SEMANA #7

ACTIVIDAD INICIAL.

`El mal es la ausencia de Dios´ cuando dios esta ausente, la maldad se hace presente; muchas personas creen o se hacen la idea que ya que todo fue creado por dios, piensan que tambien el es la maldad, cuando solo eso es resultado de cuando se encuentra ausente.

MODELOS ATOMICOS

 Un modelo atómico es un diagrama conceptual o representación estructural de un átomo, cuyo fin es explicar sus propiedades y funcionamiento. Un modelo tiene el fin de asociar un concepto a un esquema o representación, en este caso del átomo, que es la más pequeña cantidad indivisible de materia.

  MODELO ATOMICO DE DEMOCRITO Y LEUCIPO.

Para el año 400 a. de C. Demócrito y Leucipo propusieron la primera teoría atómica llamada la "Discontinuidad de la Materia". Esta consistió en que la materia se podía dividir indeterminadamente en partículas cada vez más pequeñas hasta obtener unas diminutas e indivisibles, a las que Demócrito llamó átomos, las cuales constituyen a la materia. Así había átomos de oro, de agua, aire, rocas, etc.
A su vez a Leucipo y Demócrito de Abdera se les atribuye la fundación del atomismo mecanicista, según el cual la realidad está formada tanto por partículas infinitas, indivisibles, de formas variadas y siempre en movimiento, los átomos (ἄτομοι, s. lo que no puede ser dividido), como por el vacío.
La teoría atomística de Demócrito y Leucipo dice así:
Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incomprensibles e invisibles.
Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.
Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

Esta teoría, al igual que todas las teorías filosóficas griegas, no apoya sus postulados mediante experimentos, sino que se explica mediante razonamientos lógicos.
La teoría propuesta por Leucipo y Demócrito no tubo gran aceptación entre los filósofos griegos y romanos, así que el átomo fue olvidado ya que la teoría de que el universo estaba compuesto por cuatro elementos (tierra, agua, fuego y aire), resulto mucho más popular, aceptada y propagada por “eruditos”, como Aristóteles.

 

MODELO ATOMICO DE DALTON.

John Dalton, un físico, químico y meteorólogo inglés que propuso inicialmente la teoría atómica moderna.
La idea del átomo como lo presentó el filosofo griego Demócrito no tuvo gran aceptación e incluso a muchos científicos a lo largo de los siglos les pareció hasta ridícula. Sin embargo, en 1804, John Dalton, basado en las ideas de los Atomistas, según algunos historiadores, presentó un modelo atómico que finalmente tuvo resonancia en los físicos de la época.
Para empezar, Dalton era un científico y su modelo fue el resultado de las conclusiones de varios experimentos que realizó con gases. Con base en los resultados de sus investigaciones, Dalton pudo demostrar que los átomos realmente existen, algo que Demócrito solo había inferido, creando una de las teorías más importantes en la historia de la física moderna.

Principios básicos del modelo atómico de Dalton.

1. Toda la materia está hecha de átomos.
   Absolutamente todo lo que conocemos está hecho de átomos tanto en la tierra como en el universo conocido. Cada uno de los elementos está hecho de átomos.
2. Los átomos son indivisibles e indestructibles.
   Dalton pensaba que los átomos eran las partículas más pequeñas de la materia y eran químicamente indestructibles.
3. Todos los átomos de un elemento dado son idénticos .
   Para un elemento determinado, todos sus átomos tienen la misma masa y las mismas características.
4. Los átomos de diferentes elementos varían en masa y propiedades.
   Cada elemento tiene átomos de características y masa diferentes.
5. Los compuestos están formados por una combinación de dos o más tipos diferentes de átomos.
   Un compuesto determinado siempre tiene los mismos tipos de átomos combinados y en las mismas proporciones.
6. Una reacción química es una reorganización de átomos.
   Las reacciones químicas son el resultado de una separación, unión o reorganización de átomos. Sin embargo, los átomos de un elemento nunca cambian a átomos de otro elemento como resultado de una reacción química.

Consideraciones adicionales del Modelo de Dalton.

Adicionalmente a estos principios básicos, Dalton propuso que los átomos de dos elementos que interactúan entre sí para formar moléculas, obedecen la Ley de Conservación de la Masa. Lo que significa que el número y las clases de átomos que contienen las moléculas son iguales al número y tipo de átomos de los productos usados en la reacción química.

 MODELO ATOMICO DE THOMPSON

Sir Joseph John Thomson fue un científico británico que descubrió la primera partícula subatómica, el electrón.

Como consecuencia de este descubrimiento, y considerando que aún no se tenía evidencia del núcleo de átomo, Thomson pensó que los electrones se encontraban inmersos en una sustancia de carga positiva que contrarrestaba la carga negativa de los electrones, ya que los átomos tienen carga neutral. Algo semejante a tener una gelatina con pasas flotando adentro. Por este motivo a su modelo atómico se le conoció como el modelo del pudín con pasas.

En este modelo, Thompson aún llamaba a los electrones corpúsculos y consideraba que estaban dispuesto en forma no aleatoria, en anillos giratorios, sin embargo la parte positiva permanecía en forma indefinida.

Este modelo creado en 1904, nunca tuvo una aceptación académica generalizada y fue rápidamente descartado cuando en 1909 Geiger y Marsden hicieron el experimento de la lámina de oro.
En este experimento, estos científicos, también residentes de la universidad de Manchester y discípulos de Ernst Rutherford, hicieron pasar un haz de partículas alfa de Helio, a través de una lámina de oro. Las partículas alfa son iones de un elemento, o sea, núcleos sin electrones y por lo tanto con carga positiva.

El resultado fue que este haz se dispersaba al pasar por la lámina de oro, lo que hacía concluir que debía haber un núcleo con fuerte carga positiva que desviaba el haz. En el modelo atómico de Thomson, la carga positiva estaba distribuida en la “gelatina” que contenía los electrones por lo que un haz de iones debería pasar a través del átomo en ese modelo.

El descubrimiento del electrón también contravenía a una parte del modelo atómico de Dalton que consideraba que el átomo era indivisible, lo que impulsó a Thompson en pensar en el modelo del “pudín de ciruelas”.

Características del modelo atómico de Thomson.

1. Un átomo se asemeja a una esfera con materia de carga positiva y con electrones (partículas cargadas negativamente) presentes dentro de la esfera.
2. La carga positiva y negativa es igual en magnitud y, por lo tanto, un átomo no tiene carga en su conjunto y es eléctricamente neutro.
3. Para tener átomos con carga neutra, los electrones deberían estar inmersos en una sustancia con carga positiva.
4. Aunque no era parte explícita del modelo, este modelo no tenía núcleo atómico.

Al crear este modelo, Thomson abandonó su hipótesis anterior de “átomo nebular” en la que los átomos estaban compuestos de vórtices inmateriales. Como científico consumado, Thomson creó su modelo atómico en basado en las evidencias experimentales conocidas en su tiempo.

A pesar de que el modelo atómico de Thomson era inexacto, sentó las bases para los modelos posteriores más exitosos. Incluso, condujo a experimentos que pese a que demostraron su inexactitud, llevaron a nuevas conclusiones.

 MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD

Después del modelo de Thomson que consideraba que los electrones se encontraban en un medio de carga positiva, dos ayudantes de Rutherford, Geiger y Marsden, realizaron en 1909 un estudio conocido como “el experimento de la hoja de oro”, el cual demostró que el modelo del “pudín con pasas” de Thomson estaba equivocado ya que mostraron que el átomo tenía una estructura con una fuerte carga positiva.

Este experimento, diseñado y supervisado por Rutherford, condujo a conclusiones que terminaron en el modelo atómico de Rutherford presentado en 1911.

El Experimento de la Hoja de Oro.

Esta serie de experimentos fueron realizados entre 1909 y 1913 en los laboratorios de física de la Universidad de Manchester por un par de científicos, Hans Geiger y Ernest Marsden, colaboradores de Ernest Rutherford y bajo la supervisión del mismo.

La importancia de estos experimentos radica en el hecho que sus resultados y conclusiones condujeron a un nuevo y revolucionario modelo atómico.

 

El experimento consistía en bombardear con partículas alfa una lamina delgada de oro de 100 nm de espesor. Las partículas alfa eran iones, o sea átomos sin electrones por lo que solamente tenían protones y neutrones y en consecuencia una carga positiva. Si el modelo de Thomson era correcto, las partículas alfa atravesarían los átomos de oro en línea recta.

Para estudiar la deflexión causada a las partículas alfa, colocó un filtro fluorescente de sulfuro de zinc alrededor de la fina lámina de oro donde pudieron observar que aunque algunas partículas atravesaban los átomos de oro en línea recta, pero otras eran desviadas en direcciones aleatorias.

Conclusiones del Experimento

Los modelos atómicos anteriores consideraban que la carga positiva estaba distribuida uniformemente en el átomo, lo cual haría fácil atravesarla dado que su carga no sería tan fuerte en un punto determinado.

Los resultados inesperados del experimento, hicieron concluir a Rutherford que el átomo tenía un centro con una fuerte carga positiva que cuando un partícula alfa intentaba pasar era rechazada por esta estructura central.

Considerando la cantidad de partículas reflejadas y las que no lo eran, pudo determinar el tamaño de ese núcleo comparado con la órbita de los electrones a su alrededor y también pudo concluir que la mayor parte del espacio de un átomo está vacío.

Adicionalmente, algunas de las partículas alfa fueron desviadas por la lámina de oro en ángulos muy pequeños, y por lo tanto pudo concluir que la carga positiva en un átomo no está uniformemente distribuida. La carga positiva en un átomo se concentra en un volumen muy pequeño.

Finalmente, como muy pocas de las partículas alfa se desviaron hacia atrás, es decir, como si hubieran rebotado pudo deducir que el volumen ocupado por las partículas cargadas positivamente en un átomo es muy pequeño en comparación con el volumen total de un átomo.

En consecuencia de todos estos interesantes descubrimientos, fue evidente para Rutherford que el modelo atómico como se conocía estaba erróneo por lo que creó uno nuevo con las siguientes consideraciones:

Principios básicos del modelo atómico de Rutherford.

1. Las partículas con carga positiva se encuentran en un volumen muy pequeño comparado con el tamaño del átomo.
2. La mayor parte de la masa del átomo se encuentra en ese pequeño volumen central. Rutherford no lo llamó “núcleo” en sus papales iniciales pero lo hizo a partir de 1912.
3. Los electrones con carga eléctrica negativa, giran alrededor del núcleo.
4. Los electrones gira a altas velocidades alrededor del núcleo y en trayectorias circulares a las que llamó órbitas.
5. Tanto los electrones cargados negativamente como el núcleo con carga positiva se mantienen unidos por una fuerza de atracción electrostática.

 

MODELO ATOMICO DE BOHR

Aunque el modelo de Rutherford fue exitoso y revolucionario, tenía algunos conflictos con las leyes de Maxwell y con las leyes de Newton lo que implicaría que todos los átomos fueran inestables.

En el modelo de Rutherford, lo electrones en movimiento con carga eléctrica negativa deberían emitir radiación electromagnética de acuerdo a las leyes de Electromagnetismo, lo que haría que esa pérdida de energía hiciera que los electrones redujeran su órbita moviéndose en espiral hacia el centro hasta colapsar con el núcleo. El modelo de Bohr resolvió esta problemática indicando que los electrones orbitan alrededor del núcleo pero en ciertas orbitas permitidas con una energía específica proporcional a la constante de Planck.

Estas órbitas definidas se les refirió como capas de energía o niveles de energía. En otras palabras, la energía de un electrón dentro de un átomo no es continua, sino “cuantificada”. Estos niveles están etiquetados con el número cuántico n (n = 1, 2, 3, etc.) que según él podría determinarse usando la fórmula de Ryberg, una regla formulada en 1888 por el físico sueco Johannes Ryberg para describir las longitudes de onda de las líneas espectrales de muchos elementos químicos.
Este modelo de niveles de energía, significaba que los electrones solo pueden ganar o perder energía saltando de una órbita permitida a otra y al ocurrir esto, absorbería o emitiría radiación electromagnética en el proceso.
El modelo de Bohr era una modificación al modelo Rutherford, por lo que las características de un núcleo central pequeño y con la mayoría de la masa se mantenía. De la misma forma, los electrones orbitaban alrededor del núcleo similar a los planetas alrededor del sol aunque sus órbitas no son planas.

Principios básicos del modelo atómico de Bohr.

1. Las partículas con carga positiva se encuentran en un volumen muy pequeño comparado con el tamaño del átomo y contienen la mayor parte de la masa del átomo.
2. Los electrones con carga eléctrica negativa, giran alrededor del núcleo en órbitas circulares.
3. Los electrones orbitan el núcleo en órbitas que tienen un tamaño y energía establecidos. Por lo tanto, no existen en un estado intermedio entre las órbitas.
4. La energía de la órbita está relacionada con su tamaño. La energía más baja se encuentra en la órbita más pequeña. Cuanto más lejos esté el nivel de energía del núcleo, mayor será la energía que tiene.
5. Los niveles de energía tienen diferentes números de electrones. Cuanto menor sea el nivel de energía, menor será la cantidad de electrones que contenga, por ejemplo, el nivel 1 contiene hasta 2 electrones, el nivel 2 contiene hasta 8 electrones, y así sucesivamente.
6. La energía se absorbe o se emite cuando un electrón se mueve de una órbita a otra.

Consideraciones adicionales del Modelo atómico de Bohr.

Este modelo trataba de explicar la estabilidad de la materia que no tenían los modelos anteriores y los espectros de emisión y absorción discretos de los gases.
El modelo de Bohr fue el primero en introducir el concepto de cuantización lo que lo ubica como un modelo entre la mecánica clásica y la mecánica cuántica. Fue una mejora al modelo de Rutherford pero incorporando los descubrimientos de cuantización descubiertos por Max Planck unos años antes y las ideas de Albert Einstein.