Modelos atómicos, desde el modelo de Dalton hasta experimento de hoja de oro PDF

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ensayo sobre los diferentes modelos atómicos, con su respectivo experimento para comprobarlo y también incluye explicación del experimento de hoja de oro...

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Universidad de Sonora Departamento de ciencias químico-biológicas

Materia Química Orgánica

Modelos atómicos

Equipo numero 5

Hermosillo Son. 23 de enero del 2021

Modelo atómico de Dalton

John Dalton fue un naturalista, químico, matemático y meteorólogo británico. Entre sus trabajos destacan el modelo atómico y su tabla de pesos relativos de los elementos, que contribuyeron

a

sentar

las

bases

de

la

química

moderna.

“El modelo de Dalton” fue el primer modelo atómico con bases científicas, propuesto en varios pasos entre 1803 y 1808 por John Dalton, aunque el autor lo denominó más propiamente

"teoría

atómica".

El modelo permitió aclarar por qué 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)

Postulados principales de Dalton: 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).

El modelo atómico de Kelvin-Thomson

Fue el primer modelo propuesto en el siglo XX, desarrollado por William Thomson Kelvin y Joseph John Thomson. Da-nos un buen ejemplo sobre modelación y por primera vez intenta explicar el concepto de valencia. Por más sencillo que sea y que hoy sepamos que no es cierto, fue muy importante pues sus investigaciones implicaron en la proposición de los modelos posteriores.

William Thomson Kelvin en 1902 propuso que el átomo era hecho tal cual una esfera, con una sustancia cargada positivamente en la cual los electrones estarían dispersos. Así, el átomo sería neutro. Kelvin estudió la estabilidad atómica cuando un átomo tuviera hasta seis electrones. Después, en 1904, Joseph John Thomson extiende la investigación de Kelvin y intenta descubrir las configuraciones atómicas estables. Con átomos con pocos electrones, Thomson pudo resolver su problema, pero para los otros necesitó otro modelo, con un anillo de electrones en el centro. Pero aun así los átomos con más de cuatro electrones quedaban inestables, a no ser que el anillo girase alrededor del centro. Todavía, un gran número de electrones en un anillo no sería un sistema estable. Propuso entonces un sistema electrónico con varios anillos, uno dentro de otro. En la época se pensaba que el número de electrones era proporcional a la masa atómica, por eso no se sabía cuál era el número exacto en los átomos conocidos. Thomson realizó cálculos con hasta 90 electrones y propuso que algunos átomos quedarían estables perdiendo un electrón y otros aceptando, introduciendo así la noción de aceptores y donadores.

Modelo Atómico de Rutherford ¿Quién es y que hizo Rutherford? Ernest Rutherford, conocido también como Lord Rutherford, fue un físico de Nueva Zelanda que se dedicó al estudio de las partículas radiactivas y logró clasificarlas en alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Halló que la radiactividad iba acompañada por una desintegración de los elementos. Se le debe un modelo atómico, el cual hablaremos de él en esta ocasión, 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.

¿Qué estableció su modelo atómico? Su aportación con el modelo planetario fue desarrollada en 1911, que estableceria que el átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y prácticamente toda la masa. La carga positiva de los protones es compensada con la carga negativa de los electrones, que se hallan fuera del núcleo. El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo.

Los electrones giran a gran velocidad alrededor del núcleo y están separados de éste por una gran distancia. Rutherford supuso que el átomo estaba formado por un espacio fundamentalmente vacío, ocupado por electrones que giran alrededor de un núcleo central muy denso y pequeño.

En este modelo del átomo no aparece el neutrón otro constituyente del núcleo que no fue descubierto sino hasta 1932, poco tiempo después de que Rutherford propusiera su modelo atómico. En 1913, el físico danés Niels Bohr se modificaría para explicar por qué el átomo no se destruye.

¿Matemáticamente cómo se expresa? Entonces suponiendo que el electrón tiene una masa, despreciable respecto a la del núcleo, cuya carga es positiva. E

n ese caso el núcleo permanece en reposo y el electrón gira

alrededor en orbita de radio con velocidad.

El electrón gira alrededor del núcleo, ya que existe una aceleración que lo hace cambiar continuamente de trayectoria.

De acuerdo a la segunda ley de Newton, la fuerza eléctrica sería igual a:

Es decir, la energía potencial es igual a dos veces la energía cinética. La existencia de esta conexión entre V y Ec permite escribir la energía total en función de una de ellas.

Conforme aumenta resistencia, se aproxima a 0, la velocidad disminuye también a 0. Para ver ahora la frecuencia en radianes a la que gira el electrón, es decir el número de ciclos en órbita por unidad de tiempo. Si la fuerza de su velocidad angular, y como un ciclo tenemos 2 π radianes, la frecuencia es…

Errores del modelo de Rutherford. No tenía una explicación de cómo se mantenían unidas un grupo de cargas positivas en el núcleo. Según la teoría eléctrica, las cargas positivas se deberían repeler. Sin embargo, el núcleo era la unión de varios Protones. Otra contradicción de este modelo fue hacia las leyes fundamentales de la electrodinámica, ya que al considerar que los electrones con carga negativa giran alrededor del núcleo, según las leyes de Maxwell, deberían emitir radiación electromagnética. Esta radiación consumiría energía que haría que los electrones colapsaran con el núcleo. Por lo tanto, no podía explicar la estabilidad del átomo.

Descubrimiento del núcleo atómico Se da de manera paralela al descubrimiento de los rayos X y del electrón, provoca que aparezca en el panorama científico la radioactividad la cual llama la atención de muchos investigadores esto hace que se den varios estudios los cuales dieron como consecuencia del descubrimiento del núcleo atómico

Radiactividad fue descubierta por el científico francés Antoine Henri Becquerel en 1896, descubrió que el uranio emitía espontáneamente una radiación misteriosa. Esta propiedad

del uranio, luego se vería que hay otros recursos que la tienen, de producir radiaciones, sin ser excitado antes, recibió el nombre de radiactividad.

El descubrimiento dio lugar a un gran número de investigaciones sobre el tema. Como las realizadas por el matrimonio, también francés, Pierre y Marie Curie, quienes descubrieron el polonio y el radio, ambos en 1898. La naturaleza de la radiación emitida y el fenómeno de la radiactividad fueron estudiados en Inglaterra por Ernest Rutherford, primordialmente, y por Frederick Soddy como resultado pronto se supo que la radiación emitida podía ser de tres clases distintas. Esto se puede determinar mediante experimentos con un campo magnético el cual reveló la existencia de partículas positivas (rayos α) los cuales son poseedores de una masa mucho más alta que las partículas negativas los (rayos β), así como una radiación sin carga que sigue un camino rectilíneo (rayos γ). Los 3 tipos de radiación son emitidos simultáneamente por todas las muestras reactivas en algunos casos sólo se producen radiación Alfa y a nosotros vete a ambos acompañados graduación bien.

Modelo atómico de Bohr El modelo de Bohr es muy simple y recuerda al modelo planetario de Copérnico, los planetas describiendo órbitas circulares alrededor del Sol. El electrón de un átomo o ión

hidrogenoide describe también órbitas circulares, pero los radios de estas órbitas no pueden tener cualquier valor. Consideremos un átomo o ión con un solo electrón. El núcleo de carga Ze es suficientemente pesado para considerarlo inmóvil, Si el electrón describe una órbita circular de radio r, por la dinámica del movimiento circular uniforme.

Modelo de Bohr del hidrógeno El modelo del hidrógeno de Bohr está basado en la suposición clásica de que los electrones viajan en capas específicas, u órbitas, alrededor del núcleo. Con el modelo de Bohr se calcularon las siguientes energías para un electrón en la capa n: E(n)=− 1/n2 ⋅13.6eV Bohr explicó el espectro del hidrógeno en términos de electrones que absorben y emiten fotones para cambiar niveles de energía, en donde está la energía del fotón. hν=ΔE=(1/nbajo2−1/nalto2)⋅13.6eV El modelo de Bohr no funciona para sistemas con más de un electrón.

Experimento de 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.

El experimento consistía en bombardear con partículas alfa una lámina 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 en base a dicho 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 una partícula alfa intentaba pasar era rechazada por esta estructura central.

Rutherford elaboro una formula detallada de la dispersión

Datación de Geiger- Marsden sobre la dispersión alfa Geiger y Marsden demostraron que el número de partículas alfa dispersas en función del ángulo de dispersión era coherente con un pequeño núcleo positivo y concentrado. Este experimento demostró que la materia positiva de los átomos estaba concentrada en un volumen increíblemente pequeño, con lo que dio lugar al nacimiento de la idea del átomo nuclear.

Referencias y bibliografías. 

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Autor: Elegant Themes (2019) “Modelo atomico de Rutherford. Disponible en: https://www.geoenciclopedia.com/modelo-atomico-de-rutherford/ Consultado: 21/01/21 S. Russell. London, 1808. Autor: Jhon Dalton “A New Sistem Chemical Philosophy” https://library.si.edu/digital-library/book/newsystemofchemi12dalt Consultado: 22/01/21. ¿Qué es la radiactividad? (2020, 1 junio). Foro Nuclear. https://www.foronuclear.org/descubre-la-energia-nuclear/preguntas-yrespuestas/sobre-proteccion-radiologica-y-radiacion/que-es-la-radiactividad/...