SEMANA 07

Actividad inicial

´´Todos somos muy ignorantes. Lo que ocurre es que no todos ignoramos las mismas cosas´´.

´´La mente es como un paracaídas, solo funciona si la tenemos abierta´´.

´´Primero tienes que aprender las reglas del juego, y después jugar mejor que nadie´´.

-Abert Einstein.

¿Dios existe?

El mal es la ausencia de Dios, cuando Dios está ausente la maldad se hace presente.

MODELOS ATÓMICOS

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 ATÓMICO 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 ATÓMICO DE DALTON.

El modelo atómico de Dalton​ fue el primer modelo atómico con bases científicas, propuesto entre 1803 y 1807 por John Dalton,​ aunque el autor lo denominó más propiamente "teoría atómica" o "postulados atómicos".

El modelo permitió aclarar por primera vez el porqué las sustancias químicas reaccionaban en proporciones estequiométricas fijas (Ley de las proporciones constantes), y por qué cuando dos sustancias reaccionan para formar dos o más compuestos diferentes, entonces las proporciones de estas relaciones son números enteros (Ley de las proporciones múltiples).​ Por ejemplo 12 g de carbono (C), pueden reaccionar con 16 g de oxígeno (O₂) para formar monóxido de carbono(CO) o pueden reaccionar con 32 g de oxígeno para formar dióxido de carbono (CO₂)

Además el modelo aclaraba que aún existiendo una gran variedad de sustancias diferentes, estas podían ser explicadas en términos de una cantidad más bien pequeña de constituyentes elementales o elementos.

En esencia, el modelo explicaba la mayor parte de la química de fines del siglo XVIII y principios del siglo XIX, reduciendo una serie de hechos complejos a una teoría combinatoria realmente simple.

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.

 MODELO ATÓMICO DE THOMSON

El modelo atómico de Thomson es una teoría sobre la estructura atómicapropuesta en 1904 por Thomson, quien descubrió el electrón​ en 1897, pocos años antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En el modelo, el átomoestá compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, incrustados en este al igual que las pasas de un pudín (o budín). Por esta comparación, fue que el supuesto se denominó «Modelo del pudín de pasas».​ Postulaba que los electrones se distribuían uniformemente en el interior del átomo, suspendidos en una nube de carga positiva. El átomo se consideraba como una esfera con carga positiva con electrones repartidos como pequeños gránulos. La herramienta principal con la que contó Thomson para su modelo atómico fue la electricidad.

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.

 MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD

El modelo atómico de Rutherford​ es un modelo atómico o teoría sobre la estructura interna del átomo propuesto por el químico y físico británico-neozelandés Ernest Rutherford​ en 1911, para explicar los resultados de su «experimento de la lámina de oro».

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.

Importancia del modelo y limitaciones

La importancia del modelo de Rutherford residió en proponer por primera vez la existencia de un núcleo central en el átomo (término que acuñó el propio Rutherford en 1912, un año después de que los resultados de Geiger y Mardsen fueran anunciados oficialmente⁴​). Lo que Rutherford consideró esencial, para explicar los resultados experimentales, fue «una concentración de carga» en el centro del átomo, ya que, sin ella, no podía explicarse que algunas partículas fueran rebotadas en dirección casi opuesta a la incidente. Este fue un paso crucial en la comprensión de la materia, ya que implicaba la existencia de un núcleo atómico donde se concentraba toda la carga positiva y más del 99,9 % de la masa. Las estimaciones del núcleo revelaban que el átomo en su mayor parte estaba vacío.

Rutherford propuso que los electrones orbitarían en ese espacio vacío alrededor de un minúsculo núcleo atómico, situado en el centro del átomo. Además, se abrían varios problemas nuevos que llevarían al descubrimiento de nuevos hechos y teorías al tratar de explicarlos:

• Por un lado se planteó el problema de cómo un conjunto de cargas positivas podían mantenerse unidas en un volumen tan pequeño, hecho que llevó posteriormente a la postulación y descubrimiento de la fuerza nuclear fuerte, que es una de las cuatro interacciones fundamentales.
• Por otro lado existía otra dificultad proveniente de la electrodinámica clásica que predice que una partícula cargada y acelerada, como sería el caso de los electrones orbitando alrededor del núcleo, produciría radiación electromagnética, perdiendo energía y finalmente cayendo sobre el núcleo. Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al átomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden de ${\displaystyle 10^{-10}}$s, toda la energía del átomo se habría radiado, con la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo.⁵​ Se trata, por tanto de un modelo físicamente inestable, desde el punto de vista de la física clásica.

Según Rutherford, las órbitas de los electrones no están muy bien definidas y forman una estructura compleja alrededor del núcleo, dándole un tamaño y forma algo indefinidas. Los resultados de su experimento le permitieron calcular que el radio atómico era diez mil veces mayor que el núcleo mismo, y en consecuencia, que el interior de un átomo está prácticamente 

MODELO ATÓMICO DE BOHR

El modelo atómico de Bohr​ es un modelo clásico del átomo, pero fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantizacióna partir de ciertos postulados. Dado que la cuantización del momento es introducida en forma adecuada (ad hoc), el modelo puede considerarse transaccional en cuanto a que se ubica entre la mecánica clásica y la cuántica. Fue propuesto en 1913 por el físico danés Niels Bohr,​ para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos (dos problemas que eran ignorados en el modelo previo de Rutherford). Además el modelo de Bohr incorporaba ideas tomadas del efecto fotoeléctrico, explicado por Albert Einstein.

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.