Modelo Atómico de Bohr: Características, Postulados y Números Cuánticos, Diapositivas de Química

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ESTRUCTURA

ESTRUCTURA

ATÓMICA

ATÓMICA

ÁTOMO

ÁTOMO

Concepto

Concepto

. Si bien etimológicamente la palabra átomo . Si bien etimológicamente la palabra átomo

significa “sin división”, lo que haría pensar que constituye

significa “sin división”, lo que haría pensar que constituye

la última parte en que se divide la materia, lo cual no es

la última parte en que se divide la materia, lo cual no es

verdad porque ahora se comprueba que el átomo si se

verdad porque ahora se comprueba que el átomo si se

divide en fracciones más pequeñas como protones,

divide en fracciones más pequeñas como protones,

neutrones, electrones, quartz, aunque en las reacciones

neutrones, electrones, quartz, aunque en las reacciones

químicas actúan como unidades indivisibles.

químicas actúan como unidades indivisibles.

Se define al átomo como “La última porción de un cuerpo

Se define al átomo como “La última porción de un cuerpo

simple que conserva todas las propiedades del mismo”.

simple que conserva todas las propiedades del mismo”.

Los átomos se combinan químicamente para formar

Los átomos se combinan químicamente para formar

moléculas. Un átomo consta de un núcleo con electrones

moléculas. Un átomo consta de un núcleo con electrones

a su alrededor.

a su alrededor.

EVOLUCION DE LA

EVOLUCION DE LA

ESTRUCTURA DEL ATOMO

ESTRUCTURA DEL ATOMO

Modelo Dalton

Modelo Dalton

. 1766 - 1844 El inglés John Dalton . 1766 - 1844 El inglés John Dalton

manifestó que el átomo tenía la forma de una esfera

manifestó que el átomo tenía la forma de una esfera

compacta de tamaño y masas diferentes que no podían

compacta de tamaño y masas diferentes que no podían

ser divididos. Que cada átomo era contenido de cada

ser divididos. Que cada átomo era contenido de cada

substancia. En 1808 fue el primero en precisar la teoría

substancia. En 1808 fue el primero en precisar la teoría

de los griegos y con las antiguas ideas y los modernos

de los griegos y con las antiguas ideas y los modernos

conocimientos propuso los siguientes principios que

conocimientos propuso los siguientes principios que

explican, mejor las transformaciones químicas:

explican, mejor las transformaciones químicas:

Modelo de Dalton

Los postulados básicos de esta teoría atómica son:

Los postulados básicos de esta teoría atómica son:

La materia está dividida en unas partículas indivisibles e

La materia está dividida en unas partículas indivisibles e

inalterables, que se denominan átomos.

inalterables, que se denominan átomos.

2. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos
3. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos

entre sí (presentan igual masa e iguales propiedades).

entre sí (presentan igual masa e iguales propiedades).

3. Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y
4. Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y

distintas propiedades.

distintas propiedades.

4. Los compuestos se forman cuando los átomos se unen
5. Los compuestos se forman cuando los átomos se unen

entre sí, en una relación constante y sencilla.

entre sí, en una relación constante y sencilla.

Las insuficiencias del modelo son las siguientes:

Las insuficiencias del modelo son las siguientes:

1. Se sabe que los átomos sí pueden dividirse y alterarse.
2. Se sabe que los átomos sí pueden dividirse y alterarse.
3. Las Experiencias de Thomson.
4. Las Experiencias de Thomson.

Características del Modelo

Características del Modelo

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

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

partículas fundamentales:

partículas fundamentales:

.Electrones, con carga eléctrica negativa

.Electrones, con carga eléctrica negativa

.Protones, con carga eléctrica positiva

.Protones, con carga eléctrica positiva

.Neutrones, sin carga eléctrica y con una masa mucho mayor que

.Neutrones, sin carga eléctrica y con una masa mucho mayor que

la de electrones y protones.

la de electrones y protones.

Thomson considera al átomo como una gran esfera con carga

Thomson considera al átomo como una gran esfera con carga

eléctrica positiva, en la cual se distribuyen los electrones como

eléctrica positiva, en la cual se distribuyen los electrones como

pequeños granitos (de forma similar a las pepitas de una sandía).

pequeños granitos (de forma similar a las pepitas de una sandía).

Las insuficiencias del modelo son las siguientes:

Las insuficiencias del modelo son las siguientes:

• El átomo no es macizo ni compacto como suponía Thomson, es
• El átomo no es macizo ni compacto como suponía Thomson, es

prácticamente hueco y el núcleo es muy pequeño comparado con

prácticamente hueco y el núcleo es muy pequeño comparado con

el tamaño del átomo, según demostró E. Rutherford en sus

el tamaño del átomo, según demostró E. Rutherford en sus

experiencias.

experiencias.

Modelo de Rutherford

Modelo de Rutherford

. 1922, el científico

. 1922, el científico

inglés manifestó no encontrarse de acuerdo

inglés manifestó no encontrarse de acuerdo

en el modelo de Thompson y propone un

en el modelo de Thompson y propone un

nuevo modelo por el cual el átomo estaba

nuevo modelo por el cual el átomo estaba

formado de 2 partes: el núcleo central y una

formado de 2 partes: el núcleo central y una

envoltura con capas concéntricas en las

envoltura con capas concéntricas en las

cuales estaban partículas negativas que

cuales estaban partículas negativas que

giraban alrededor del núcleo. El modelo es

giraban alrededor del núcleo. El modelo es

comparado al Sistema Planetario donde el sol

comparado al Sistema Planetario donde el sol

es el núcleo y los planetas que giran

es el núcleo y los planetas que giran

a su alrededor, la envoltura.

a su alrededor, la envoltura.

Insuficiencias

Insuficiencias del modelo de Rutherford:

del modelo de Rutherford:

1- Se contradecía con las leyes del electromagnetismo de

1- Se contradecía con las leyes del electromagnetismo de

Maxwell, las cuales estaban ampliamente comprobadas

Maxwell, las cuales estaban ampliamente comprobadas

mediante numerosos datos experimentales. Según las

mediante numerosos datos experimentales. Según las

leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento

leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento

(como es el electrón) debería emitir energía

(como es el electrón) debería emitir energía

continuamente en forma de radiación, con lo que llegaría

continuamente en forma de radiación, con lo que llegaría

un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la

un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la

materia se destruiría; esto debería ocurrir en un tiempo

materia se destruiría; esto debería ocurrir en un tiempo

muy breve.

muy breve.

2- No explicaba los espectros atómicos.

2- No explicaba los espectros atómicos.

Modelo de Bohr

Modelo de Bohr

Si los electrones se mueven permanentemente en

Si los electrones se mueven permanentemente en

órbitas concéntricas alrededor del núcleo, ellos

órbitas concéntricas alrededor del núcleo, ellos

tendrían que ir perdiendo velocidad y energía hasta

tendrían que ir perdiendo velocidad y energía hasta

que serán atraídas por el núcleo que tiene carga

que serán atraídas por el núcleo que tiene carga

positiva, lo que equivale a decir que la estructura del

positiva, lo que equivale a decir que la estructura del

átomo no terminaría pero como esto no ocurre, Bohr

átomo no terminaría pero como esto no ocurre, Bohr

manifestó que los electrones se mueven no en

manifestó que los electrones se mueven no en

órbitas concentradas sino en elípticas,

órbitas concentradas sino en elípticas,

concretamente el electrón en un momento dado

concretamente el electrón en un momento dado

pasaría muy cerca al núcleo, en otro momento

pasaría muy cerca al núcleo, en otro momento

estaría muy lejos de él.

estaría muy lejos de él.

+



Electrones

ProtProtones

Neutrones

tendremos:

tendremos:

mvr = n · h/(2 · p) -> r = a

mvr = n · h/(2 · p) -> r = a

0

0

· n

· n

donde:

donde:

m: masa del electrón = 9.1 · 10-31 kg

m: masa del electrón = 9.1 · 10-31 kg

v: velocidad del electrón

v: velocidad del electrón

r: radio de la órbita que realiza el electrón alrededor

r: radio de la órbita que realiza el electrón alrededor

del núcleo

del núcleo

h: constante de Planck

h: constante de Planck

n: número cuántico = 1, 2, 3...

n: número cuántico = 1, 2, 3...

a

a

0

0

: constante = 0,529 Å

: constante = 0,529 Å

Así, el Segundo Postulado nos indica que el electrón

Así, el Segundo Postulado nos indica que el electrón

no puede estar a cualquier distancia del núcleo, sino

no puede estar a cualquier distancia del núcleo, sino

que sólo hay unas pocas órbitas posibles, las cuales

que sólo hay unas pocas órbitas posibles, las cuales

vienen definidas por los valores permitidos para un

vienen definidas por los valores permitidos para un

parámetro que se denomina número cuántico, n.

parámetro que se denomina número cuántico, n.

Tercer Postulado

Tercer Postulado

La energía liberada al caer el electrón desde

La energía liberada al caer el electrón desde

una órbita a otra de menor energía se emite en

una órbita a otra de menor energía se emite en

forma de fotón, cuya frecuencia viene dada por la

forma de fotón, cuya frecuencia viene dada por la

ecuación de Planck:

ecuación de Planck:

Ea - Eb = h ·

Ea - Eb = h ·

v

v

Así, cuando el átomo absorbe (o emite) una

Así, cuando el átomo absorbe (o emite) una

radiación, el electrón pasa a una órbita de mayor

radiación, el electrón pasa a una órbita de mayor

(o menor) energía, y la diferencia entre ambas

(o menor) energía, y la diferencia entre ambas

órbitas se corresponderá con una línea del

órbitas se corresponderá con una línea del

espectro de absorción (o de emisión).

espectro de absorción (o de emisión).

Número cuántico secundario o azimutal (l): corrección

Número cuántico secundario o azimutal (l): corrección

de Sommerfeld.

de Sommerfeld.

En 1916, Sommerfeld modificó el modelo de Bohr

En 1916, Sommerfeld modificó el modelo de Bohr

considerando que las órbitas del electrón no eran

considerando que las órbitas del electrón no eran

necesariamente circulares, sino que también eran posibles

necesariamente circulares, sino que también eran posibles

órbitas elípticas; esta modificación exige disponer de dos

órbitas elípticas; esta modificación exige disponer de dos

parámetros para caracterizar al electrón.

parámetros para caracterizar al electrón.

Una elipse viene definida por dos parámetros, que son los

Una elipse viene definida por dos parámetros, que son los

valores de sus semiejes mayor y menor. En el caso de que

valores de sus semiejes mayor y menor. En el caso de que

ambos semiejes sean iguales, la elipse se convierte en una

ambos semiejes sean iguales, la elipse se convierte en una

circunferencia.

circunferencia.

Así, introducimos el número cuántico secundario o azimutal

Así, introducimos el número cuántico secundario o azimutal

(l), cuyos valores permitidos son:

(l), cuyos valores permitidos son:

l = 0, 1, 2, ..., n - 1

l = 0, 1, 2, ..., n - 1

Por ejemplo, si n = 3, los valores que puede tomar l serán: 0,

Por ejemplo, si n = 3, los valores que puede tomar l serán: 0,

Número cuántico magnético (m).

Número cuántico magnético (m).

Indica las posibles orientaciones en el espacio que puede

Indica las posibles orientaciones en el espacio que puede

adoptar la órbita del electrón cuando éste es sometido a un

adoptar la órbita del electrón cuando éste es sometido a un

campo magnético externo (efecto Zeemann).

campo magnético externo (efecto Zeemann).

Valores permitidos: - l, ..., 0, ..., + l

Valores permitidos: - l, ..., 0, ..., + l

Por ejemplo, si el número cuántico secundario vale l = 2, los

Por ejemplo, si el número cuántico secundario vale l = 2, los

valores permitidos para m serán: -2, -1, 0, 1, 2

valores permitidos para m serán: -2, -1, 0, 1, 2

El efecto Zeemann se debe a que cualquier carga eléctrica

El efecto Zeemann se debe a que cualquier carga eléctrica

en movimiento crea un campo magnético; por lo tanto,

en movimiento crea un campo magnético; por lo tanto,

también el electrón lo crea, así que deberá sufrir la influencia

también el electrón lo crea, así que deberá sufrir la influencia

de cualquier campo magnético externo que se le aplique.

de cualquier campo magnético externo que se le aplique.

Equivalencias, significado, formas,

Equivalencias, significado, formas,

NÚMEROS CUÁNTIC

OS



En base al modelo de Bohr y con la correcciones del

En base al modelo de Bohr y con la correcciones del

modelo de Schrödinger permite que el electrón ocupe

modelo de Schrödinger permite que el electrón ocupe

un espacio tridimensional generando la llamada longitud

un espacio tridimensional generando la llamada longitud

de onda que son funciones matemáticas de números

de onda que son funciones matemáticas de números

enteros a los cuales de denominan números cuánticos

enteros a los cuales de denominan números cuánticos

*El

El número cuántico principal

número cuántico principal (

n

n ) describe el tamaño del

) describe el tamaño del

orbital, por ejemplo: los orbitales para los cuales n=

orbital, por ejemplo: los orbitales para los cuales n=

son más grandes que aquellos para los cuales n=1.

son más grandes que aquellos para los cuales n=1.

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde

Puede tomar cualquier valor entero empezando desde

1: n=1, 2, 3, 4, etc.

1: n=1, 2, 3, 4, etc.