Modelo atomico de Thompson

Thomson
En 1817, el físico ingles Joseph J. Thomson descubrió la existencia de unas partículas subatomicas con carga eléctrica negativa a la que llamo "electrones". Pero como la materia es electricamente neutra, sostuvo que debía existir algo con carga eléctrica positiva que compensara a la negativa. Asi un año más tarde propuso un modelo que consistía en una esfera maciza con descarga eléctrica y con los electrones incrustados en ella de forma tal que en su totalidad resultara una partícula electricamente neutra.

Representación esquemática del modelo de Thomson.

Descubrimiento del electrón (descubierto en el año 1897; en 1898 Thomson propuso un modelo atómico, que tomaba en cuenta la existencia de dicha partícula subatómica.
Thomson suponía que los electrones se distribuía de una forma uniforme alrededor del átomo, conocido este modelo como Pastel de pasas, es la teoría de estructura atómica, Thomson  descubre el electrón antes que se descubrirse el protón  y el neutrón..
Si observamos este modelo, veremos que el átomo se compone por electrones de carga negativa  en el átomo positivo, tal se aprecia en el modelo de pasas de budín.
Pensaba que los electrones, distribuidos uniformemente alrededor del átomo, en distintas ocasiones, en vez de una sopa de las cargas positivas, se postulaba con una nube de carga positiva, en 1906 Thomson fue premiado con el novel de física por este descubrimiento.
Si pensamos que el átomo no deja de ser un sistema material, con una cierta energía interna, es por eso que esta energía provoca un grado de vibración de los electrones contenidos que contiene su estructura atómica, si se enfoca desde este punto de vista el modelo atómico de Thomson se puede afirmar que es muy dinámico por consecuencia de la gran movilidad de los electrones en el “seno” de la mencionada estructura.
Para lograr una interpretación del modelo atómico desde un ángulo microscópico, entonces se puede definir como una estructura estática, ya que los mismos se encuentran atrapados dentro del “seno” de la masa que define la carga positiva del átomo.
Veamos el modelo de una forma simple, el modelo de Thomson era parecido a un pastel de Frutas: los electrones estaban incrustados en una masa esférica de carga positiva,
La carga negativa del electrón era la misma que la carga positiva de la esfera, es por esto que se deduce que el átomo era neutro,
Thomson: también explicó  la forma de los iones, tanto positivos como negativos

Thomson y su experimento: JJ Thomson, (en 1897), a mitad de un experimento midió la proporción que existe entre la carga y la masa de una corriente de electrones, usando un tubo de rayos catódicos del cual obtiene un valor, este valor es de 1.76x 10⁸ Coulombs

En 1906 Thomson demuestra que el hidrógeno tiene un electrón, esto permite diversas teorías

Modelo Atomico Actual

El modelo atómico actual fue desarrollado durante la década de 1920, sobre todo por Schrödinger y Heisenberg.
Es un modelo de gran complejidad matemática, tanta que usándolo sólo se puede resolver con exactitud el átomo de hidrógeno. Para resolver átomos distintos al de hidrógeno se recurre a métodos aproximados.

De cualquier modo, el modelo atómico mecano-cuántico encaja muy bien con las observaciones experimentales.

De este modelo sólo diremos que no se habla de órbitas, sino de orbitales. Un orbital es una región del espacio en la que la probabilidad de encontrar al electrón es máxima.
Los orbitales atómicos tienen distintas formas geométricas.
En la simulación que tienes a la derecha puedes elegir entre distintos tipos de orbitales y observar su forma geométrica, se simula mediante una nube de puntos, siendo la máxima probabilidad de encontrar al electrón en la zona en que la densidad de la nube electrónica es máxima.

AL COSTADO DE EL BLOG, PUEDEN ENCONTRAR VIDEOS SOBRE EL MODELO ATOMICO ACTUAL. 

Quarks

Un neutrón, compuesto por dos quark abajo (d) y un quark arriba (u). (El color asignado a cada quark no es importante, sólo lo es el que estén presentes los tres colores.)

En física de partículas, los quarks, o cuarks , junto con los leptones, son los constituyentes fundamentales de la materia. Varias especies de quarks se combinan de manera específica para formar partículas tales como protones y neutrones.

Los quarks son las únicas partículas fundamentales que interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales. Los quarks son partículas parecidas a los gluones en peso y tamaño, esto se asimila en la fuerza de cohesión que estas partículas ejercen sobre ellas mismas. Son partículas de espín 1/2, por lo que son fermiones. Forman, junto a los leptones, la materia visible.
Hay seis tipos distintos de quarks que los físicos de partículas han denominado de la siguiente manera:

• up (arriba)
• down (abajo)
• charm (encanto)
• strange (extraño)
• top (cima)
• bottom (fondo).

Fueron nombrados arbitrariamente basados en la necesidad de nombrarlos de una manera fácil de recordar y usar, además de los correspondientes antiquarks. Las variedades extraña, encanto, fondo y cima son muy inestables y se desintegraron en una fracción de segundo después del Big Bang, pero los físicos de partículas pueden recrearlos y estudiarlos. Las variedades arriba y abajo sí se mantienen, y se distinguen entre otras cosas por su carga eléctrica.
En la naturaleza no se encuentran quarks aislados. Estos siempre se encuentran en grupos, llamados hadrones, de dos o tres quarks, conocidos como mesones y bariones respectivamente. Esto es una consecuencia directa del confinamiento del color. En el año 2003 se encontró evidencia experimental de una nueva asociación de cinco quarks, los pentaquark aunque su existencia aún es controvertida.

Estructura de los atomos.

Estructura 

La teoría aceptada hoy es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleón, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa.

Núcleo atómico

El núcleo atómico se encuentra formado por nucleones, los cuales pueden ser de dos formas:

• Protones:Partícula de carga eléctrica positiva igual a una carga elemental, y 1,67262 × 10–27 kg y una masa 1837 veces mayor que la del electrón.

• Neutrones:Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un poco mayor que la del protón (1,67493 × 10–27 kg).

Alrededor del núcleo se encuentran los electrones que son partículas elementales de carga negativa igual a una carga elemental y con una masa de 9,10 × 10–31 kg

La cantidad de electrones de un átomo en su estado basal es igual a la cantidad de protones que contiene en el núcleo, es decir, al número atómico, por lo que un átomo en estas condiciones tiene una carga eléctrica neta igual a 0.sss

A diferencia de los nucleones, un átomo puede perder o adquirir algunos de sus electrones sin modificar su identidad química, transformándose en un ion, una partícula con carga neta diferente de cero.

En la Tabla Periódica

Los átomos también están presentes en la Tabla periódica y clasificados en:

• matales alcalinos, ej: Sodio Na, Potasio K

• metales alcalinotérreos, ej: Calcio Ca Magnecio Mg

• metaloides

• no metales

• metales de transición

• metales del bloque p

• actínidos

• lantánidos

• halógenos , Ej: Cloro Cl Bromo Br fluor F

• gases nobles , ej: Helio He Argón Ar Neón Ne

Elemento químico

Tabla periodica de los elementos quimicos

Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma clase. En su forma más simple posee un número determinado de protones en sunúcleo, haciéndolo pertenecer a una categoría única clasificada con el número atómico, aun cuando este pueda desplegar distintas masas atómicas. Es un átomocon características físicas únicas, aquella sustancia que no puede ser descompuesta mediante una reacción química, en otras más simples. No existen dos átomos de un mismo elemento con características distintas y, en el caso de que estos poseanmasa distinta, pertenecen al mismo elemento pero en lo que se conoce como uno de sus isótopos. También es importante diferenciar entre un «elemento químico» de unasustancia simple. Los elementos se encuentran en la tabla periódica.

El ozono (O₃) y el oxígeno (O₂) son dos sustancias simples, cada una de ellas con propiedades diferentes. Y el elemento químico que forma estas dos sustancias simples es el oxígeno (O). Otro ejemplo es el elemento químico carbono, que se presenta en la naturaleza como grafito o como diamante (estados alotrópicos).

Algunos elementos se han encontrado en la naturaleza y otros obtenidos de manera artificial, formando parte de sustancias simples o de compuestos químicos. Otros han sido creados artificialmente en los aceleradores de partículas o en reactores atómicos. Estos últimos son inestables y sólo existen durante milésimas de segundo. A lo largo de la historia del universo se han ido generando la variedad de elementos químicos a partir de nucleosíntesis en varios procesos, fundamentalmente debidos a estrellas.

Numero Másico

En química, el número másico o número de masa representa el número de los protones y neutrones que se encuentran dentro del núcleo del átomo. Se simboliza con la letra A. El uso de esta letra proviene del alemán Atomgewicht, que quiere decir peso atómico, aunque sean conceptos distintos que no deben confundirse. Por este motivo resultaría más correcto que la letra A representara Atomkern, es decir, núcleo atómico para evitar posibles confusiones. Suele ser mayor que el número atómico, dado que los neutrones del núcleo proporcionan a éste la cohesión necesaria para superar la repulsión entre los protones.

El número de masa es además el indicativo de los distintos isótopos de un elemento. Dado que el número de protones es idéntico para todos los átomos del elemento, sólo el número másico, que lleva implícito el número de neutrones en el núcleo, indica de qué isótopo del elemento se trata. El número másico se indica con un superíndice situado a la izquierda de su símbolo, sobre el número atómico. Por ejemplo, el 1H es el isótopo de hidrógeno conocido como protio. El 2H es el deuterio y el 3H es el tritio. Dado que todos ellos son hidrógeno, el número atómico tiene que ser 1.

Para todo átomo e ion:.

Número másico (A) = Número atómico (Z) + Número de neutrones

A = Z + N El número atómico siempre estará al lado del número másico.

Para calcular la cantidad de neutrones que posee un átomo debe hacerse: "A - Z",(Número másico menos Número atómico) consultando antes en la tabla periódica las cantidades correspondientes.

La suma de los protones y los neutrones presentes en el núcleo de un átomo, nos da como resultado un número que denominamos número másico. El número másico se recoge en la tabla periódica.

Antonie Laurent

Antonie Laurent

París, 26 de agosto de 1743 — 8 de mayo de 1794, químico francés, considerado el creador de la química moderna, junto a su esposa, la científica Marie-Anne Pierrette Paulze, por sus estudios sobre la oxidación de los cuerpos, el fenómeno de la respiración animal, el análisis del aire, la Ley de conservación de la masa o Ley Lomonósov-Lavoisier y la calorimetría. Fue también biólogo y economista.

Se le considera el padre de la química moderna por sus detallados estudios, entre otros: el estudio del aire, el fenómeno de la respiración animal y su relación con los procesos de oxidación, análisis del agua, uso de la balanza para establecer relaciones cuantitativas en las reacciones químicas estableciendo su famosa Ley de conservación de la masa.

Algunas publicaciones

Opuscules physiques et chimiques. 1774
Traité élémentaire de chimie. 1789

Modelo Atómico de Bohr

Modelo atómico de Bohr es un modelo clásico del átomo, pero fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos postulados (ver abajo). 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 en 1905. Bohr se basó en el átomo de hidrógeno para hacer el modelo que lleva su nombre. Bohr intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases. Describió el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón. El modelo atómico de Bohr partía conceptualmente del modelo atómico de Rutherford y de las incipientes ideas sobre cuantización que habían surgido unos años antes con las investigaciones de Max Planck y Albert Einstein. Debido a su simplicidad el modelo de Bohr es todavía utilizado frecuentemente como una simplificación de la estructura de la materia.
En este modelo los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, o la órbita más cercana posible al núcleo. El electromagnetismo clásico predecía que una partícula cargada moviéndose de forma circular emitiría energía por lo que los electrones deberían colapsar sobre el núcleo en breves instantes de tiempo. Para superar este problema Bohr supuso que los electrones solamente se podían mover en órbitas específicas, cada una de las cuales caracterizada por su nivel energético. Cada órbita puede entonces identificarse mediante un número entero n que toma valores desde 1 en adelante. Este número "n" recibe el nombre de Número Cuántico Principal.
Bohr supuso además que el momento angular de cada electrón estaba cuantizado y sólo podía variar en fracciones enteras de la constante de Planck. De acuerdo al número cuántico principal calculó las distancias a las cuales se hallaba del núcleo cada una de las órbitas permitidas en el átomo de hidrógeno.

El modelo 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 para explicar los resultados de su "experimento de la lámina de oro", realizado en 1911.
El modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza", constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo", muy pequeño, que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo.
Rutherford Llegó a la conclusión de que la masa del átomo se concentraba en una región pequeña de cargas positivas que impedian 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 extranuclear se encuentran los electrones de carga negativa.

La importancia del modelo de Rutherford residió en proponer por primera vez la existencia de un núcleo en el átomo (término que, paradójicamente, no aparece en sus escritos). 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 s, toda la energía del átomo se habría radiado, con la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo.2 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 vacío.

 

Modelo Atómico de Dalton

 

Nació en Eaglesfield, Inglaterra, en 1766, en el seno de una humilde familia de tejedores. Siendo todavía un niño, tenía que ayudar a sus padres a tejer ropa y trabajar en las labores del campo, al mismo tiempo que estudiaba. Su familia pertenecía a un grupo religioso cuyos acólitos se llaman “cuáqueros”, que en síntesis, promueven la humildad y reniegan de las autoridades eclesiásticas.

A diferencia de otros niños pobres, él pudo ir a la escuela y tuvo un buen profesor que lo incentivó a seguir estudiando. Se esforzó, tuvo buenas notas y con sólo 12 años, empezó a trabajar como profesor, debido a sus necesidades económicas. Le encantaba investigar y aprender, y con ese espíritu trabajó durante toda su vida. Cuando murió, a los 78 años (1844), miles de personas acudieron a rendirle homenaje en el funeral. ¿Sabes de quién estamos hablando? De John Dalton, el responsable del primer modelo de átomo con base científica. En el fondo, con Dalton la humanidad comenzó el camino que la condujo a utilizar la energía atómica.

En 1803 enuncio su teoria atomica:

* La materia esta formada por atomos indivisibles indestructibles.
* Los atomos son esferas rigidas.
* Todos los atomos del mismo elemento son iguales entre si pero diferentes de los atomos de otros elementos.
* Los atomos no se crean, ni se destruyen aún cuando se convinen en las reacciones quimicas. 

El modelo atómico de Dalton fue expuesto en un libro llamado “Nuevo sistema de filosofía química”, y en síntesis decía lo siguiente:

• La materia está formada por partículas pequeñísimas llamadas “átomos”.
• Estos átomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reacción química, y nunca cambian.
• Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa y dimensiones; por ejemplo, todos los átomos de hidrógeno son iguales.
• Por otro lado, los átomos de elementos diferentes, son diferentes; por ejemplo, los átomos de oxígeno son diferentes a los átomos de hidrógeno.
• Los átomos pueden combinarse para formar compuestos químicos. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse y formar moléculas de agua.
• Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
• 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 primeros modelos atomicos

La historia de los modelos atomicos comienza en Grecia, que en ese entonces no habia cientificos como en la actualidad, eran los filosofos los que se ocupaban de pensar como esta constituida la materia. Democrito y su maestro Leucipo dijeron que un trozo de metal podia dividirse en 2 partes hasta que llegaba un momento en el cual se obtenia una particula. Y a esa particula se la denominó atomo.
Segun estos filosofos los atomos no eran todos iguales sino que adquirian las caracteristicas de la materia a la cual pretenecian y tambien sostenian que los atomos eran eternos y se diferenciaban por la forma, la medida, el peso y la posicion.
Aristoteles ataco la teoria de los atomistas ya que el consideraba que la materia era continua y que los atomos no existian. Hoy sabemos que Democrito y Leucipo estaban en lo cierto.

FILOSOFÌA DE LOS ATOMISTAS

1.Los primeros principios (atomos) son seres corporeos y homogeneos. En este sentido cada átomo se parecería a la Esfera de Parménides ya que los átomos ( aunque infinitos en número ) cada uno, en sí mismo, no tendría intersticios ( cada átomo, en sí mismo, serían finito y, en él no existiría el vacío ) por lo que no podrían ser divididos ( indivisibles ).
2.Los átomos serían tan pequeños que son invisibles aunque en este punto es muy posible que Leucipo y Demócrito no pensaran lo mismo.
3.Los átomos eran, por tanto, indivisibles, sólidos, homogeneos, infinitos en número y figura (aunque finitos en sí mismos) y estarían dispersos ( moviéndose ) por todo un vacío infinito (aunque en sí mismos no existiría el vacío). Recuérdese que Parménides había negado el vacío y que los pitagóricos lo habían identificado con el aire atmosférico.
4.Los atomistas identificaban el vacío con el no-ser pero no en el sentido que fuera sinónimo de la nada sino en el de que el vacío no-era el ser, es decir, los átomos. Y el vacio no es identificable con la nada ya que juega una función ( por lo tanto es algo ) que sería la de permitir que los átomos se muevan desde toda la eternidad y estén separados unos de otros. El vacío, por tanto, como sinónimo del no-ser sería algo totalmente distinto de la plena existencia corporea de los átomos.
5.Aristóteles, se engaña cuando identifica el vacío de los atomistas con el espacio ya que éstos no tenían la concepción de que los cuerpos ocupan espacio. Para ellos, el vacío solo existen allí donde hay átomos, es decir, es el hiato existente entre ellos.
6.Los átomos difieren unos de otros, no por su materia, sino por su forma (A-N), por su orden (AN-NA) y por su posición (Z-N) por lo que las diferencias cualitativas de los objetos ( que no son otra cosa que conglomerados de átomos ) dependen unicamente por sus aspectos cualitativos y locales.

La materia y los atomos.

En el universo hay mucha diversidad de materia pero en su conjunto tiene una caracteristica que esta formada por atomosy estos son muy pequeños, mucho mas pequeños que la punta de un alfiler. Todo lo que nos rodea esta compuesto por atomos, por ejemplo el ser humano esta compuesto por celulas, a su vez estas celulas estan compuestas por atomos que son indivisibles y los mas pequeños.

Como te daras cuenta, es imposible aislar atomos, no se los puede estudiar ni medir, como lo hariamos con un animal, una planta. Mediante el analisis de comportamiento de la materia se realizaron y se realizan por investigaciones referidas a los atomos entonces este analisis permite deducir que sean los atomos y representarlos como un modelo atomico.

Atomos