Quimica, modelos atomicos, Apuntes de Química

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Modelos Atómicos

Modelo Atómico de

Thomson

Thomson nació en 1856 en Manchester, Inglaterra, y tenía ascendencia escocesa. En 1870 estudió ingeniería en la Universidad de Manchester conocido como Owens College en ese momento, y se trasladó a Trinity College de Cambridge en 1876. En 1880, obtuvo su licenciatura en Matemática (Segunda Wrangler y segundo premio Smith) y MA (con Adams Premio) en 1883. En 1884 se convirtió en profesor de Física Cavendish.

Modelo Atómico de

Thomson

Esta teoría sobre la estructura del

átomo se propuso en el año de 1904

por Joseph John Thomson , la cual la

hizo después de descubrir el electrón

con experimentos sobre los rayos

catódicos en campos magnéticos y

eléctricos, los cuales dieron pie al

descubrimiento , pero antes de que

se descubriera el protón y neutrón.

• (^) En 1906 Thomson

fue premiado con

el Nobel de física

por este

descubrimiento

además de que

demostró que el

hidrógeno tiene un

electrón, esto

permite diversas

teorías.

Las insuficiencias del modelo son las siguientes:

• (^) El átomo no es macizo ni compacto como

suponía Thomson, es prácticamente hueco

y el núcleo es muy pequeño comparado

con el tamaño del átomo, según demostró

E. Rutherford en sus experiencias.

• (^) Este modelo fue rebatido tras el

experimento de Rutherford, cuando se

descubrió el núcleo del átomo. El modelo

siguiente fue el modelo atómico de

Rutherford.

Ernest Rutherford

• (^) Conocido también como Lord Rutherford (Brightwater, Nueva Zelanda, 30 de agosto de 1871 – Cambridge, Reino Unido, 19 de octubre de 1937), fue un físico y químico neozelandés. Se dedicó al estudio de las partículas radioactivas y logró clasificarlas en alfa, beta y gamma. Halló que la radiactividad iba acompañada por una desintegración de los elementos, lo que le valió ganar el Premio Nobel de Química en 1908. Se le debe un modelo atómico, con el que probó la existencia del núcleo atómico, en el que se reúne toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo. Consiguió la primera transmutación artificial con la colaboración de su discípulo Frederick Soddy.
• (^) Si durante la primera parte de su vida se consagró por completo a sus investigaciones, pasó la segunda mitad dedicado a la docencia y dirigiendo los Laboratorios Cavendish de Cambridge, en donde se descubrió el neutrón. Fue maestro de Niels Bohr y Robert Oppenheimer.

Modelo Atómico de

Rutherford

• (^) En 1911, E. Rutherford, H. Geiger y E. Marsden realizaron un experimento que permitió descartar el modelo de Thomson, el cual trató de ver cómo era la dispersión de partículas alfa por parte de los átomos de una lámina de oro muy delgada. Este experimento sirvió para hacer una estimación del tamaño del núcleo atómico, que resulta ser unas cien mil veces más pequeño que el diámetro atómico.

• (^) A partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911, saco conclusiones para hacer su modelo atómico.
• (^) En el cual decía que parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo y que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos. En forma de los planetas respecto al sol.

Incongruencias en el

modelo

• (^) Contradecía las leyes del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas mediante datos experimentales. Según las leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento (en este caso el electrón) debería emitir energía constantemente en forma de radiación y llegaría un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se destruiría. Todo ocurriría muy brevemente.
• (^) No explicaba los espectros atómicos.

Niels Bohr (Niels Henrick David Bohr; Copenhague, 1885 - 1962) Físico danés que realizó fundamentales contribuciones para la comprensión de la estructura del átomo y la mecánica cuántica. Nació en Copenhague, donde se doctoró en la Universidad de Copenhague en 1911, completó sus estudios en Mánchester a las órdenes de Ernest Rutherford. En 1916, Bohr comenzó a ejercer de profesor en la Universidad de Copenhague, accediendo en 1920 a la dirección del recientemente creado Instituto de Física Teórica. En 1922 recibió el Premio Nobel de Física por sus trabajos sobre la estructura atómica y la radiación. Numerosos físicos, basándose en este principio, concluyeron que la luz presentaba una dualidad onda-partícula mostrando propiedades mutuamente excluyentes según el caso. En 1943, con la 2ª Guerra Mundial plenamente iniciada, Bohr escapó a Suecia para evitar su arresto por parte de la policía alemana, viajando posteriormente a Londres. Una vez a salvo, apoyó los intentos anglo-americanos para desarrollar armas atómicas, en la creencia errónea de que la bomba alemana era inminente, y trabajó en Los Álamos, Nuevo México (EE. UU.) en el Proyecto Manhattan. Después de la guerra, abogando por los usos pacíficos de la energía nuclear, retornó a

Modelo Atómico de Bohr

• (^) El modelo atómico de Bohr intenta explicar

cómo es que los electrones pueden tener

órbitas estables alrededor del núcleo.

• (^) Si bien, no es un modelo funcional que

represente el átomo en sí, busca explicar su

funcionamiento por medio de ecuaciones.

• (^) Bohr se basa en el átomo de Hidrógeno

para realizar su modelo atómico, en él

pretende explicar la estabilidad de la

materia y los espectros de energía.

Segundo Postulado

Si bien el primer postulado es bastante claro con respecto al hecho de que los electrones giran alrededor del núcleo y que en esta situación no generan energía, el segundo es un tanto mas complejo, para éste se usa la siguiente ecuación: Ahora, el modelo atómico de Bohr es cuantificado, esto se explica en n que es el numero cuántico principal que debe ser un número entero y vale 1 para la primera órbita, 2 para la segunda y así sucesivamente. Por último, h es representada por la constante de Planck (h=6,626·10-34^ Julios · segundo), mientras que m será la masa del electrón, v su velocidad y r será el radio de la órbita. Los electrones solo pueden girar alrededor del núcleo en aquellas órbitas para las cuales el momento angular del electrón es un múltiplo entero de h/2 π.

Tercer Postulado

Cuando un electrón pasa de una órbita externa a una más interna, la diferencia de energía entre ambas órbitas se emite en forma de radiación electromagnética. Si un electrón se encuentra girando en una órbita, no generará energía, la energía se genera cuando éste pasa de una órbita a otra, generando energía cuando se pasa de una órbita interna a una externa se absorbe energía, mientras que si pasa de una externa a otra interna, se liberará energía, esto se explica con la siguiente ecuación: De esto podemos concluir que las diferentes órbitas de un átomo determinan los diferentes niveles de energía de los electrones. La teoría de Bohr predice los radios de las órbitas permitidas en un átomo de hidrógeno. Para esto se usa la siguiente ecuación: r n =n^2 a 0 Dónde n = 1, 2, 3, ... y a 0 =0.53 Å (53 pm).