El atomo - Historia del Átomo

Historia del Átomo desde el concepto griego de la idea de átomo pasando por los distintos modelos desde Danton hasta Schrödinger

1. EL ÁTOMO - Modelos Atómicos Modelo de Dalton Modelo de Thomson Modelo de Bohr Profesor.- Juan Sanmartín Física y Química Recursos subvencionados por el…

2. El Pensamiento Griego En la Grecia Antigua, uno de los primeros filósofos en dar respuesta a cómo estaba constituida la materia fue Tales de Mileto. Él propuso que la materia básica o «elemento» que formaba todas las cosas del  Universo era el  agua , ya que de todas las sustancias es la que parece encontrarse en mayor cantidad. El agua rodea la Tierra, impregna la atmósfera en forma de vapor, corre a través de los continentes, y la vida tal como la conocemos sería imposible sin ella. Anaxímenes (585-524 a. C.), otro filósofo griego de la ciudad de Mileto, propuso que el aire era esa sustancia elemental. Heráclito de la ciudad de Éfeso, pensaba que lo que caracterizaba todo en el Universo era el constante cambio y pensó que la «sustancia» que mejor se adecuaba y describía esto era el  fuego.​  Empédocles (490-439 a. C.), nacido en Sicilia, pensó que la respuesta a esta pregunta no era un solo «elemento», sino todos los que ya se habían propuesto:​ el agua , el aire , el fuego y agregó un cuarto «elemento»; la  tierra . Aseguraba que cada «elemento» tenía un lugar en el orden del Universo; en la parte superior estaba el fuego, después el aire, el agua y por último la tierra . Fuente .- Wikipedia Tales de Mileto

3. El Pensamiento Griego La búsqueda por tratar de definir lo que no se percibía de la materia continuó por  Aristóteles, cuyas ideas dominaron el mundo europeo occidental durante más de 2000 años. Él pensaba que los «elementos» a los que se refería Empédocles eran combinaciones de dos pares de propiedades opuestas: frío y calor; humedad y sequedad. Estas propiedades podían combinarse entre sí excepto con sus opuestos, de tal manera que podían formarse cuatro parejas distintas, cada una de las cuales daba origen a un «elemento» distinto: calor y sequedad originan el fuego; calor y humedad, el aire; frío sequedad, la tierra; y frío y humedad, el agua . Aristóteles también pensaba que los cielos estaban formados por un «quinto elemento», al que llamó éter. Consideró que el éter era perfecto, eterno e inmutable, lo que hacía distinto de los cuatro elementos imperfectos de la Tierra. Sin embargo, Aristóteles no consideraba que cada uno de los «elementos» propuestos fuera igual a las sustancias que les daban nombre y existían en la realidad. Por ejemplo, el agua, como elementos, no era la que se podía tocar en el río o la lluvia. Consideraba que la experiencia sensorial era el mejor camino para conocer el mundo, y por ello escogió dos pares de la cualidades sensibles (caliente-frío y húmedo-seco) para explicar el origen de los elementos primarios. Fuente .- Wikipedia Aristóteles

4. ¿Cómo está formada la materia en su interior? Desde los tiempos de la antigua Grecia ,los pensadores venían haciéndose esta pregunta, acerca de cómo estaba constituida la materia en su interior. Demócrito (Siglo V a.c. ) introduce el término de átomo como la parte mas pequeña de la materia. Sin embargo, Aristóteles no consideraba que cada uno de los «elementos» propuestos fuera igual a las sustancias que les daban nombre y existían en la realidad. Por ejemplo, el agua, como elementos, no era la que se podía tocar en el río o la lluvia. Consideraba que la experiencia sensorial era el mejor camino para conocer el mundo, y por ello escogió dos pares de la cualidades sensibles (caliente-frío y húmedo-seco) para explicar el origen de los elementos primarios. Demócrito

5. MODELO ATÓMICO DE DALTON John Dalton (1766 – 1844) fue un   naturalista, químico, matemático y meteorólogo británico. En 1808 Dalton enunció su teoría atómica. Dalton imaginaba los átomos como esferas macizas indivisibles. El modelo de Dalton no dice nada sobre la constitución interna del átomo porque en su época no se habían descubierto las partículas que lo constituyen. Los átomos de diferentes elementos son diferentes en masa y propiedades.

6. Evolución en el estudio de la materia. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA TEORÍA ATÓMICA DE DALTON: Trataba de explicar las leyes de la época sobre la composición de las sustancias (leyes ponderales). La materia está constituida por pequeñas partículas separadas e indivisibles llamadas átomos. Todos los átomos de un elemento son iguales en masa y propiedades . La sustancia que tiene todos los átomos iguales es un elemento.

7. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA TEORÍA ATÓMICA DE DALTON (Continuación): Los átomos de diferentes elementos son diferentes en masa y propiedades . Los átomos de elementos distintos pueden unirse en cantidades fijas para originar compuestos Los átomos de cada clase suele estar en una relación numérica constante. Los “átomos compuestos” tienen la misma masa e idénticas propiedades. Todos los átomos de un elemento son iguales en masa y propiedades.

8. En 1808 la Teoría Atómica de Dalton proporcionó una base para interpretar el comportamiento de las sustancias en las reacciones químicas. Con el tiempo, los científicos descubrieron hechos que indicaban que el átomo a su vez estaba constituido por diversas partículas más pequeñas llamadas subatómicas

9. CRÍTICAS A LA TEORIA DE DALTON ¿Átomos indivisibles? ¿Átomos de un mismo elemento idénticos en masa y propiedades? ¿Átomos-compuestos?

10. AVANCES EN EL ESTUDIO DE LA MATERIA En la última década del siglo XIX y comienzos del XX se precipitaron una serie de descubrimientos que dejaron en evidencia la teoría de la indivisibilidad atómica. Estos descubrimientos dieron lugar a los diferentes MODELOS ATÓMICOS . Joseph John Thomson (1856 - 1940 ) fue un científico británico, descubridor del  electrón , de los  isótopos  e inventor del  espectrómetro de masa . En 1906 fue galardonado con el  Premio Nobel de Física .

11. MODELO DE THOMSON (1897). Fundamentos del Modelo de Thomson Se basó en su experiencia ,con el tubo de descarga. En el interior existe un gas sometido a una diferencia de potencial. Desde polo negativo (cátodo) se emite una radiación hacia el polo positivo (ánodo). La radiación es emitida por el gas Tubo de descarga

12. Fundamentos del Modelo de Thomson Si la radiación viaja en sentido del cátodo(-) al ánodo(+),su naturaleza será NEGATIVA. Además estará formada por partículas discretas al terminar impactando en forma de chasquidos en la placa del final del tubo. Se había descubierto una partícula constitutiva de la materia EL ELECTRÓN.

13. Thomson demostró que en el interior de los átomos hay partículas diminutas, con carga eléctrica negativa a las que denominó electrones . Como la materia es eléctricamente neutra, Thomson consideró que el átomo debía ser una esfera maciza de materia cargada positivamente , en cuyo interior estaban incrustados los electrones. Se trata de un modelo estático y no nuclear en el que los átomos pueden perder electrones, con lo que justificaba fenómenos como la electrización. MODELO ATÓMICO DE THOMSON Electrones Carga negativa Materia Carga positiva

14. En base a su experiencia desarrolla su modelo del átomo de la siguiente forma: El átomo posee partículas negativas llamada electrones. Intuía ,dada la neutralidad de la materia, la existencia de carga positiva en el átomo. Por tanto, anuncia que el átomo es “ UNA ESFERA MACIZA CARGADA POSITIVAMENTE Y EN SU INTERIOR SE DISTRIBUYEN LOS ELECTRONES ” Simil : sandía (pepitas=electrones fruto=átomo cargado positivamente) Electrones Carga negativa Materia Carga positiva MODELO ATÓMICO DE THOMSON

15. Descubrimiento del PROTÓN. En 1886, el físico alemán Eugen Goldstein , empleando un tubo catódico con un cátodo perforado , descubrió una nueva radiación, que fluía por los orificios del cátodo en dirección opuesta a la de los rayos catódicos. Se le denominó "rayos canales". Puesto que los rayos canales se mueven en dirección opuesta a los rayos catódicos de carga negativa , ésta era de naturaleza positiva. Eugen Goldstein (1850 – 1930)

16. Ernest Rutherford ,   (1871 - 1937 ), fue un   físico y   químico británico  nacido en Nueva Zelanda. 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, lo que le valió para 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 .. Ernest Rutherford

17. MODELO DE RUTHERFORD. REVOLUCION EN LA CONCEPCIÓN ATÓMICA DE LA MATERIA. La experiencia de Ernest Rutherford , y posteriormente la presentación de su modelo ,invalida en gran parte el modelo anterior y supone una revolución en el conocimiento intimo de la materia.

18. Experiencia de RUTHERFORD. Rutherford bombardeó una fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de Helio, provenientes de la desintegración del Polonio) Observó que la mayor parte de las partículas que atravesaban la lámina seguían una línea recta o se desviaban un ángulo muy pequeño de la dirección inicial. Solamente, muy pocas partículas se desviaban grandes ángulos, lo que contradecía el modelo atómico propuesto por Thomson. Rutherford supuso que dichas desviaciones provenían de una única interacción entre la partícula proyectil y el átomo . Mineral de Polonio Plomo Partículas α

19. Experiencia de RUTHERFORD. Mineral de Polonio Plomo Lámina de oro Partículas α La mayoría de las partículas alfa atravesaba la lámina de oro sin desviarse. Una de cada 10 000 partículas alfa rebotaba al llegar a la lámina y volvía hacia atrás. Una pequeña proporción de partículas alfa atravesaba la lámina, pero sufrían una leve desviación. Las partículas alpha son núcleos de helio

20. MODELO DE RUTHERFORD Rutherford concluyó que el hecho de que la mayoría de las partículas atravesaran la hoja metálica, indica que gran parte del átomo está vacío El rebote de las partículas indica un encuentro directo con una zona fuertemente positiva del átomo y a la vez muy densa de la masa. Partículas α

21. MODELO DE RUTHERFORD. Podemos mencionar que el modelo de Rutherford ofrecía las siguientes afirmaciones: El átomo esta constituido por una parte central a la que se le llama núcleo y la que se encuentra concentrada casi toda la masa del núcleo y toda la carga positiva. En la parte externa del átomo se encuentra toda la carga negativa y cuya masa es muy pequeña en comparación con el resto del átomo, esta está formada por los electrones que contenga el átomo. Los electrones giran a gran velocidad en torno al núcleo, en orbitas circulares. El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el del átomo, aproximadamente 10000 veces menor

22. Invalidación del modelo de T homson en base a la Experiencia de R utherford. Partículas α Partículas α

23. En 1911 el físico de origen neozelandés Ernest Rutherford demostró que los átomos no son macizos, sino que están vacios en su mayor parte. En su experiencia, Rutherford dedujo que en el centro del átomo hay un diminuto corpúsculo, al que llamó núcleo, en el que se encuentran las partículas de carga positiva, los protones. Además, Rutherford ya intuyó la presencia de neutrones en el núcleo. El modelo presenta un átomo dinámico y nuclear, en el que los electrones, en igual número que los protones, giran alrededor del núcleo en órbitas circulares.

24. Niels Henrik David Bohr   (1885   - 1962 ) fue un físico danés que realizó contribuciones fundamentales para la comprensión de la estructura del átomo y la mecánica cuántica. Fue galardonado con el  Premio Nobel de física en  1922 . En 1943, con la Segunda Guerra Mundial en pleno apogeo, 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 angloamericanos para desarrollar armas atómicas, en la creencia de que la bomba alemana era inminente, y trabajó para ello en el Proyecto Manhattan de Los Álamos, Nuevo México (EE . UU.). Niels Bohr y Albert Einstein

25. MODELO DE BOHR. Niels Bohr propuso un nuevo modelo atómico, a partir de los descubrimientos sobre la naturaleza de la luz y la energía. Los electrones giran en torno al núcleo en niveles energéticos bien definidos. Cada nivel puede contener un número máximo de electrones. Es un modelo precursor del actual.

26. Descubrimiento del neutrón . Ernest Rutherford 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  Otto Hahn . Investigando las diferencias entre el número de protones y la masa del átomo ,descubrió una nueva partícula: EL NEUTRÓN. Poseen masa similar al protón. Sin carga eléctrica. El neutrón permite explicar la estabilidad de los protones en el núcleo del átomo, manteniéndolos “unidos”, y por tanto justificando la no repulsión de estos en dicho núcleo, a pesar de poseer el mismo signo de carga (+).

27. A partir de los descubrimiento sobre la naturaleza de la luz y la energía, en 1913, el físico danés Niels Bohr propuso un nuevo modelo atómico. Para Bohr los electrones giran en torno al núcleo en orbitas circulares de radios definidos. No todas las orbitas son posibles: existen órbitas permitidas y otras prohibidas. En cada una de estas órbitas sólo puede haber un número dado de electrones, con una energía determinada en cada caso Niveles energéticos Energía creciente de los Niveles Energéticos . Núcleo

28. El descubrimiento de una nueva partícula fundamental en el núcleo por parte de James Chadwick (1891 – 1974), el neutrón, cuya masa es similar a la del protón y sin carga eléctrica, completó la descripción del modelo atómico desarrollado a lo lardo del siglo XX.   Premio Nobel de física 1935 Tenemos así que el átomo tiene dos partes bien diferenciadas: el núcleo y la corteza. Núcleo (protones + neutrones) Corteza (electrones (e - )) James Chadwick

29. Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger   (  1887 – 1961 ) fue un físico y  filósofo  austríaco, naturalizado irlandés, que realizó importantes contribuciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica. 1 ​ Recibió el Premio Nobel de Física en 1933 por haber desarrollado la ecuación de Schrödinger, compartido con Paul Dirac .​ Tras mantener una larga correspondencia con  Albert Einstein  propuso el experimento mental del  Gato De Schrödinger  que mostraba las paradojas e interrogantes a los que abocaba la física cuántica. Erwin Schrödinger

30. MODELO DE SCHRÖDINGER. El modelo atómico de Schrödinger definía al principio los electrones como ondas de materia (dualidad onda-partícula),  describiendo de este modo la ecuación ondulatoria que explicaba el desarrollo en el tiempo y el espacio de la onda material en cuestión . El electrón con su carácter ondulatorio venía definido por una función de ondas (Ψ), usando una ecuación de ondas sencilla que no era más que una ecuación diferencial de segundo grado, donde aparecían derivadas segundas de Ψ. Cuando se resuelve esta ecuación, se ve que la función depende de unos parámetros que son los números cuánticos, como se decía en el modelo de Bohr. De este modo, el cuadrado de la función de ondas correspondía con la probabilidad de encontrar al electrón en una región concreta, lo que nos introducía en el Principio de Heisenberg . Es por esto, que en el modelo de Schrödinger, aparece un concepto pare definir la región del espacio en la cual cabría mayor posibilidad de hallar al electrón: el orbital. Núcleo (protones + neutrones) Corteza (electrones (e - )) Probabilidad

31. Fin Busca enlaces a otras páginas relacionadas con el tema en… www.juansanmartin.net