Modelo atómico

Thomson. Bohr. Rutherford. Átomos. Electrones. Protones. Neutrones. Núcleo. Energía negativa y positiva. Radiación

  • Enviado por: David Elorriaga
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 7 páginas

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Thomson

'Modelo atómico'

Nació en Cheetham Hill, cerca de Manchester. Era el hijo de un vendedor de libros. Cuando tenía 14 años entró en el Owens College de Manchester, donde pudo asistir a varios cursos de física experimental. En 1876 obtuvo una beca para el Trinity College, en Cambridge, donde permanecería el resto de su vida. Después de graduarse en matemáticas en 1880, la oportunidad de hacer investigación experimental le atrajo al laboratorio Cavendish. Ayudó a revolucionar el conocimiento sobre la estructura del átomo con su descubrimiento del electrón en 1897. En 1907 recibió el premio Nobel

Modelo atómico de Thomson

El descubrimiento de Thomson del electrón cargado negativamente provocó problemas para los físicos en 1897, ya que los átomos se consideraban globalmente neutros. ¿Dónde estaba la carga positiva que neutralizaba los electrones y qué la mantenía?.

Entre 1903 y 1907 Thomson intentó resolver el misterio adaptando el modelo atómico propuesto por Lord Kelvin en 1902. Thomson mantenía que el átomo es una esfera de carga positiva distribuida uniformemente de un anstrong de diámetro, en la cual se encuentran empotrados los electrones neutralizando la carga positiva. Si los electrones  son desplazados, intentarían volver a su posición original, lo cual le da una estabilidad inherente. Popularmente conocido como el modelo del pudin de ciruelas, tuvo que ser abandonado debido a los avances teóricos y experimentales, a favor del modelo atómico de Rutherford.

'Modelo atómico'

Bohr

'Modelo atómico'

Nació el 7 de Octubre de 1885 en Copenhage, Dinamarca. Su padre, Christian Bohr, era profesor de fisiología en la universidad de esa ciudad, y era conocido por sus trabajos sobre los aspectos físicos y químicos de la respiración.

Su madre, Ellen Adler Bohr, era hija de un banquero y fue alumna de quien posteriormente sería su esposo. Niels Bohr y sus dos hermanos crecieron por tanto en una cálida atmósfera intelectual. Su hermano Harald se convirtió en un brillante matemático.

Bohr se distinguió en la universidad de Copenhage, donde obtuvo la medalla de oro del Royal Danish Academy of Sciences and Letters. En 1911 recibió su doctorado por su tesis sobre la teoría electrónica de los metales.

Fue entonces cuando partió hacia Inglaterra con la intención de continuar su trabajo con J. J. Thomson en Cambridge. Thomson nunca mostró especial interés por las ideas de Bohr sobre los electrones en los metales. En Marzo de 1912 Bohr se trasladó a Manchester, donde se incorporó al grupo de Rutherford en el que estudiaban la estructura del átomo.

Bohr regresó a Copenhage en el verano de 1912, donde se casó con Margrethe Norlund, y continuó desarrollando sus nuevas ideas sobre los átomos. La universidad creó para Bohr el Instituto de Física Teórica, que se inauguró en 1921, y donde Bohr trabajaría el resto de su vida. Éste se convirtió en un centro internacional del trabajo sobre el átomo y la teoría cuántica.

Bohr fue el primero en aplicar la teoría cuántica al problema d la estructura atómica y molecular. Por este trabajo recibió el premio Nobel de Física en 1922. Desarrolló la llamada teoría del átomo y el modelo del núcleo atómico líquido.

Modelo atómico de Boro

En 1913 Bohr propuso su modelo cuantizado del átomo para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo. Bohr se dio cuenta de que para construir un modelo atómico satisfactorio tenía que incluir de alguna manera el cuanto de energía de Planck-Einstein. Bohr resumió en varios puntos los supuestos que introdujo para explicar la constitución de su átomo, como resultado de aplicar los principios de Planck al átomo de Rutherford:

1) La energía no era emitida o absorbida en la forma continua que había supuesto la física clásica, sino solamente durante la transición de los electrones entre dos estados estacionarios.

2) Aunque el equilibrio de los átomos en el estado estacionario venía gobernado por las leyes ordinarias de la mecánica, dichas leyes no eran de aplicación en el paso de un estado estacionario a otro.

3) La radiación emitida era un cuanto de energía de Planck.

4) Los estados estacionarios venían determinados por la energía emitida y el giro del electrón.

5) El estado permanente de un átomo es en el que la energía emitida en su formación es máxima

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.

Representación de las órbitas

n

distancia

'Modelo atómico'

1

0,53 Å

2

2,12 Å

3

4,76 Å

4

8,46 Å

5

13,22 Å

6

19,05 Å

7

25,93 Å

Rutherford

'Modelo atómico'
+

Natural de Nueva Zelanda, era el hijo de un pequeño granjero fabricante de ruedas para carros. Era el cuarto de once hermanos.

Se graduó en 1892 en el Canterbury College, en Christchurch. Más tarde consiguió una beca para ir a Cambridge, donde comenzó un largo periplo a través de Montreal, Manchester y de nuevo Cambridge a lo largo del periodo en el que tendría lugar un profundo cambio en las ideas de la física.

A lo largo de su carrera adquirió fama por sus numerosos trabajos sobre la constitución de la materia, la radioactividad, las transmutaciones y la ionización de los gases. Distinguió los rayos ð y ð en la radiación de los elementos radioactivos. Obtuvo el premio Nobel de química en 1908.

El modelo atómico de Rutherford:

Rutherford utilizó las partículas ð y ð como herramientas de análisis atómico. En 1909 dos investigadores de su laboratorio de Manchester, Hans Geiger y Ernest Marsden, lanzaban partículas ð contra placas delgadas de diversos metales. Encontraron que la dirección de una pequeña fracción (una entre 8000) de las partículas ð que llegan a una placa metálica es modificada de tal manera que vuelve a aparecer de nuevo en el lugar de partida.

A Rutherford le pareció que para que una partícula ð cambiase su trayectoria en un ángulo de 90 grados o más hacían falta campos eléctricos mucho más intensos de los que podían suministrar los modelos que Thomson manejaba, y en Abril de 1911 consiguió desarrollar una teoría que explicaba las desviaciones observadas.

El modelo que utilizó consistía de un núcleo central (una esfera de menos de 3ð 10-14 m. de radio) que podía estar cargado eléctricamente rodeado de una "esfera de electrificación", de unos 10-10 m. de radio, con la misma carga pero con signo opuesto que el núcleo.

Este modelo ya había sido propuesto 1904 por el físico japonés Hantaro Nagaoka, pero con pretensiones diferentes.

Sin embargo el modelo de Rutherford tenía inconvenientes. Si se pensaba en él como una especie de sistema planetario gobernado por fuerzas electromagnéticas, existía un problema obvio: los electrones que orbitaban en torno al núcleo estarían acelerados dado su movimiento circular, y por tanto deberían emitir radiación, lo que implicaba que perderían energía. Esto produciría que se fueran acercando al núcleo, al que terminarían cayendo irremediablemente

Volviendo al experimento de Rutherford

'Modelo atómico'

La mayoría de los rayos alfa atravesaba la lámina sin desviarse, porque igual que en caso de la reja, la mayor parte del espacio de un átomo es espacio vacío.

'Modelo atómico'

Algunos rayos se desviaban, porque pasan muy cerca de centros con carga eléctrica del mismo tipo que los rayos alfa (CARGA POSITIVA).

'Modelo atómico'

Muy pocos rebotan, porque chocan frontálmente contra esos centros de carga positiva.

 Modelo atomico actual

El modelo de Bohr funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno. En los espectros realizados para otros átomos se observaba que electrones de un mismo nivel energético tenían distinta energía. Algo andaba mal. La conclusión fue que dentro de un mismo nivel energético existían SUBNIVELES.

En 1916, Arnold Sommerfeld modifica el modelo atómico de Bohr, en el cual los electrones sólo giraban en órbitas circulares, al decir que también podían girar en ORBITAS ELIPTICAS.

Todavía Chadwick no había descubierto los NEUTRONES, por eso en el núcleo sólo se representan, en rojo, los PROTONES

Esto dió lugar a un nuevo número cuántico: "El Número Cuántico Azimutal", que determina la forma de los orbitales, se lo representacon la letra "l" y toma valores que van desde 0 hasta n-1.

'Modelo atómico'

Valor

Subnivel

Significado

0

s

sharp

1

p

principal

2

d

diffuse

3

f

fundamental