EL ÁTOMO A TRAVES DEL TIEMPO
Los griegos fueron quienes por primera vez se preocuparon por indagar sobre la constitución íntima de la materia, aunque desde una perspectiva puramente teórica, pues no creían en la importancia de la experimentación.
Cerca del año 450 a. de C., Leucipo y su discípulo, Demócrito, propusieron que la materia estaba constituida por pequeñas partículas a las que llamaron átomos, palabra que significa indivisible.
Los postulados del atomismo griego establecían que:
Cerca del año 450 a. de C., Leucipo y su discípulo, Demócrito, propusieron que la materia estaba constituida por pequeñas partículas a las que llamaron átomos, palabra que significa indivisible.
Los postulados del atomismo griego establecían que:
- Los átomos son sólidos.
- Entre los átomos sólo existe el vacío.
- Los átomos son indivisibles y eternos.
- Los átomos de diferentes cuerpos difieren entre sí por su forma, tamaño y distribución espacial.
- Las propiedades de la materia varían según el tipo de átomos y como estén agrupados.
TEORIA ATOMICA DE DALTON
La teoría atómico-molecular clásica tiene por base la teoría atómica de Dalton. Existe entre estas dos teorías algunas diferencias fundamentales. Para Dalton, la partícula más pequeña de una sustancia era el átomo. Si la sustancia era simple, Dalton hablaba de "átomos simples"; por ejemplo de cloro, de hidrogeno, etc. Si la sustancia era compuesta, Dalton hablaba de “átomos compuestos"; por ejemplo de agua. En realidad, los "átomos" de Dalton, son las partículas que nosotros llamamos moléculas Los siguientes postulados, son los que constituyen la teoría atómico-molecular clásica:
1 - Toda la materia es discreta y está formada por partículas pequeñas, definidas e indestructibles denominadas átomos, que son indivisibles por los métodos químicos ordinarios,
2 - Los átomos de un mismo elemento son iguales y tienen las mismas propiedades; los átomos de elementos distintos son diferentes y tienen propiedades también diferentes
3 - Las moléculas se forman por la unión de un número entero de átomos del mismo o de distintos elementos, en relaciones numéricas simples. (1:1; 2:1; 3:2; etc.)
En el siguiente ejemplo se representa la formación de una molécula de cloro Cl2, a partir de dos átomos de cloro: relación numérica 1:1
1 - Toda la materia es discreta y está formada por partículas pequeñas, definidas e indestructibles denominadas átomos, que son indivisibles por los métodos químicos ordinarios,
2 - Los átomos de un mismo elemento son iguales y tienen las mismas propiedades; los átomos de elementos distintos son diferentes y tienen propiedades también diferentes
3 - Las moléculas se forman por la unión de un número entero de átomos del mismo o de distintos elementos, en relaciones numéricas simples. (1:1; 2:1; 3:2; etc.)
En el siguiente ejemplo se representa la formación de una molécula de cloro Cl2, a partir de dos átomos de cloro: relación numérica 1:1
En el siguiente ejemplo se representa la formación de una molécula de oxigeno O2 y una de hidrógeno H2:
En el siguiente ejemplo se representa la formación de dos moléculas de agua, a partir de una molécula de oxígeno y dos de hidrógeno, relación numérica 2:1
4 - Las sustancias simples y compuestas están constituidas por moléculas.
5 - Las moléculas de una misma sustancia son iguales en todos sus aspectos y distintas a las de otras sustancias,
6 – Las moléculas de las sustancias simples están formadas por átomos iguales (del mismo elemento). Cuando el número de átomos que forma las moleculares una sustancia simple es uno, la molécula de esta sustancia se identifica con el átomo del elemento correspondiente.
7 - Las moléculas de las sustancias compuestas están formadas por átomos de por lo menos dos elementos diferentes. El número de átomos de cada elemento que interviene en la formación de una molécula de una misma sustancia compuesta, es el mismo para todas las moléculas de la misma sustancia.
5 - Las moléculas de una misma sustancia son iguales en todos sus aspectos y distintas a las de otras sustancias,
6 – Las moléculas de las sustancias simples están formadas por átomos iguales (del mismo elemento). Cuando el número de átomos que forma las moleculares una sustancia simple es uno, la molécula de esta sustancia se identifica con el átomo del elemento correspondiente.
7 - Las moléculas de las sustancias compuestas están formadas por átomos de por lo menos dos elementos diferentes. El número de átomos de cada elemento que interviene en la formación de una molécula de una misma sustancia compuesta, es el mismo para todas las moléculas de la misma sustancia.
MODELO ATÓMICO DE THOMSON
Posteriormente, en el año 1897 se descubre el electrón, una de las partículas subatómicas que conforma el átomo. En 1898 Thomson propuso un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia de dicha partícula subatómica. Su modelo era estático, ya que suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo, y que el conjunto era eléctricamente neutro.
El modelo de Thomson era parecido a un pastel de frutas: los electrones estaban incrustados en una masa esférica de carga positiva. La carga negativa total de los electrones era la misma que la carga total positiva de la esfera, por lo que dedujo que el átomo era neutro.
Thomson también explicó la formación de iones, tanto positivos como negativos.
Cuando el átomo pierde algún electrón, la estructura queda positiva y se forman iones positivos; pero si el átomo gana algún electrón, la estructura queda negativa y se forman iones negativos.
El modelo de Thomson era parecido a un pastel de frutas: los electrones estaban incrustados en una masa esférica de carga positiva. La carga negativa total de los electrones era la misma que la carga total positiva de la esfera, por lo que dedujo que el átomo era neutro.
Thomson también explicó la formación de iones, tanto positivos como negativos.
Cuando el átomo pierde algún electrón, la estructura queda positiva y se forman iones positivos; pero si el átomo gana algún electrón, la estructura queda negativa y se forman iones negativos.
MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD
Tras el descubrimiento del Protón, Rutherford formuló su modelo atómico.
En 1911, Rutherford empleó las partículas alfa para determinar la estructura interna de la materia. A partir de ese experimento dedujo que:
Rutherford dedujo que:
En 1911, Rutherford empleó las partículas alfa para determinar la estructura interna de la materia. A partir de ese experimento dedujo que:
- La mayoría de las partículas atraviesan la lámina sin desviarse (99,9%).
- Algunas partículas se desvían (0,1%).
- Núcleo: aquí se concentra casi la totalidad de la masa del átomo, y tiene carga positiva.
- Corteza: está formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares (sistema solar en miniatura)
Rutherford dedujo que:
- La materia está casi vacía; el núcleo es 100.000 veces más pequeño que el radio del átomo.
- La mayoría de las partículas alfa no se desvían porque pasan por la corteza, y no por el núcleo.
- Las que pasan cerca del núcleo se desvían porque son repelidas.
- Cuando el átomo suelta electrones, el átomo se queda con carga negativa, convirtiéndose en un ion negativo; pero si, por el contrario, el átomo gana electrones, la estructura será positiva y el átomo se convertirá en un ion negativo.
- El átomo es estable.
MODELO ATÓMICO DE BOHR
Tras el descubrimiento del neutrón, en 1913 Böhr intentó mejorar el modelo atómico de Rutherford aplicando las ideas cuánticas de Planck a su modelo. Para realizar su modelo atómico se valió del átomo de hidrógeno; describió el átomo de hidrógeno con un protón como núcleo y con un electrón girando a su alrededor. Las nuevas ideas sobre la cubanización de la energía son las siguientes:
- El átomo está cuantizado, ya que solo puede poseer unas pocas y determinadas energías.
- El electrón gira en unas órbitas circulares alrededor del núcleo, y cada órbita es un estado estacionario que va asociado a un número natural, "n" (núm. cuántico principal), y toma valores del 1 al 7.
- Así mismo, cada nivel "n" está formado por distintos subniveles, "l". Y a su vez, éstos se desdoblan en otros (efecto Zeeman), "m". Y por último, hay un cuarto núm. cuántico que se refiere al sentido, "s".
- Los niveles de energía permitidos son múltiplos de la constante de planck.
- Cuando un electrón pasa de un nivel de energía a otro, se absorbe o se emite energía. Cuando el electrón está en n=1 se dice que está en el nivel fundamental (nivel de mínima energía); al cambiar de nivel el electrón absorbe energía y pasa a llamarse electrón excitado.
- Böhr situó a los electrones en lugares exactos del espacio.
- Es el modelo planetario de Böhr.
Modelo Mecano - Cuántico
Es el modelo actual; fue expuesto en 1925 por Heisenberg y Schrödinger.
Aspectos característicos:
Dualidad onda-partícula: Broglie propuso que las partículas materiales tienen propiedades ondulatorias, y que toda partícula en movimiento lleva una onda asociada.
Principio de indeterminación: Heisenberg dijo que era imposible situar a un electrón en un punto exacto del espacio.
Las ecuaciones del modelo mecano-cuántico describen el comportamiento de los electrones dentro del átomo, y recogen su carácter ondulatorio y la imposibilidad de predecir sus trayectorias exactas.
Así establecieron el concepto de orbital, región del espacio del átomo donde la probabilidad de encontrar un electrón es muy grande.
Características de los orbitales:
Aspectos característicos:
Dualidad onda-partícula: Broglie propuso que las partículas materiales tienen propiedades ondulatorias, y que toda partícula en movimiento lleva una onda asociada.
Principio de indeterminación: Heisenberg dijo que era imposible situar a un electrón en un punto exacto del espacio.
Las ecuaciones del modelo mecano-cuántico describen el comportamiento de los electrones dentro del átomo, y recogen su carácter ondulatorio y la imposibilidad de predecir sus trayectorias exactas.
Así establecieron el concepto de orbital, región del espacio del átomo donde la probabilidad de encontrar un electrón es muy grande.
Características de los orbitales:
- La energía está cuantizada.
- Lo que marca la diferencia con el modelo de Böhr es que este modelo no determina la posición exacta del electrón, sino la mayor o menor probabilidad.
- Dentro del átomo, el electrón se interpreta como una nube de carga negativa, y dentro de esta nube, en el lugar en el que la densidad sea mayor, la probabilidad de encontrar un electrón también será mayor.
- El comportamiento de los electrones dentro del átomo se describe a través de los números cuánticos
- Los números cuánticos se encargan del comportamiento de los electrones, y la configuración electrónica de su distribución.
- Y por último, dada la cantidad de elementos, se necesitaba una clasificación. Hoy en día se utiliza la Tabla Periódica, aunque le precedieron muchos otras propuestas. En la Tabla Periódica los elementos se clasifican según el número atómico.
El modelo cuántico es el modelo atómico más actualizado y el que se considera más exacto. Es un modelo matemático muy complejo que se basa en la ecuación de Schrodinger. En este modelo se sigue considerando que en el átomo hay un núcleo central formado por protones (+) y neutrones; y alrededor de este núcleo se mueven los electrones (-). Pero los electrones no se mueven en órbitas como postulaba el modelo de Bohr, sino en un esquema más complicado que se resume a continuación:
En un átomo hay niveles que se designan con números: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
En cada nivel hay subniveles que se designan con letras: s, p, d, f.
El nivel 1 tiene subnivel s.
El nivel 2 tiene subniveles s, p.
El nivel 3 tiene subniveles s, p, d.
El nivel 4 tiene subniveles s, p, d, f.
El nivel 5 tiene subniveles s, p, d, f.
El nivel 6 tiene subniveles s, p, d.
El nivel 7 tiene subniveles s, p.
En cada subnivel hay orbitales (no es lo mismo que órbitas).
Un subnivel s tiene 1 orbital.
Un subnivel p tiene 3 orbitales.
Un subnivel d tiene 5 orbitales.
Un subnivel f tiene 7 orbitales.
En cada orbital van los electrones. Sólo puede haber un máximo de 2 electrones por cada orbital. Por lo tanto:
Un subnivel s puede tener hasta 2 electrones.
Un subnivel p puede tener hasta 6 electrones.
Un subnivel d puede tener hasta 10 electrones.
Un subnivel f puede tener hasta 14 electrones.
El orden en que los electrones van ocupando los niveles y subniveles en un átomo está dado por el siguiente esquema denominado “Principio de construcción progresiva” o "Regla de las diagonales":
En un átomo hay niveles que se designan con números: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
En cada nivel hay subniveles que se designan con letras: s, p, d, f.
El nivel 1 tiene subnivel s.
El nivel 2 tiene subniveles s, p.
El nivel 3 tiene subniveles s, p, d.
El nivel 4 tiene subniveles s, p, d, f.
El nivel 5 tiene subniveles s, p, d, f.
El nivel 6 tiene subniveles s, p, d.
El nivel 7 tiene subniveles s, p.
En cada subnivel hay orbitales (no es lo mismo que órbitas).
Un subnivel s tiene 1 orbital.
Un subnivel p tiene 3 orbitales.
Un subnivel d tiene 5 orbitales.
Un subnivel f tiene 7 orbitales.
En cada orbital van los electrones. Sólo puede haber un máximo de 2 electrones por cada orbital. Por lo tanto:
Un subnivel s puede tener hasta 2 electrones.
Un subnivel p puede tener hasta 6 electrones.
Un subnivel d puede tener hasta 10 electrones.
Un subnivel f puede tener hasta 14 electrones.
El orden en que los electrones van ocupando los niveles y subniveles en un átomo está dado por el siguiente esquema denominado “Principio de construcción progresiva” o "Regla de las diagonales":
En el siguiente link encontraras mas información de la estructura atómica.
ESTRUCTURA ATOMICA
ESTRUCTURA ATOMICA