A finales del siglo XIX y principios del siglo XX, los estudios de los modelos atómicos han revolucionado la forma de entender el universo. Un nuevo mundo microscópico comenzó a desmoronarse.
La ciencia en general estaba recibiendo una herramienta muy poderosa que facilitaría la futura vida humana y también sirven como punto de partida para un nuevo mundo tecnológico que empezaba a tomar forma.
Hasta entonces, el precursor de este nuevo modelo aún permanecía aristotélicas y filósofos presocráticos ideas. Fue con Demócrito y Leucipo que vino la primera teoría sobre la naturaleza de la materia - atomismo. Más tarde se introdujo la teoría del flogisto - que era conocido como el espíritu ígneo = que desprendía las reacciones de combustión. Sin embargo, finalmente la punta con los datos experimentales. El misterio aún quedaba: que la materia estaba compuesta? surgen nuevas ideas.
MODELO DE ATÓMICA DE DALTON (1803)
Dalton modelo atómico
John Dalton
• El material se compone de átomos que no podrá ser dividido;
• Los átomos de un mismo elemento tienen los mismos elementos de masa y diferentes átomos químicos tienen diferentes masas;
• propuso inicialmente la idea de la reacción química: átomos de elementos diferentes se pueden combinar en diversas proporciones simple pero estas combinaciones químicas, cada átomo contiene su identidad;
modelo de átomo-Dalton
El modelo atómico de Dalton (bola de piscina)
• Propone la molécula idea inicial - compuestos químicos consisten en una combinación de dos o más elementos en una proporción fija.
La contribución de Dalton a la química era extremadamente importante, con sus ideas simples, pero crucial para la comprensión de las reacciones químicas y moléculas. Aunque esta propuesta de algunas formulaciones incorrectas, a continuación, dado nuevo impulso para futuras investigaciones en el mundo macroscópico podría explicarse por el mundo microscópico de los datos experimentales, junto con el razonamiento lógico. Su modelo cuenta con el átomo como una esfera masiva, invisible e indestructible e indivisible. Es el modelo atómico conocido como la "bola de billar".
modelo del pudín de ciruelo (1897)
Joseph John Thomson
Joseph John Thomson
La electricidad es un fenómeno que nos acompaña a diario. La atracción de la propiedad de los cuerpos se conoce desde la antigüedad. Nombre de la electricidad proviene de la palabra griega elektron = lo que atrae.
En 1833, el químico Inglés y físico Michael Faraday, llevaron a cabo una serie de experimentos de electrólisis (proceso de descomposición química de las sustancias mediante el paso de corriente eléctrica).
Observó que la masa depositada de una sustancia dada era proporcional a la cantidad de electricidad utilizada. En 1891, George Stoney propuso el nombre de electrones para la unidad natural de la electricidad en ese momento aún se desconoce, pero, como se ha demostrado por los datos experimentales.
Se sabía que se produce al pasar la electricidad a un gas rarificado atrapado en un tubo, un filamento cuyo color depende únicamente de la cantidad de corriente que pasa a través del tubo se emite. Además, la irradiación del electrodo negativo produce cuando la luz chocó con el otro extremo del tubo de vidrio.
Estos rayos producen sombras mientras caminaban recta. A medida que el electrodo negativo ya fue llamado cátodo, estos rayos fueron llamados "rayos catódicos".
El inglés William Crookes inventó la bombilla rayos catódicos consistían en un tubo de vidrio que tenía una bomba de vacío. Cuando el aire u otro gas sometido a baja presión y se sometió a alto voltaje, estos rayos dejando el ánodo y viajar hacia el cátodo. Crookes cree que estos rayos constituyen una corriente de moléculas.
Modelo atómico de Thomson
Modelo atómico de Thomson
El físico Inglés Joseph John Thomson realizó una serie de experimentos con la bombilla Crookes, probando el aire y luego otros tipos de gases. En una insertado dos polos (a = un imán de campo electromagnético) de la región de la ampolla que pasó los rayos catódicos y se encontró que estos rayos sufren cambios hacia el polo positivo, por lo que estos rayos eran naturaleza negativa.
En estos experimentos se determinó la relación entre la carga y la masa de los rayos de carga negativa. Se encontró que esta relación tenía siempre el mismo valor independientemente del material utilizado en los electrodos o de gas en el tubo. Estos resultados llevaron a la conclusión de Thomson que los rayos catódicos consistían en cargas eléctricas negativas realizadas por las partículas de la materia, estos rayos fueron llamadas electrones.
Thomson en 1897, propone que los electrones eran partes de átomos y redactaron el siguiente modelo: el átomo es un fluido de carga positiva en la que se incrusta electrones en una distribución uniforme de la carga. Por analogía, podemos imaginar un pan dulce con frutas confitadas en el que la masa de pan dulce serían los electrones de líquidos y fruta con incrustaciones de carga positiva.
Sin embargo, este modelo se conoce como el pudín de ciruela, pasas de uva, donde las incrustaciones representan los electrones y la masa del pastel que representaría la parte positiva.
Este modelo sirvió para confirmar definitivamente la idea de divisibilidad de la materia y su naturaleza eléctrica.
Modelo de Rutherford (1911)
Ernest Rutherford
Ernest Rutherford
El esfuerzo de muchos científicos en ese momento generó gran atención a cualquier fenómeno que apareció, por simple que era. Varias cosas sucedieron de forma natural y nuevos hallazgos parecen culminar en un nuevo modelo propuesto por Ernest Rutherford. Entre estos hechos, es posible enumerar:
• En 1895, el físico alemán Wilhelm Roentgem utilizando tubos de rayos catódicos descubrió los rayos X, los rayos mostró un tipo de radiación capaz de superar ciertos materiales e impresionar una placa fotográfica;
• En 1897, el físico francés, Antoine Henry Becquerel descubrió que el elemento uranio rayos que tenían la capacidad de pasar a través de objetos opacos emite.
• Pierre y Marie Curie aislaron otros elementos nuevos como el radio y el polonio, la misma propiedad, que fue nombrado radiactividad en 1898.
• Rutherford contribuye en un paso posterior que muestra una parte de la radiación de ciertos elementos radiactivos fueron cargados positivamente partículas que se mueven a gran velocidad y fueron llamados partículas alfa (α). Más tarde se demostró que estas partículas corresponden a núcleos de helio doblemente ionizados.
Rutherford se decantó por partículas alfa como proyectiles para bombardear hojas metálicas muy finas. Se utilizaron varios tipos diferentes de hojas de metal. Rigurosamente las partículas alfa no son visibles, pero generan un "flash" visibles cuando se golpea un mamparo cubierta con sulfuro de zinc. aparato de Rutherford consistió fragmento polonio (partícula alfa elemento emisor) y una placa de plomo de espesor que tiene un agujero, una hoja delgada de metal y una pantalla de cubierta con sulfuro de zinc. Se probaron varios tipos de metales, y el oro era el elemento que fue proporcionado por mejores observaciones. Los dos asistentes Rutherford, Geiger y Marsden montado el aparato y llevaron a cabo los primeros experimentos.
Se esperaba que mediante la colocación de una capa delgada de oro entre el conductor y la pantalla, las partículas alfa se cruzarían la hoja recta, el sufrimiento no es más que pequeñas desviaciones. Sin embargo, una pequeña fracción de estas partículas ha sufrido grandes cambios y algunos como estivem ricocheteadas. Sus asistentes escribieron: "Si tenemos en cuenta la masa de la partícula alfa y su gran velocidad (1,8 x 109 cm / seg) es, sin embargo, es sorprendente que algunos de ellos pueden convertirse en una capa de oro 6 x 10-5 cm en un ángulo de 90 ° o más ". Mediante el análisis de esta observación Rutherford dijo: "Es casi tan
Modelo atómico de Rutherford
Modelo atómico de Rutherford
increíble que disparamos una granada de 15 pulgadas contra una hoja de papel y nos devolvió el golpe ".
Para explicar las desviaciones con ángulos mayores de 90 ° o el hecho de que la partícula alfa rebotar Rutherford llegó a la conclusión de que ya no podía pensar en una distribución uniforme de la carga, conforme a lo dispuesto para el modelo atómico de Thomson. Por lo tanto, Rutherford propuso que las cargas atómicas se concentran en dos regiones distintas: una pequeña y densa, cargada positivamente centro, que fue llamado núcleo y los espacios vacíos de la región rodeada por los electrones que se llaman nube de electrones en movimiento. También ha demostrado que por cada 10.000 partículas alfa (diez mil) que pasan a través de la hoja en una línea recta fue desviado demostró que esta deducción el diámetro del átomo es de 10.000 a 100.000 veces mayor que su núcleo. Por analogía, se puede imaginar el estadio de fútbol Maracaná como el átomo: el núcleo sería el balón en el centro del césped y la nube de electrones sería el resto del estadio (de campo, gradas y aparcamiento).
Los resultados experimentales Rutherford concluyeron que:
• El átomo tiene espacio más vacío que lleno (lo que explica el hecho de que la mayoría de las partículas alfa pasan a través de la hoja de metal sin sufrir grandes desviaciones).
• La mayor parte del átomo de la masa se concentra en una pequeña región con carga positiva y el centro fue llamado el núcleo. Posteriormente estas cargas positivas serían llamados protones.
Este modelo fue satisfactoria para aclarar el fenómeno de dispersión de partículas alfa en una hoja de metal, pero el comportamiento de los electrones aún estaba por descifrar de una manera más clara. Según su modelo de Rutherford podría compararse con una pequeña sistema solar, en la que lo haría núcleo de papel del sol. Los electrones describen órbitas alrededor del núcleo que se mueve en los espacios vacíos en órbitas fijas, de tal manera que los planetas alrededor del sol.
Rutherford mismo reconoce un defecto en su analogía, no pudo explicar la estabilidad átomo, al considerar sólo la mecánica newtoniana. Una partícula cargada como el electrón para describir una órbita podría perder energía y caer en el núcleo. Este callejón sin salida comenzó a desmoronarse con el modelo de Bohr, como el siguiente.
Modelo de Bohr (1913)
Niels Henrik Bohr
Niels Henrik Bohr
A principios del siglo XX, el estudio de diversos fenómenos físicos activar fuertes debates entre los científicos para explicar fenómenos que tenían diferentes explicaciones para el mismo proceso.
Las pruebas experimentales y estudios teóricos han venido demostrando poco a poco que el universo electrónico fantástica de átomos, el comportamiento de las partículas sigue diferentes leyes de los aplicados a los cuerpos grandes.
En un intento de explicar la estabilidad del átomo con núcleo y electrones moviéndose alrededor de este núcleo, el danés Niels Henrik Bohr propuso los siguientes postulados (postulado = instrucción aceptada como verdadera sin pruebas):
• Los electrones describen órbitas circulares alrededor del núcleo, tales órbitas niveles o capas fueron nombrados;
• Cada uno de estos niveles tiene un cierto valor de la energía;
• Cuanto más lejos del núcleo más grande es el nivel de energía;
• No siga siendo el electrón entre dos niveles de energía;
• Los electrones tienen una energía cuantificada (paquetes con ciertos valores de energía). Por lo que no va a cambiar el nivel si se obtiene la energía correcta, exactamente igual a la diferencia de energía entre un nivel y otro.
• El electrón para recibir la energía (electricidad, luz, calor, etc.), se excita y saltando de un interno a una más externa y en su regreso al nivel anterior que emite parte de esta energía en forma de ondas electromagnéticas (luz visible , radiación ultravioleta, calor, etc.).
El modelo atómico de Bohr puede explicar eficazmente el espectro de hidrógeno, el ensayo a la llama y los fuegos artificiales (en este caso la energía de polvo es suficiente para excitar los electrones).
Bohr también llega a la conclusión de que la energía implicada en tales emisiones varía de átomo a átomo porque sus electrones ocupan diferentes niveles de energía que tienen diferentes frecuencias, pronto tener diferentes longitudes de onda, lo que resulta en la emisión de diferentes colores. En pocas palabras, tienen diferentes saltos cuánticos.
Toda la materia cuando se calienta a una temperatura suficientemente alta emite energía en forma de radiación (luz). Por ejemplo, si una persona hace que la luz de una lámpara de filamento incandescente común pasa a través de un prisma se descompone en varios colores como colores del arco iris. Esta descomposición se conoce como espectro de luz brillante
Modelo atómico de Bohr
Modelo atómico de Bohr
visible. Otro tipo de descomposición se produce cuando se pone un CD o DVD en la luz.
Bohr ha creado un aparato similar a un gas de hidrógeno atrapamiento tubo de rayos catódicos dentro de ella. Al calentar este tubo o haciendo pasar una chispa eléctrica a través de él, empezó a emitir luz.
Este tubo se colocó estratégicamente entre rendijas y un prisma. La luz se filtró y se refleja en una pantalla blanca y se verificó la presencia de líneas finas de diferentes colores - estas líneas fueron llamados espectro discontinuo del átomo de hidrógeno. Mediante la variación de la tensión en estas líneas espectrales de luz fueron más cerca entre sí hasta que una región continua aparecen como si se tratara de una mezcla de todos estos colores.
El avance de los estudios cuántica estableció que la presencia de un cierto número de electrones en cada nivel de energía sólo es posible. Como resultado de esta observación fue posible establecer el número máximo de electrones en cada uno de los niveles de energía o capa de electrones.
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