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TEORÍA ATÓMICA DE DALTON
Enunció la primera teoría atómica. Decía que la materia está formada por átomos; los átomos de un mismo elemento poseen las mismas propiedades físicas y químicas; los átomos de distintos elementos poseen propiedades distintas; los compuestos químicos se forman por la unión de átomos, denominándose compuestos. -
RAYOS CATÓDICOS
Descubiertos al estudiar la conductividad eléctrica de los gases. Consistía en introducir una pequeña muestra de gas en un tubo de vidrio al vacío provisto de dos electrodos metálicos, cuando se aplicaba electricidad entre las dos placas, el tubo se iluminaba. Cuando en el interior del tubo se conseguía suficiente vacío, la luz se reducía a una fluorescencia en la zona del ánodo. Goldestein la denominó rayos catódicos, y Crookes determinó que eran orginados por una radiación invisible del cátodo -
DESCUBRIMIENTO DE LOS PROTONES
Se encontró una nueva radiación, en los tubos de descarga que se movía en sentido contrario a los rayos catódicos, los rayos canales. Esta radiación se desvía por los campos eléctricos y magnéticos.
Cuando el hidrógeno estaba en el tubo se producía un catión más pequeño cuya carga coincide con la del electrón, pero de signo opuesto. A ésto, Ruitherford le denominó "protón" y demostró que también eran componentes en todos los átomos y determinaría la masa y la carga de nuevas partículas. -
DESCUBRIMIENTO DE LA RADIACTIVIDAD
Becquerel descubrió la existencia de unos rayos emitidos por minerales de uranio, que eran capaces de atravesar la materia, igual que los rayos X. Sin embargo, estas emisiones se producian de forma ilimitada y en todas las direcciones. Más tarde, Marie Curie llamó a este fenómeno "radioactividad". -
MODELO ATÓMICO DE THOMSON
Por el descubrimiento de la radiactividad, se demostró que los átomos estaban formados por partículas a las que Thomson denominó "electrón", poseen carga negativa y son las partículas más pequeñas de la naturaleza.
Propuso un nuevo modelo atómico donde los átomos son esferas de carga positiva incrustada en ella se encuentra los electrones, en un número suficiente para neutralizar la carga positiva. Con este modelo se pudo explicar el fenómeno que ocurre en los tubos de rayos catódicos. -
ORÍGENES DE LA TEORÍA CUÁNTICA
Planck, para explicar la radiación del cuerpo negro tuvo que apartarse de las leyes físicas. Para ello, supuso que los electrones que componen las paredes del cuerpo negro oscilaban con una frecuencia característica. Estas oscilaciones hace posible que los electrones absorban o emitan radiación electromagnética a dicha frecuencia, caracterizada con una energía. Pero esta energía solo puede tomar múltiplos de una cantidad de ella llamada cuanto. -
ESPECTROS ATÓMICOS
Una de las propiedades de la luz es que cuando un haz de luz pasa a través de un prisma, se descompone en distintos colores. A este fenómeno se le denomina dispersión de la luz y al conjunto de colores espectro visible, cada uno de los colores es un tipo de radiación electromagnética con una longitud de onda y una frecuencia determinadas.
Los espectros atómicos ocurren cuando absorben una radiación electromagnética al pasar por la muestra o bien cuando dicha muestra emite radiación absorbida. -
EFECTO FOTOELÉCTRICO
El efecto fotoeléctrico es el fenómeno en el que se observa la
emisión de electrones cuando la luz incidía sobre la superficie del
metal, no pudiéndose explicar con las leyes de la Física clásica.
Einstein pudo explicar el efecto fotoeléctrico basándose en la ecuación de Planck, es decir, sugirió que la luz estaba formada por cuantos de energía, que denominó fotones, cuya energía venía dada por la ecuación de Planck. -
EXPERIMENTO DE RUTHERFORD
El experimento, que se realizó gracias al descubrimiento de la radiactividad, se basó en bombardear una lámina de oro con partículas alfa. Lo esperado, según el modelo de Thomson, era que todas las partículas la atravesaran sin desviarse, sin embargo, unas se desviaron y otra mínima proporción rebotaron. -
MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD
Al no poderse explicar lo que ocurrió en el experimento mediante el modelo atómico de Thomson, Rutherford propuso un nuevo modelo. Determinó que el átomo estaba formado por dos partes: el núcleo y la corteza. La mayor parte de la masa y la carga positiva se localiza en el núcleo; los electrones orbitan a su alrededor cuyo número coincide con el de los protones. Sin embargo, calculaba la masa del átomo teoricamente, se obtenían valores mucho más elevados de los obtenidos experimentalmente. -
LIMITACIONES DEL MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD
El modelo atómico de Rutherford proponía que el electrón giraba
alrededor del núcleo. Según la Física clásica, cualquier carga en
movimiento emite energía, por tanto según este modelo, el átomo
sería inestable pues el electrón acabaría precipitándose sobre el
núcleo, y evidentemente eso no sucede. -
MODELO ATÓMICO DE BOHR
Bohr enuncia un nuevo modelo atómico considerando que el electrón gira alrededor del núcleo solo en unas órbitas circulares permitidas (órbitas estacionarias) con una energía fija y definida, es decir, sin emitir ni absorber energía. El electrón situado en una órbita estacionaria tienen un contenido de energía constante para cada órbita; si el electrón salta de una órbita de mayor energía a otra de menor, emite una radiación electromagnética. Así podía explicar los espectros atómicos. -
LIMITACIONES DEL MODELO DE BOHR
Sin embargo, Bohr no podía explicar, por su modelo, los espectros de átomos más complejos ni los de los sometidos a campos electromagnéticos; es decir, solo explicaba el espectro del átomo de hidrógeno. Además, mezclaba ideas e la física clásica con ideas cuánticas. Las propiedades de los electrones no podían explicarse mediante las teorías clásicas como Bohr había hecho. -
MODELO ATÓMICO DE BOHR-SOMMERFIELD
Posteriormente, se descubrió que algunas rayas espectrales del espectro del hidrógeno eran dobletes o tripletes, para poder explicarlo, Sommerfield consideró que habría una órbita circular pero también cabrían órbitas elípticas, con el núcleo situado en uno de sus focos. Otro fenómeno que no podía explicar el modelo de Bohr era que si el espectro se realizaba dentro de un campo magnético, aparecían nuevos desdoblamientos. El modelo atómico de Somerfield permite justificar algunos de ellos. -
LIMITACIONES DEL MODELO DE BOHR-SOMMERFIELD
Este modelos tampoco podía explicar los espectros de átomos polielectrónicos; además considera que los movimientos de los electrones son periódicos, por lo que no considera aquellas situaciones en los que los movimientos no lo son. Tampoco puede explicar la velocidad con la que se produce la transición de un nivel electrónico a otro. -
NATURALEZA DUAL DE LA LUZ
Esta dualidad se debe a que no se podía explicar el efecto fotoeléctrico si no se consideraba a la luz como partículas ni algunos experimentos si no se consideraba como onda.
Según la física clásica esta dualidad sería incompatible, pero desde la física cuántica ambos modelos son necesarios. Louis de Broglie propone que las partículas que viajan con velocidades próximas a las de la luz presentan una naturaleza dual.
Más tarde, Davisson obtuvo de forma experimental difracción con electrones. -
NÚMEROS CUÁNTICOS
La ecuación de Schrödinger tiene infinitas soluciones. Cada una se identifica con tres números cuánticos (n, l y m).
n , nos informa acerca del tamaño del orbital y la energía que posee.
l, nos informa acerca de la forma del orbital y se corresponde con los subniveles de energía del modelo de Bohr Sommerfeld.
m, nos informa acerca de la orientación del orbital en el espacio.
Además, el átomo posee un momento angular intrínseco denominado de spin (número s), cuyos valores son -1/2 y 1/2. -
PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI
A partir de observaciones experimentales, Pauli estableció que en un mismo átomo no pueden existir dos electrones con los valores de los cuatro números cuánticos iguales. Por tanto, cada orbital puede contener dos electrones con spines contrarios, es decir, decimos que estos están apareados. -
ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER
Schödinger enunció la mecánica ondulatoria, basada en la naturaleza ondulatoria del electrón. Si puede comportarse como una onda podrá describir una función matemática.
Mediante la ecuación de Schrödinguer se obtienen una serie de soluciones que describen posibles estados de energía para los electrones del átomo.
Más tarde, Max Born realiza una interpretación probabilística de la función determinando que las posiciones y las velocidades de cada partícula se pueden estimar pero no asegurar. -
REGLA DE HUND
Según Hund, los electrones entran lo más desapareados posible al llenar orbitales de la misma energía. Este principio está relacionado con la repulsión entre electrones, será mayor cuando dos electrones ocupan el mismo orbital que cuando están en orbitales separados. Un subnivel semilleno tiene asociado una estabilidad adicional. -
PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE
El Principio de incertidumbre nos proporciona unos límites para la información que podemos conocer de un objeto cuántico. Fue enunciado por Werner Heisenberg quien afirmó la imposibilidad de determinar con precisión la posición y la cantidad de movimiento de una partícula porque para poder hacerlo se necesita que un fotón con pequeña longitud onda incida en los electrones, como consecuencia se origina una desviación en su trayectoria introduciendo un error en la medida. -
CONCEPTO DE ORBITAL
Una consecuencia del Principio de Incertidumbre es no poder localizar al electrón en el átomo, no tiene sentido hablar de órbita. Por esto se define el concepto de orbital, como la región del espacio en la que hay una gran probabilidad de encontrar al electrón. En el modelo mecano cuántico, el movimiento del electrón se considera una nube de carga negativa alrededor del núcleo, es más densa en las zonas donde hay más probabilidad de encontrar al electrón. -
MODELO MECÁNICO CUÁNTICO
Es el antecedente al modelo atómico actual, basado en el principio de incertidumbre y la ecuación de Schrödinger, dice que:
El átomo solamente puede existir en determinados estados energéticos.
El cambio de energía en un átomo, se lleva acabo por emisión o absorción de un fotón de energía igual al cambio energético experimentado.
Los estados energéticos permitidos para el átomo se distinguen entre sí mediante cuatro valores determinados llamados números cuánticos.
Orbitales atómicos. -
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
La distribución de los electrones en los orbitales atómicos recibe el nombre de configuración electrónica. El llenado de orbitales de electrones serán desde los orbitales con menor contenido energético a los de mayor (Principio de Aufbau), así se minimiza la energía del átomo.
Este llenado de los orbitales también se rige por el principio de exclusión de Pauli (A partir del cual podemos determinar que el máximo número de electrones en un determinado nivel viene dado por 2n^2) y la regla de Hund. -
DESCUBRIMIENTO DEL NEUTRÓN
Estas partículas fueron descubiertas por Chadwick, fue un descubrimiento muy difícil pues al no tener carga no sufrían desviaciones por parte de los campos eléctricos y electromagnéticos. Fueron observados por primera vez cuando se bombardearon con partículas alfa átomos de berilio. Si reenunciamos el modelo de Rutherford, podemos decir que en el núcleo se encuentran protones y neutrones siendo la mayoría de la masa. En la corteza se encuentran los electrones, que orbitan alrededor del núcleo. -
MAGNITUDES ATÓMICAS E ISÓTOPOS
Con el descubrimiento de los neutrones, se pudieron definir las magnitudes atómicas e isótopos.
De las magnitudes hay que nombrar al número atómico (número de protones que tiene el núcleo de un átomo) y el número másico (el número de protones y neutrones que tienen los núcleos atómicos).
Los isótopos son átomos del mismo elemento con mismo número atómico pero distinto número másico (mismo número de protones pero distinto número de neutrones). -
EL GATO DE SCHRÖDINGER
Es un experimento teórico que consiste en introducir un gato junto con un bote de gas venenoso en una caja. Al terminar, la probabilidad de que el gato esté muerto es del 50%, la misma de que el gato esté vivo.
Mientras que en la descripción clásica el gato estará vivo o muerto antes de que abramos la caja, en la descripción cuántica el sistema se encuentra en una superposición de los estados posibles hasta que interviene el observador.
Así quiso explicar la propiedad dual de los electrones.
