¿QUE ES TEORÍA ATÓMICA?

En física y química, la teoría atómica es una teoría de la naturaleza de la materia, que afirma que está compuesta por pequeñas partículas llamadas átomos.

La teoría atómica comenzó hace miles de años como un concepto filosófico y fue en el siglo XIX cuando logró una extensa aceptación científica gracias a los descubrimientos en el campo de la estequiometría. Los químicos de la época creían que las unidades básicas de los elementos también eran las partículas fundamentales de la naturaleza y las llamaron átomos (de la palabra griega átomos  que significa "indivisible"). Sin embargo, a finales de aquel siglo, y mediante diversos experimentos con el electromagnetismo y la radiactividad, los físicos descubrieron que el denominado "átomo indivisible" era realmente un conglomerado de diversas partículas subatómicas (principalmente electrones, protones y neutrones), que pueden existir de manera separada. De hecho, en ciertos ambientes, como en las estrellas de neutrones, la temperatura extrema y la elevada presión impide a los átomos existir como tales. El campo de la ciencia que estudia las partículas fundamentales de la materia se denomina física de partículas.

y a continuación les mostramos un vídeo que explica breve mente la evolución de la teoría atómica

Antecedentes de la teoría atómica

a lo que conocemos ahora como la teoría atómica, tiene sus orígenes alrededor del siglo V antes de cristo, en el cual, los filósofos griegos creían que toda materia estaba formada por la combinación de cuatro elementos simples, estos eran: agua, fuego, tierra y aire.

Los Cuatro Elementos de los griegos. Diagrama común con dos cuadrados, donde el más pequeño se sobrepone. Las esquinas del más grande muestran los elementos, y las esquinas del menor representan las propiedades

perduraron a través de la Edad Media hasta el Renacimiento, influyendo profundamente en la cultura y el pensamiento europeo.

El concepto atómico de la materia surgió aproximadamente hace 450 años a.c., cuando el filósofo griego Leucipo afirmaba que la materia es discontinua porque estaría formada por partículas discretas indivisibles llamadas átomos (en griego “átomo” significa indivisible), que seria el limite de división de la materia, tal como se ilustra en la siguiente figura:

ejemplo de como de un objeto se llega de poco a poco a un punto indivisible llamado atomo

Demócrito (380 años a.c.), discípulo de Leucipo, sostenía que el elemento último de la realidad es el átomo, partícula eterna, indivisible, invisible y homogénea.

El es Demócrito

pese que fue un avance para alcanzar en el futuro la teoría atómica, todabia quedaba gran camino, pues, según esta teoría el grafito y el diamante estarían compuestos de dos tipos distintos de átomos  si bien hoy en día sabemos que ambos son compuestos a base de carbono.

el carbono de la izquierda tiene una estructura a la que se le conoce como diamante, y el de la derecha tiene la estructura que se conoce como grafito, pero ambos están formados por átomo del mismo elemento

JOHN DALTON

En 1803, mientras trataba de explicar su ley de presiones parciales, comenzó a formular su mayor contribución a la ciencia: la teoría atómica 

Los cinco puntos principales de la teoría atómica de Dalton

1. Los elementos están hechos de partículas diminutas llamadas átomos que son indestructibles e indivisibles: Las sustancias elementales no pueden descomponerse.
2. Todos los átomos de un determinado elemento son idénticos: Las sustancias, simples o compuestas, tienen siempre las mismas propiedades características.
3. Los átomos de un elemento son diferentes de las de cualquier otro elemento, los átomos de elementos diferentes se pueden distinguir unos de otros por sus respectivos pesos atómicos relativos
4. Los átomos de un elemento se combinan con los átomos de otros elementos para formar compuestos químicos, un compuesto dado siempre tiene el mismo número relativo de tipos de átomos: Los elementos no desaparecen al formarse un compuesto, pues se pueden recuperar por descomposición de éste.
5. Los átomos no se pueden crear ni dividir en partículas más pequeñas, ni se destruyen en el proceso químico. Una reacción química simplemente cambia la forma en que los átomos se agrupan.

E aquí un ejemplo de la molécula de agua representando sus átomos como en la teoría de Dalton

Joseph John Thomson

En 1897 descubrió una nueva partícula y demostró que ésta era aproximadamente mil veces más ligera que el hidrógeno. Esta partícula fue bautizada por Stoney con el nombre de electrón. Joseph John Thomson fue, por tanto, el primero que identificó partículas subatómicas y dio importantes conclusiones sobre esas partículas cargadas negativamente. Con el aparato que construyó obtuvo la relación entre la carga eléctrica y la masa del electrón.

Introduce la idea de que el átomo puede dividirse en las 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.

la imagen contiene las características eléctricas de un átomo, donde el pronton es positivo y se encuenta orbitando alderredor del núcleo, mientras en el centro los neutrones tienen una carga neutra, y los 

ERNEST RUTHERFORD

 DESCUBRIMIENTO DEL NUCLEO ATOMICO

 En 1909, Ernest Rutherford dirigió en su laboratorio de la universidad de Cambridge (Inglaterra) cierto experimento con la ayuda del físico alemán Hans Geiger (inventor del famoso “contador Geiger”, aparato para detectar materiales radioactivos) y el físico inglés recién graduado Ernest Marsden que consistió en: contra una lámina muy delgada de oro (pan de oro) cuyo espesor es de 0,0006 mm. Se lanzó rayos alfa, formado por partículas veloces de gran masa y con carga positiva, que eran núcleos de helio.

Se observó entonces que la gran mayoría de los rayos alfa atravesaban la lámina sin ninguna desviación. Sólo una cantidad muy pequeña de rayos alfa se desviaban con ángulos de desviación o dispersión variables (θ)

El hecho de que algunos rayos alfa incluso rebotaran sorprendió mucho a Rutherford, porque él pensaba que los rayos alfa atravesarían la lámina fina sin mayores desviaciones, según el modelo atómico propuesto por su maestro J.J. Thomson. Al referirse a este hecho en la conferencia hecha por Rutherford ante la Real Academia de Londres en 1911, afirmaba: “… esto era lo más increíble que me había ocurrido en la vida. Tan increíble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una hoja de papel de seda, se volviera y golpeara a uno…”

 este es el modelo atómico de Joseph Thomson donde se introducen los neutrones que se encuentran pegados a un núcleo con carga positiva

Explicación del Fenómeno: Rutherford logró explicar  brillantemente la dispersión de los rayos alfa en base a las siguientes conclusiones.

·         El átomo tiene una parte central llamado núcleo, diminuto de carga positiva, compacto o macizo y muy denso, debido a que casi la totalidad de la masa atómica se concentra en él.

·         El campo eléctrico generado por el núcleo es muy intenso y causa la desviación de rayos alfa mediante repulsión eléctrica.

·         el átomo es casi vacío, ya que los electrones, partículas de masa insignificante, ocupan espacios grandes cuando giran en torno al núcleo.

El modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza", constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo", muy pequeño, que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo.

Rutherford llegó a la conclusión de que la masa del átomo se concentraba en una región pequeña de cargas positivas que impedían el paso de las partículas alfa. Sugirió un nuevo modelo en el cual el átomo poseía un núcleo o centro en el cual se concentra la masa y la carga positiva, y que en la zona extra nuclear se encuentran los electrones de carga negativa.

Niels Bohr

La causa de que el electrón no radie energía en su órbita es, de momento, un postulado, ya que según la electrodinámica clásica una carga con un movimiento acelerado debe emitir energía en forma de radiación.

Para conseguir el equilibrio en la órbita circular, las dos fuerzas que siente el electrón: la fuerza coulombiana, atractiva, por la presencia del núcleo y la fuerza centrífuga, repulsiva por tratarse de un sistema no inercial, deben ser iguales en magnitud en toda la órbita.

A continuación vamos a conocer cuáles fueron los 3 postulados del modelo atómico de Bohr.

-       El electrón solo podrá girar en ciertas órbitas circulares de energía y radios determinados, y al moverse en ellas el electrón no radiará energía. En ellas la energía del electrón será constante.

-       En estas órbitas se cumplirá que el momento angular del electrón será múltiplo entero de h/2∏. Estas serán las únicas órbitas posibles.

-       El electrón solo emitirá energía cuando estando en una de estas órbitas pase a otra de menor energía.

Átomo de sodio representado con el modelo de bohr en el cual se muestran los orbitales

MODELO ATÓMICO DE SCHRÖDINGER

El modelo de Bohr funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno. En los espectros realizados para otros átomos se observaba que electrones de un mismo nivel energético tenían energías ligeramente diferentes. Esto no tenía explicación en el modelo de Bohr, y sugería que se necesitaba alguna corrección. La propuesta fue que dentro de un mismo nivel energético existían subniveles. La forma concreta en que surgieron de manera natural estos subniveles, fue incorporando órbitas elípticas y correcciones relativistas. Así, en 1916, Arnold Sommerfeld modificó el modelo atómico de Bohr, en el cual los electrones sólo giraban en órbitas circulares, al decir que también podían girar en órbitas elípticas más complejas y calculó los efectos relativistas.

Diagrama del modelo atomico de bohr

CARACTERÍSTICAS DEL MODELO DE SCHRÖDINGER

   

El modelo atómico de Schrödinger concebía originalmente los electrones como ondas de materia. Así la ecuación se interpretaba como la ecuación ondulatoria que describía la evolución en el tiempo y el espacio de dicha onda material. Más tarde Max Born propuso una interpretación probabilística de la función de onda de los electrones. Esa nueva interpretación es compatible con los electrones concebidos como partículas cuasi puntuales cuya probabilidad de presencia en una determinada región viene dada por la integral del cuadrado de la función de onda en una región. Es decir, en la interpretación posterior del modelo, éste era modelo probabilista que permitía hacer predicciones empíricas, pero en el que la posición y la cantidad de movimiento no pueden conocerse simultáneamente, por el principio de incertidumbre. Así mismo el resultado de ciertas mediciones no están determinadas por el modelo, sino sólo el conjunto de resultados posibles y su distribución de probabilidad.

ANEXOS

esto es todo por parte de una vision clara de los científicos y las contribuciones que hicieron a la teoría atómica  finalizamos con un vídeo del equipo que nos habla un poco mas de el atomo

eso mientras elaborábamos la exposición

esta es la exposición que tuvimos en clase para los compañeros

e imágenes de la exposición