ATOMOS Y MOLECULAS

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Murray Gell-Mann

George Zweig

ATOMOS Y MOLECULAS

Murray Gell-Mann (1929-actualidad) y George Zweig (1937- actualidad)

Estructura interna del átomo

En los años 60 estos autores de forma independiente proponen que protones y electrones están hechos de quarks . Al principio eran partículas especulativas , pero luego mediante aceleradores de partículas se corroboro que dentro de protones y neutrones habían tres partículas más pequeñas. Existen 6 tipos de quarks: up, douw, charm, strange, top y bottom. Los quarks siempre se encuentran en grupos llamados hadrones (de 2 o 3 quarks) y estos se conocen como mesones y bariones .

James Chadwick (1891-1974)

El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas elementales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba. Fuera del núcleo atómico, los neutrones son inestables, teniendo una vida media de 14.7 minutos (879,4 ± 0,6 s);2 cada neutrón libre se descompone en un electrón, un antineutrino electrónico y un protón. Su masa es muy similar a la del protón, aunque ligeramente mayor. El neutrón es necesario para la estabilidad de los núcleos atómicos a excepción del isótopo hidrógeno-1 que contiene solo un protón. En los núcleos con más de un protón, la fuerza de repulsión electrostática entre éstos tiende a desintegrarlos. La presencia de un número parecido de neutrones al de los protones aseguran estabilidad de tales núcleos ya que no tienen carga eléctrica pero proveen fuerzas atractivas adicionales a través de su participación en la fuerza fuerte. Por eso, la interacción nuclear fuerte es responsable de mantener estables los núcleos atómicos.

modelo atómico

Erwin Rudolf Alexander Schrodinger (1887-1961)

Modelo atómico

El modelo atómico de Schrödinger (1926) es un modelo cuántico no relativista. En este modelo los electrones se contemplaban originalmente como una onda estacionaria de materia cuya amplitud decaía rápidamente al sobrepasar el radio atómico. El modelo de Bohr funcionaba 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 solo giraban en órbitas circulares, al decir que también podían girar en órbitas elípticas más complejas y calculó los efectos relativistas

Louis Victor de Broglie (1892-1987)

Modelo atómico de L. de Broglie

Experimento de Davisson y Germer Los destacados físicos estadounidenses Clinton J. Davisson y Lester Germer confirmaron de forma experimental la teoría de la mecánica ondulatoria de De Broglie en 1927.

Louis de Broglie, presentó, en 1924, su tesis doctoral “Investigaciones sobre la teoría cuántica”, en la que aseveraba la dualidad onda-partícula de los electrones, sentando las bases de la mecánica ondulatoria. Posteriormente, en 1927, los enunciados de Broglie fueron demostrados experimentalmente por los científicos Clinton Davisson y Lester Germer. La teoría de onda de los electrones de Broglie se fundamenta en la propuesta de Einstein sobre las propiedades ondulatorias de la luz en longitudes de onda cortas. De Broglie anunció la posibilidad de que la materia tuviese un comportamiento similar al de la luz, y sugirió propiedades similares en partículas subatómicas como los electrones. De Broglie explicó el movimiento de los electrones alrededor del núcleo atómico teniendo en cuenta que cargas eléctricas y órbitas restringen la amplitud, longitud y frecuencia de la onda descrita por los electrones. La teoría de onda de los electrones de Broglie justificó el éxito del modelo atómico de Bohr para explicar el comportamiento del electrón único del átomo de hidrógeno.

Niels Henrik David Bohr (1885-1962)

Descubrimiento del protón 1914

modelo de Bohr

Modelo atómico de Bohr El modelo de Bohr establece que los átomos tienen diferentes configuraciones electrónicas en que los electrones se mueven en órbitas circulares alrededor del núcleo. El modelo de Bohr se parece al modelo planetario de Copérnico, los planetas describiendo órbitas circulares alrededor del Sol. En este caso, los electrones solo pueden orbitar por determinadas órbitas permitidas. Los radios de las órbitasDespués de las aportaciones científicas de John Dalton, Joseph Thomson y el modelo de Rutherford, Niels Henrik Bohr propuso el modelo atómico de Bohr en 1911. En otros modelos de átomos anteriores al modelo de Bohr, se afirmó que en el núcleo del átomo había protones cargados (+) y que circulaban electrones en órbitas circulares alrededor del núcleo. Bohr estudió el movimiento de los electrones que orbitan alrededor del núcleo en la teoría atómica. Los supuestos de la teoría de Bohr En 1913, Niels Bohr propuso la teoría de Bohr utilizando las líneas espectrales del átomo de hidrógeno y la teoría cuántica de Planck. A la luz de esta información, los postulados de Bohr se pueden resumir de la siguiente manera: Los electrones de un átomo se mueven en órbitas a cierta distancia del núcleo. Cada estado estable tiene una energía constante. A cualquier nivel energético estable, el electrón se mueve en una órbita circular. Estas órbitas se denominan niveles de energía o capas. Mientras el electrón está en uno de sus estados estacionarios, el átomo no emite luz (radiación). Sin embargo, cuando pasa de un nivel de energía alto a un nivel de energía más bajo, emite un cuantos de luz igual a la diferencia de energía entre los niveles. Los niveles estables en los que es posible el movimiento de electrones se designan con letras de la K a la Q. Cada órbita tiene electrones con distintos niveles de energía obtenida que después se tiene que liberar y por esa razón el electrón va saltando de una órbita a otra hasta llegar a una que tenga el espacio y nivel adecuado.

Ernest Rutherford (1871-1937)

A demás Rutherford predijo la existencia del neutrón en el año 1920 .

Modelo del átomo

El modelo atómico presenta como característica que: El átomo consiste de un núcleo central cargado positivamente. La masa del átomo está concentrada en el núcleo. Alrededor del núcleo existe un espacio vacío donde los electrones giran en diferentes órbitas.

Sir Joseph John Thomson (1856-1940)

Descubrimiento del electrón 1897

Thomson realizó una serie de experimentos en tubos de rayos catódicos, que le condujeron al descubrimiento de los electrones. Thomson utilizó el tubo de Crookes en tres experimentos diferentes. Tercer experimento En su tercer experimento (1897), Thomson determinó la relación entre la carga y la masa de los rayos catódicos, al medir cuánto se desvían por un campo magnético y la cantidad de energía que llevan. Encontró que la relación carga/masa era más de un millar de veces superior a la del ion Hidrógeno, lo que sugiere que las partículas son muy livianas o muy cargadas. Las conclusiones de Thomson fueron audaces: los rayos catódicos estaban hechos de partículas que llamó "corpúsculos", y estos corpúsculos procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que significa que los átomos son, de hecho, divisibles. Thomson imaginó que el átomo se compone de estos corpúsculos en un mar lleno de carga positiva; a este modelo del átomo, atribuido a Thomson, se le llamó el modelo de pudín de pasas. En 1906 fue galardonado con el Premio Nobel de Física por su trabajo sobre la conducción de la electricidad a través de los gases. La imposibilidad de explicar que el átomo está formado por un núcleo compacto y una parte exterior denominada corteza implica que otros científicos como Ernest Rutherford o Niels Bohr continuasen con su investigación y establecieron otras teorías en las que los átomos tenían partes diferenciadas...

El modelo de Thomson es un modelo del átomo propuesto en el año 1904 por Joseph John Thomson. Este nuevo modelo atómico fue una evolución del modelo atómico de Dalton. Esta nueva teoría atómica de Thomson intentó explicar dos propiedades entonces conocidas de los átomos: Los electrones son partículas cargadas negativamente. Los átomos no tienen carga eléctrica neutra. El modelo de Thomson se ha comparado (pero no él mismo) con un postre británico: el pudín de pasas, de ahí el nombre de este modelo y tiene electrones rodeados por un volumen de carga positiva, muy parecido a "pasas" cargadas negativamente incrustadas en un "pudin" cargado positivamente

John Dalton 1766-1844

MODELO ATOMICO PROPUESTO

La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa e iguales propiedades. Los átomos de diferentes elementos tienen masa diferente. Comparando la masa de los elementos con los del hidrógeno tomado como la unidad, propuso el concepto de peso atómico relativo. Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. Por ejemplo: un átomo de carbono con uno de oxígeno forman monóxido de carbono (CO), mientras que dos átomos de oxígeno con uno de carbono, forman dióxido de carbono (CO2). Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos. Estos átomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reacción química, y nunca cambian. Los átomos pueden combinarse para formar compuestos químicos. Por ejemplo: los átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse y formar moléculas de agua (H2O). Los átomos se combinan para formar compuestos en relaciones numéricas simples. Por ejemplo: al formarse agua, la relación es de 2 a 1 (dos átomos de hidrógeno con un átomo de oxígeno)

Postulados principales

Democritos (460-370) y L. de Mileto 370

Aristóteles no creía en los átomos. Aristóteles propuso que todas las cosas en la Tierra están formadas mediante la combinación de tierra, agua, aire y fuego. La teoría de Aristóteles fue más popular que la teoría de Demócrito y estuvo en vigor hasta bien entrado el siglo XVIII.

Elementos por los que estaba compuesta la materia

La materia estaba formada por pequeñas partículas que llamaron átomos

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ATOMISMO

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