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Las investigaciones de dalton, thomson, rutherford

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Las investigaciones de dalton, thomson, rutherford

  1. 1. Para la formulación de sus teorías y sus los modelos atómicos
  2. 2. Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia. Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles. Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.
  3. 3. Orden Cronológico Año Cientifico John Dalton 1808 J.J. Thomson 1897 Ernest Rutherford 1911 Niels Bohr 1913 Erwin Schrödinger 1924
  4. 4. John Dalton Fue un naturalista, químico, matemático y meteorólogo británico. En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de Demócrito. Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos.
  5. 5. Teoría de John Dalton La materia está formada por minúsculas partículas indivisibles llamadas átomos. Hay distintas clases de átomos que se distinguen por su masa y sus propiedades. Todos los átomos de un elemento poseen las mismas propiedades químicas. Los átomos de elementos distintos tienen propiedades diferentes.
  6. 6. Los compuestos se forman al combinarse los átomos de dos o más elementos en proporciones fijas y sencillas. De modo que en un compuesto los de átomos de cada tipo están en una relación de números enteros o fracciones sencillas. En las reacciones químicas, los átomos se intercambian de una a otra sustancia, pero ningún átomo de un elemento desaparece ni se transforma en un átomo de otro elemento.
  7. 7. 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. Átomo de Dalton
  8. 8. En un principio, Dalton dijo que la materia estaba formada por átomos, es decir, por partículas indivisibles e inalterables. Pero al descubrirse la existencia de las partículas subatómicas, se comprobó que el átomo no era indivisible. A pesar de que la teoría de Dalton era errónea, significó un avance muy importante en el camino de la comprensión de la materia. Además, la aceptación del modelo de Dalton no fue inmediata, y durante bastantes años muchos científicos se resistieron a reconocer la existencia del átomo.
  9. 9. Joseph John Thomson Fue un científico británico y descubridor de los isótopos, e inventor del espectrómetro de masa. En 1906 fue galardonado con el Premio Nobel de Física. Demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones.
  10. 10. Investigación de Thomson Demuestra La primera evidencia de la existencia de partículas subatómicas y por tanto de que los átomos no eran indivisibles como postulaba la teoría atómica de Dalton, se obtuvo de los estudios de la conductividad eléctrica de gases a bajas presiones. Los gases son aislantes para voltajes bajos, sin embargo, frente a voltajes elevados se vuelven conductores. Cuando en un tubo de vidrio que contiene un gas se hace parcialmente el vacío y se aplica un voltaje de varios miles de voltios, fluye una corriente eléctrica a través de él. Asociado a este flujo eléctrico, el gas encerrado en el tubo emite unos rayos de luz de colores, denominados rayos catódicos, que son desviados por la acción de los campos eléctricos y magnéticos. Mediante un estudio cuidadoso de esta desviación, J. J. Thomson demostró en 1897 que los rayos estaban formados por una corriente de partículas cargadas negativamente, que llamó electrones.
  11. 11. Esquema del Experimento de Thomson
  12. 12. Por ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés supuso, en 1904, que la mayor parte de la masa del átomo correspondía a la carga positiva, que, por tanto, debía ocupar la mayor parte del volumen atómico. Thomson imaginó el átomo como una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los electrones (como las pasas en un pudin). Este modelo permitía explicar varios fenómenos experimentales como la electrización y la formación de iones. - La electrización: Es el exceso o la deficiencia de electrones que tiene un cuerpo y es la responsable de su carga eléctrica negativa o positiva. - La formación de iones: Un ion es un átomo que ha ganado o ha perdido electrones. Si gana electrones tiene carga neta negativa y se llama anión y si pierde electrones tiene carga neta positiva y se llama catión.
  13. 13. Según el modelo de Thomson, los átomos están constituidos por una distribución de carga y masa regular, y éstos están unidos unos con otros formando la sustancia. Es decir, la sustancia debería poseer una estructura interna homogénea y, por tanto, las partículas al atravesarla deberían tener un comportamiento uniforme. Tras los experimentos de Rutherford, y tras el descubrimiento de las partículas subatómicas se vio que lo dicho por Thomson no se cumplía. Por otro lado, aunque Thomson explicó la formación de iones, dejó sin explicación la existencia de las otras reacciones.
  14. 14. Ernest Rutherford Fue un físico y químico neozelandés. Se dedicó al estudio de las partículas radioactivas y logró clasificarlas en alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Halló que la radiactividad iba acompañada por una desintegración de los elementos, probó la existencia del núcleo atómico, en el que se reúne toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo.
  15. 15. Investigación de Rutherford Los experimentos llevados a cabo en 1911 bajo la dirección de Ernest Rutherford modificaron las ideas existentes sobre la naturaleza del átomo. Rutherford y sus colaboradores bombardearon una fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de helio) procedentes de un elemento radiactivo. Observaban, mediante una pantalla fluorescente, en qué medida eran dispersadas las partículas. La mayoría de ellas atravesaba la lámina metálica sin cambiar de dirección; sin embargo, unas pocas eran reflejadas hacia atrás con ángulos pequeños. Éste era un resultado completamente inesperado, incompatible con el modelo de átomo macizo existente. Mediante un análisis matemático de las fuerzas involucradas, Rutherford demostró que la dispersión era causada por un pequeño núcleo cargado positivamente, situado en el centro del átomo de oro. De esta forma dedujo que la mayor parte del átomo es espacio vacío, lo que explicaba por qué la mayoría de las partículas que bombardeaban la lámina de oro, pasaran a través de ella sin desviarse.
  16. 16. Esquema del Experimento de Rutherford
  17. 17. Basándose en los resultados obtenidos en sus experimentos de bombardeo de láminas delgadas de metales, estableció el llamado modelo atómico de Rutherford o modelo atómico nuclear. El átomo está formado por dos partes: núcleo y corteza. El núcleo es la parte central, de tamaño muy pequeño, donde se encuentra toda la carga positiva y, prácticamente, toda la masa del átomo. Esta carga positiva del núcleo, en la experiencia de la lámina de oro, es la responsable de la desviación de las partículas alfa (también con carga positiva). La corteza es casi un espacio vacío, inmenso en relación con las dimensiones del núcleo. Eso explica que la mayor parte de las partículas alfa atraviesan la lámina de oro sin desviarse. Aquí se encuentran los electrones con masa muy pequeña y carga negativa. Como en un diminuto sistema solar, los electrones giran alrededor del núcleo, igual que los planetas alrededor del Sol. Los electrones están ligados al núcleo por la atracción eléctrica entre cargas de signo contrario.
  18. 18. Según el modelo atómico de Rutherford, los electrones se mueven en órbitas circulares y tienen una aceleración normal. Pero según los principios del electromagnetismo clásico, una carga eléctrica en movimiento acelerado emite energía; por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral hasta chocar con el núcleo, y esto supondría una pérdida continua de energía. Por otro lado, el electrón pasaría por todas las órbitas posibles describiendo una espiral alrededor del núcleo; y por tanto, la radiación emitida debería de ser continua. Sin embargo, los espectros de emisión de los elementos son discontinuos.
  19. 19. Niels Bohr Fue un físico danés que realizó fundamentales contribuciones para la comprensión de la estructura del átomo y la mecánica cuántica. Espectros atómicos discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso .
  20. 20. Investigación de Bohr El modelo atómico de Rutherford era incapaz de explicar ciertos hechos, Para solucionar los problemas planteados, el físico danés Niels Bohr formuló, en 1913, una hipótesis sobre la estructura atómica. Sus postulados eran: El electrón sólo se mueve en unas órbitas circulares "permitidas" (estables) en las que no emite energía. El electrón tiene en cada órbita una determinada energía, que es tanto mayor cuanto más alejada esté la órbita del núcleo. La emisión de energía se produce cuando un electrón salta desde un estado inicial de mayor energía hasta otro de menor energía.
  21. 21. Bohr supuso que el átomo solo puede tener ciertos niveles de energía definidos. Bohr establece así, que los electrones solo pueden girar en ciertas órbitas de radios determinados. Estas órbitas son estacionarias, en ellas el electrón no emite energía: la energía cinética del electrón equilibra exactamente la atracción electrostática entre las cargas opuestas de núcleo y electrón. El electrón solo puede tomar así los valores de energía correspondientes a esas órbitas. Los saltos de los electrones desde niveles de mayor energía a otros de menor energía o viceversa suponen, respectivamente, una emisión o una absorción de energía electromagnética (fotones de luz).
  22. 22. Átomo de Bohr
  23. 23. Bohr creó su modelo basándose en el átomo de hidrógeno; pero surgieron complicaciones. En consecuencia, Sommerfeld perfeccionó este modelo considerando que las órbitas podían ser también elípticas. El modelo atómico de Bohr no explicaba por qué la energía en las órbitas atómicas estaba cuantizada, ni por qué algunas propiedades de los elementos se repetían periódicamente. Es decir, no explicaban bien los espectros de emisión. Además, se aventuraba a colocar a los electrones con exactitud en unas órbitas fijas.
  24. 24. Erwin Schrödinger Fue un físico austríaco, nacionalizado irlandés, realizó importantes contribuciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica. Recibió el Premio Nobel de Física en 1933 por haber desarrollado la ecuación de Schrödinger. 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.
  25. 25. Investigación de Schrödinger En 1925 desarrolla una ecuación (La ecuación de Schrödinger ) la cual describe la evolución temporal de una partícula masiva no relativista. Es de importancia central en la teoría de la mecánica cuántica, donde representa para las partículas microscópicas un papel análogo a la segunda ley de Newton en la mecánica clásica. Las partículas microscópicas incluyen a las partículas elementales, tales como electrones, así como sistemas de partículas, tales como núcleos atómicos.
  26. 26. Es un modelo cuántico no relativista. Se basa en la solución de la ecuación de Schrödinger para un potencial electrostático con simetría esférica, llamado también átomo hidrogenoide. En este modelo los electrones se contemplaba originalmente como una onda estacionaria de materia cuya amplitud decaía rápidamente al sobrepasar el radio atómico.
  27. 27. Actualmente se abandonó el concepto de órbita estacionaria, debido fundamentalmente a que no se puede determinar con precisión la posición exacta de un electrón en un determinado instante. En la mecánica cuántica se define el orbital como una zona del espacio donde la probabilidad de encontrar al electrón es máxima .
  28. 28. Conclusión Con el avance da la ciencia los modelos atómicos sufren modificaciones, de ahí la gran variedad de ellos. El modelo aceptado hoy en día es el modelo mecano-cuántico, pero con el paso de los años, ¿seguirá siendo aceptado? ¿o inventarán otro más avanzado? Los modelos atómicos anteriores tenían sus limitaciones, y aunque en algunos aspectos, hoy en día parezcan absurdos, supusieron un avance muy importante para la ciencia, ya que gracias a ellos ha sido posible llegar al modelo actual; los modelos anteriores establecieron la base. El nombre de los modelos anteriores coincidía con el nombre de la persona que los propuso. El modelo actual, por el contrario, no viene enunciado por el nombre de una persona en particular, ya que a sido propuesto por un conjunto de científicos, científicos que estudian la mecánica cuántica. Por otro lado, el grado de dificultad de los modelos también ha ido creciendo a la par que la ciencia, ya que cada día se descubren más cosas.

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