Los Modelos Atómicos
Los Modelos Atómicos
Modelo Atómico de Demócrito:
Demócrito, un filósofo griego, aproximadamente en el 450 a.C., desarrolló la “teoría atómica del universo”, que fue concebida por su mentor, el filósofo Leucipo.
Esta teoría, no se apoya en resultados experimentales sino que se desarrolla mediante razonamientos lógicos, por ser una teoría filosófica. Puede enunciarse de la siguiente manera:
-Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incompresibles e invisibles.
-Los átomos se diferencian solo en forma y tamaño, pero no por cualidades internas.
-Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.
Además, afirma que toda la materia es una mezcla de elementos originarios que poseen las características de inmutabilidad y eternidad, concebidos como entidades infinitamente pequeñas y, por tanto, imperceptibles para los sentidos, a las que Demócrito llamó átomos, que en griego significa “indivisible”.
Modelo Atómico de Dalton:
Fue desarrollado a principios de 1800 (se estima, entre 1803 y 1807) por el científico británico John Dalton. Fue el primer modelo atómico con bases científicas. Su modelo atómico (Dalton lo llamó “Teoría Atómica”) consta de los siguientes enunciados:
-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, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
-Los átomos, al combinarse para formar compuestos, guardan relaciones simples de números enteros y pequeños.
-Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
-Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos.
Más adelante se encontraron insuficiencias al modelo atómico de Dalton:
-Los átomos están formados por partículas subatómicas y son divisibles.
-Existen átomos del mismo elemento con diferentes masa (Isótopos).
-Existen moléculas formadas por 2 o más átomos del mismo elemento (Por ejemplo O2; H2, etc).
-Este modelo no explica la regularidad de la Tabla periódica desarrollada por Mendeleiev en 1869.
Modelo Atómico de Thomson (o Pudín de Pasas):
Fue desarrollado en 1906 por el científico británico Joseph John “J.J.” Thomson, quien unos años antes había descubierto el electrón. En este modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo de carga positiva. Los electrones se hallan incrustados en este al igual que las pasas de un pudín (o budín). Por esta analogía también se lo denomina “Modelo del pudín de pasas”. Los electrones se distribuyen uniformemente en el interior del átomo, suspendidos en una nube de carga positiva. El átomo se considera 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.
Gráfico 2: Átomo según el Modelo Atómico de Thomson. Los electrones son las cargas negativas en color verde, incrustadas en una estructura con carga positiva en color naranja.
Insuficiencias del modelo atómico de Thomson:
Hace predicciones incorrectas sobre la distribución de las cargas dentro de los átomos.
Tampoco explica la regularidad de la Tabla periódica que había sido desarrollada por Mendeleiev en 1869
Modelo atómico de Rutherford (o Modelo Planetario):
Este modelo fue propuesto en 1911 por el químico y físico británico-neozelandés Ernest Rutherford. Este científico había desarrollado un experimento denominado ”experimento de la lámina de oro” el cual le permitió enunciar el modelo atómico. Fue el primer modelo en separar al átomo en dos zonas: núcleo y corteza. A partir de aquí, se empezaron a estudiar por separado. Según este modelo:
-El átomo consta de un núcleo central donde se concentra la carga positiva y casi toda la masa. Este núcleo es muy pequeño comparado con el tamaño total.
-El átomo posee electrones, de carga negativa que se sitúan en la corteza, describiendo órbitas circulares y girando a gran velocidad, como un sistema planetario.
-La suma de las cargas negativas de los electrones deben ser igual a la carga positiva del núcleo, siempre que el átomo sea neutro.
Gráfico 3: Átomo según el Modelo Atómico de Rutherford. Los electrones están representados por las esferas de color verde, que se encuentran girando en órbitas circulares alrededor del núcleo (esfera azul)
Insuficiencias del modelo atómico de Rutherford:
-Contradice la teoría electromagnética clásica. Según esta teoría, toda carga acelerada (el electrón en órbita lo es por tener aceleración centrípeta), debe irradiar energía continuamente en forma de ondas electromagnéticas. De acuerdo con el principio de conservación de la energía, la velocidad del electrón debería disminuir y caer en espiral hacia el núcleo. Esto no ocurre.
-No permite explicar los espectros de emisión de los elementos.
Modelo atómico de Bohr:
Fue postulado en 1913 por el físico danés Niels Bohr. Puede considerarse transicional ya que se ubica entre la mecánica clásica y la cuántica. Incorpora ideas tomadas del efecto fotoeléctrico, explicado por Einstein. A partir de la idea de que en un átomo los electrones giran alrededor del núcleo, Bohr propuso 5 postulados:
1. El electrón sólo puede moverse a cierta distancia (radio) del núcleo, lo que determina una órbita o nivel de energía (también se lo llama capa). Una órbita es una trayectoria circular bien definida alrededor del núcleo.
2. Mientras se encuentre en una órbita, el electrón no libera ni absorbe energía; por esto se conoce a las órbitas como estacionarias (o permitidas). En una órbita, la energía permanece constante.
3. Cuando se le entrega energía a un átomo, el electrón puede absorberla y pasar a una órbita de mayor radio y mayor energía. En este caso, se dice que el electrón está en estado excitado. Cuando los electrones de un átomo no están excitados, el átomo se encuentra en estado fundamental.
4. Cuando un electrón pasa de una órbita más alejada del núcleo a otra más cercana entonces libera o emite energía en forma de fotón (una cantidad pequeña y determinada de energía).
5. Para pasar de una órbita a otra, el electrón debe absorber o emitir una cantidad de energía igual a la diferencia de energía entre un nivel y el otro (esto es porque la energía no se destruye, sino que se transforma ). Si pasa de un nivel inicial ( con una cantidad de energía Ei ) a otro final ( con otra cantidad de energía Ef ), la diferencia ( ∆E ) se calcula como ∆E = Ef – Ei . El electrón sólo puede hallarse en alguna de las órbitas y no en los espacios entre ellas. A las órbitas se las designa con el número cuántico n, que toma los valores: 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7. Cuanto más alejada del núcleo, más energía tiene la órbita.
El valor de ∆E entre dos capas sucesivas (entre 2 y 1; entre 3 y 2; entre 4 y 3; etc.) es cada vez menor, ya que la separación entre las órbitas es cada vez menor.
Si un átomo tiene electrones excitados, se lo escribe con un asterisco para identificarlo: Átomo excitado = X* (la letra X representa el símbolo del elemento). Por ejemplo, en el caso del sodio sería: Na* .
Gráfico 4: Átomo según el Modelo Atómico de Bohr.
El núcleo atómico está representado de color celeste, los electrones con color naranja. Los círculos alrededor del núcleo son las órbitas en las que giran los electrones. Cada una de esas órbitas se corresponde con un número cuántico principal (n) que puede tomar valores enteros positivos del 1 al 7. Además está representada la energía emitida en forma de fotón por un electrón que pasa de un nivel de mayor a uno de menor energía.
Insuficiencias del modelo atómico de Bohr:
En los espectros realizados para átomos de elementos que no fueran Hidrógeno, se observa que electrones de un mismo nivel energético tienen distinta energía, mostrando un error en lo propuesto. Más tarde se descubrirán los subniveles energéticos.
Ahora les dejare un video explicativo de los modelos atomicos:
Modelo Atómico de Demócrito:
Demócrito, un filósofo griego, aproximadamente en el 450 a.C., desarrolló la “teoría atómica del universo”, que fue concebida por su mentor, el filósofo Leucipo.
Esta teoría, no se apoya en resultados experimentales sino que se desarrolla mediante razonamientos lógicos, por ser una teoría filosófica. Puede enunciarse de la siguiente manera:
-Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incompresibles e invisibles.
-Los átomos se diferencian solo en forma y tamaño, pero no por cualidades internas.
-Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.
Además, afirma que toda la materia es una mezcla de elementos originarios que poseen las características de inmutabilidad y eternidad, concebidos como entidades infinitamente pequeñas y, por tanto, imperceptibles para los sentidos, a las que Demócrito llamó átomos, que en griego significa “indivisible”.
Modelo Atómico de Dalton:
Fue desarrollado a principios de 1800 (se estima, entre 1803 y 1807) por el científico británico John Dalton. Fue el primer modelo atómico con bases científicas. Su modelo atómico (Dalton lo llamó “Teoría Atómica”) consta de los siguientes enunciados:
-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, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
-Los átomos, al combinarse para formar compuestos, guardan relaciones simples de números enteros y pequeños.
-Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
-Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos.
Más adelante se encontraron insuficiencias al modelo atómico de Dalton:
-Los átomos están formados por partículas subatómicas y son divisibles.
-Existen átomos del mismo elemento con diferentes masa (Isótopos).
-Existen moléculas formadas por 2 o más átomos del mismo elemento (Por ejemplo O2; H2, etc).
-Este modelo no explica la regularidad de la Tabla periódica desarrollada por Mendeleiev en 1869.
Modelo Atómico de Thomson (o Pudín de Pasas):
Fue desarrollado en 1906 por el científico británico Joseph John “J.J.” Thomson, quien unos años antes había descubierto el electrón. En este modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo de carga positiva. Los electrones se hallan incrustados en este al igual que las pasas de un pudín (o budín). Por esta analogía también se lo denomina “Modelo del pudín de pasas”. Los electrones se distribuyen uniformemente en el interior del átomo, suspendidos en una nube de carga positiva. El átomo se considera 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.
Gráfico 2: Átomo según el Modelo Atómico de Thomson. Los electrones son las cargas negativas en color verde, incrustadas en una estructura con carga positiva en color naranja.
Insuficiencias del modelo atómico de Thomson:
Hace predicciones incorrectas sobre la distribución de las cargas dentro de los átomos.
Tampoco explica la regularidad de la Tabla periódica que había sido desarrollada por Mendeleiev en 1869
Modelo atómico de Rutherford (o Modelo Planetario):
Este modelo fue propuesto en 1911 por el químico y físico británico-neozelandés Ernest Rutherford. Este científico había desarrollado un experimento denominado ”experimento de la lámina de oro” el cual le permitió enunciar el modelo atómico. Fue el primer modelo en separar al átomo en dos zonas: núcleo y corteza. A partir de aquí, se empezaron a estudiar por separado. Según este modelo:
-El átomo consta de un núcleo central donde se concentra la carga positiva y casi toda la masa. Este núcleo es muy pequeño comparado con el tamaño total.
-El átomo posee electrones, de carga negativa que se sitúan en la corteza, describiendo órbitas circulares y girando a gran velocidad, como un sistema planetario.
-La suma de las cargas negativas de los electrones deben ser igual a la carga positiva del núcleo, siempre que el átomo sea neutro.
Gráfico 3: Átomo según el Modelo Atómico de Rutherford. Los electrones están representados por las esferas de color verde, que se encuentran girando en órbitas circulares alrededor del núcleo (esfera azul)
Insuficiencias del modelo atómico de Rutherford:
-Contradice la teoría electromagnética clásica. Según esta teoría, toda carga acelerada (el electrón en órbita lo es por tener aceleración centrípeta), debe irradiar energía continuamente en forma de ondas electromagnéticas. De acuerdo con el principio de conservación de la energía, la velocidad del electrón debería disminuir y caer en espiral hacia el núcleo. Esto no ocurre.
-No permite explicar los espectros de emisión de los elementos.
Modelo atómico de Bohr:
Fue postulado en 1913 por el físico danés Niels Bohr. Puede considerarse transicional ya que se ubica entre la mecánica clásica y la cuántica. Incorpora ideas tomadas del efecto fotoeléctrico, explicado por Einstein. A partir de la idea de que en un átomo los electrones giran alrededor del núcleo, Bohr propuso 5 postulados:
1. El electrón sólo puede moverse a cierta distancia (radio) del núcleo, lo que determina una órbita o nivel de energía (también se lo llama capa). Una órbita es una trayectoria circular bien definida alrededor del núcleo.
2. Mientras se encuentre en una órbita, el electrón no libera ni absorbe energía; por esto se conoce a las órbitas como estacionarias (o permitidas). En una órbita, la energía permanece constante.
3. Cuando se le entrega energía a un átomo, el electrón puede absorberla y pasar a una órbita de mayor radio y mayor energía. En este caso, se dice que el electrón está en estado excitado. Cuando los electrones de un átomo no están excitados, el átomo se encuentra en estado fundamental.
4. Cuando un electrón pasa de una órbita más alejada del núcleo a otra más cercana entonces libera o emite energía en forma de fotón (una cantidad pequeña y determinada de energía).
5. Para pasar de una órbita a otra, el electrón debe absorber o emitir una cantidad de energía igual a la diferencia de energía entre un nivel y el otro (esto es porque la energía no se destruye, sino que se transforma ). Si pasa de un nivel inicial ( con una cantidad de energía Ei ) a otro final ( con otra cantidad de energía Ef ), la diferencia ( ∆E ) se calcula como ∆E = Ef – Ei . El electrón sólo puede hallarse en alguna de las órbitas y no en los espacios entre ellas. A las órbitas se las designa con el número cuántico n, que toma los valores: 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7. Cuanto más alejada del núcleo, más energía tiene la órbita.
El valor de ∆E entre dos capas sucesivas (entre 2 y 1; entre 3 y 2; entre 4 y 3; etc.) es cada vez menor, ya que la separación entre las órbitas es cada vez menor.
Si un átomo tiene electrones excitados, se lo escribe con un asterisco para identificarlo: Átomo excitado = X* (la letra X representa el símbolo del elemento). Por ejemplo, en el caso del sodio sería: Na* .
El núcleo atómico está representado de color celeste, los electrones con color naranja. Los círculos alrededor del núcleo son las órbitas en las que giran los electrones. Cada una de esas órbitas se corresponde con un número cuántico principal (n) que puede tomar valores enteros positivos del 1 al 7. Además está representada la energía emitida en forma de fotón por un electrón que pasa de un nivel de mayor a uno de menor energía.
Insuficiencias del modelo atómico de Bohr:
En los espectros realizados para átomos de elementos que no fueran Hidrógeno, se observa que electrones de un mismo nivel energético tienen distinta energía, mostrando un error en lo propuesto. Más tarde se descubrirán los subniveles energéticos.
Ahora les dejare un video explicativo de los modelos atomicos:
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