3. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí

(presentan igual masa e iguales propiedades).4. Actualmente, es necesario introducir el concepto de isótopos:

átomos de un mismo elemento, que tienen distinta masa, yesa es justamente la característica que los diferencia entre sí.

5. Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa ydistintas propiedades.

6. Los compuestos se forman cuando los átomos se unen entre sí,en una relación constante y sencilla.

7. Al suponer que la relación numérica entre los átomos era lamás sencilla posible, Dalton asignó al agua la formula HO,al amoníaco la formula NH, etc.

Modelo Atómico de J.J Thomson

• Introduce la idea de que el átomo puede dividirse enlas llamadas partículas fundamentales:

• Electrones, con carga eléctrica negativa• Protones, con carga eléctrica positiva• Neutrones, sin carga eléctrica y con una masa

mucho mayor que la de electrones y protones.

• Thomson considera al átomo como una gran esferacon carga eléctrica positiva, en la cual se distribuyenlos electrones como pequeños granitos (de formasimilar a las pepitas de una sandía).

• Thomson suponía que los electrones se distribuía de unaforma uniforme alrededor del átomo, conocido estemodelo como Pastel de pasas, es la teoría de estructuraatómica, Thomson descubre el electrón antes que sedescubrirse el protón y el neutrón.

• Pensaba que los electrones, distribuidos uniformementealrededor del átomo, en distintas ocasiones, en vez deuna sopa de las cargas positivas, se postulaba con unanube de carga positiva, en 1906 Thomson fue premiadocon el novel de física por este descubrimiento

• Thomson: también explicó la forma de los iones, tantopositivos como negativos

Modelo atómico de Rutherford.

• En 1911, Rutherford introduce el modelo planetario, que es elmás utilizado aún hoy en día. Considera que el átomo se divideen:

• un núcleo central, que contiene los protones y neutrones (ypor tanto allí se concentra toda la carga positiva y casi toda lamasa del átomo)

• una corteza, formada por los electrones, que giran alrededordel núcleo en órbitas circulares, de forma similar a como losplanetas giran alrededor del Sol.

• Los experimentos de Rutherford demostraron que el núcleo esmuy pequeño comparado con el tamaño de todo el átomo: elátomo está prácticamente hueco.

• Rutherford, basándose en los resultados obtenidos en susexperimentos de bombardeo de láminas delgadas de metales,estableció el llamado modelo atómico de Rutherford omodelo atómico nuclear.

• Como en un diminuto sistema solar, los electrones giranalrededor del núcleo, igual que los planetas alrededor del Sol.Los electrones están ligados al núcleo por la atraccióneléctrica entre cargas de signo contrario

• El modelo atómico de Rutherford postulaba que los electronesorbitaban en un espacio vacío alrededor de unaminúscula carga, situada en el centro del átomo. Esta teoríatropezó con varios problemas que, al intentar explicarlos,llevó al descubrimiento de nuevos hechos y teorías

¿Cómo es el Modelo de Bohr?

• Bohr supuso que el átomo solo puede tenerciertos niveles de energía definidos.Bohr establece así, que los electrones solopueden girar en ciertas órbitas de radiosdeterminados. Estas órbitas son estacionarias,en ellas el electrón no emite energía: la energíacinética del electrón equilibra exactamente laatracción electrostática entre las cargas opuestasde núcleo y electrón.

Hipótesis de Bohr

• En 1913 formuló una hipótesis sobre la estructuraatómica en la que estableció tres postulados:

¤ El electrón no puede girar en cualquier órbita, sino sóloen un cierto número de órbitas estables. En el modelo deRutherford se aceptaba un número infinito de órbitas.

¤ Cuando el electrón gira en estas órbitas no emite energía.

¤ Cuando un átomo estable sufre una interacción, comopuede ser el impacto de un electrón o el choque con otroátomo, uno de sus electrones puede pasar a otra órbitaestable o ser arrancado del átomo.

Postulados

• 1) El electrón se puede mover solo en determinadas orbitascaracterizadas por su radio

• 2) Cuando el electrón se encuentra en dichas órbitas, el sistema noabsorbe ni emite energía ( orbitas estacionarias )

• 3) Al suministrarle al átomo energía externa, el electrón puede pasar o"excitarse" a un nivel de energía superior, correspondiente a una órbitade mayor radio

• 4) Durante la caída del electrón de un nivel de mayor energía (másalejado del núcleo) a uno de menor energía (más cerca del núcleo) selibera o emite energía.

• 5) Al pasar el electrón de un nivel a otro se absorbe o se libera un cuantode energía cuyo valor está relacionado con la frecuencia absorbida oemitida según:

El Modelo Atómico

• Es un modelo clásico del átomo, pero fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos postulados antes ya mencionados.

• Fue propuesto en 1913 para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos.

• Diagrama del Modelo Atómico de Bohr

El átomo de hidrógeno según el

modelo atómico de Bohr

¤ El átomo de hidrógeno tiene un núcleo con unprotón.

¤ El átomo de hidrógeno tiene un electrón queestá girando en la primera órbita alrededor delnúcleo. Esta órbita es la de menor energía.

¤ Si se le comunica energía a este electrón, saltarádesde la primera órbita a otra de mayor energía.cuando regrese a la primera órbita emitiráenergía en forma de radiación luminosa.

Nuevo Modelo Atómico

• El modelo atómico actual llamado "modelo orbital" o "cuántico - ondulatorio" se basa en:

• La dualidad onda-corpúsculo: Louis de Broglie.(1924) postula que el electrón y toda partícula material en movimiento tienen un comportamiento ondulatorio. Las propiedades ondulatorias y corpusculares de la materia se relacionan mediante:

Historia del surgimiento del

Nuevo Modelo Atómico • En 1916, Arnold Sommerfeld modifica el modelo atómico

de Bohr, en el cual los electrones sólo giraban en órbitas circulares, al decir que también podían girar en órbitas elípticas.

• Esto dio lugar a un nuevo número cuántico: "El número cuántico acimutal o secundario", que determina la forma de los orbitales, se lo representa con la letra "l" y toma valores que van desde 0 hasta n-1.

• Siendo h la constante de Planck y p el momento lineal de la partícula.

• El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) establece la imposibilidad de determinar simultáneamente y con precisión la posición y el momento lineal de una partícula en un momento dado. Ya no se po­dría decir dónde se encontraría con exactitud una partícula, como máximo se podría llegar a precisar el punto en dónde se hallaría con mayor probabilidad.

• "Es imposible determinar simultáneamente y con exactitud, la posición y la velocidad del electrón".

• Los modelos atómicos de Bohr y de Sommerfeldnacieron de la combinación de aspectos de lamecánica clásica newtoniana con aspectos de lateoría cuántica de Planck, constituyendo lateoría cuántica antigua.

• La imposibilidad de abordar el mundo subatómicocon los principios de la mecánica clásica condujo alfracaso de ambos modelos y al desarrollo, en lasegunda década del siglo XX, de una nuevamecánica cuántica.

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