Teoría atómica de la materia:

Colegio Antil Mawida
Depto. De Ciencias
Profesora: Paola Hernández
Nombre alumno:
Curso: 1º año medio
Unidad N° 1
Sub Unidad
Objetivos
Estructura atómica
Antecedentes históricos; la revolución en la física
clásica
Reconocer y comprender los modelos atómicos
previos al modelo mecánico cuántico.
Indicaciones: A continuación les presento un texto relacionado con la
evolución del modelo atómico. Deben leerlo en parejas y a continuación,
contestar las preguntas que aparecen al final del texto.
Teoría atómica de la materia
I. Orígenes:
S. V a.c: Filósofos griegos Demócrito y Leucipo planteaban que el
universo está formado por una partícula indestructible y común a toda la
materia. Se denominó ATOMO (griego: a= sin; tomo= división)
Siglo XIX:
EN 1808 John Dalton: utilizó los dos leyes fundamentales de las
combinaciones químicas, es decir: la "Ley de conservación de la masa"(La masa
total de las sustancias presentes después de una reacción química es la misma
que la masa total de las sustancias antes de la reacción) y la "Ley de
composición constante"(Todas las muestras de un compuesto tienen la misma
composición, es decir las mismas proporciones en masa de los elementos
constituyentes.) como base de una teoría atómica.
La esencia de la teoría atómica de la materia de Dalton se resume en
tres postulados:
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1. Cada elemento químico se compone de partículas diminutas e indestructibles
denominadas átomos. Los átomos no pueden crearse ni destruirse durante una
reacción química.
2. Todos los átomos de un elemento son semejantes en masa (peso) y otras
propiedades, pero los átomos de un elemento son diferentes de los del resto
de los elementos.
En cada uno de sus compuestos, los diferentes elementos se combinan en
una proporción numérica sencilla: así por ejemplo, un átomo de A con un átomo
de B (AB), o un átomo de A con dos átomos de B (AB2).
La teoría atómica de Dalton condujo a la "Ley de las proporciones
múltiples", que establece lo siguiente:
Si dos elementos forman más de un compuesto sencillo, las masas de un
elemento que se combinan con una masa fija del segundo elemento, están en
una relación de números enteros sencillos.
II. Descubrimiento de las partículas subatómicas:
En 1850, Williams Crookes: En ese momento se estudiaban la naturaleza
de la radiación producida por un hilo metálico que transportaba corriente
eléctrica a través de un tubo que se había vaciado de aire. Estos rayos,
procedentes del cátodo (polo negativo del circuito), fueron llamados rayos
catódicos.
Crookes construyó un tubo de descarga, al que se le denominó Tubo de
Crookes, que consistía en un tubo de vidrio con dos electrodos metálicos en sus
extremos, conectados a una fuente de energía de corriente contínua. Al hacer
vacío observó la emisión de luz que viajaba desde el cátodo hasta el ánodo.
Como la luminosidad provenía del cátodo, se les denominó RAYOS CATÓDICOS.
Características de los rayos catódicos se propagan en línea recta, atraviesan
láminas de espesores pequeños transportan carga negativa, y son desviados por
campos eléctricos y magnéticos en concordancia con su carga negativa.
Después de éste descubrimiento, se concluyó que el átomo no es la partícula
más pequeña de la materia, existen partículas subatómicas
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En 1886 Eugen Goldstein
descubrió los rayos canales
utilizando un tubo de rayos
catódicos con el cátodo
perforado. Los rayos canales
atravesaban las perforaciones
del cátodo iluminando la zona
posterior de este. Al comprobar
que los rayos canales eran
partículas positivas y que su masa dependía
del gas encerrado en el tubo, llamó protones a las partículas que se liberaban al
usar hidrógeno gaseoso
Características de los rayos canales
-Sufren desviación por efecto de campos eléctricos y magnéticos.
-Transportan carga positiva.
-La razón carga/masa es mucho menor que el valor obtenido para los electrones
y depende del gas contenido en el interior del tubo.
En 1897 Joseph Thomson:
Como resultado de una serie de experimentos con los rayos catódicos,
Joseh Thomson resolvió la diferencia que había entre algunos científicos que
pensaban que los rayos catódicos correspondían a partículas cargadas
negativamente y otros pensaban que eran ondas de luz.
En 1897 J. J. Thomson, que trabajaba como profesor de física de
Cavendish desde la década de 1870, diseñó un experimento en el que
intervenían el balance entre las propiedades eléctricas y magnéticas de una
partícula cargada en movimiento. Ya en ese entonces se sabía que un objeto
cargado era afectado por dos tipos de fuerzas.
Desde Faraday se habla de fuerzas electromagnéticas que actúan sobre
cualquier objeto provisto de carga eléctrica, pero no actúan sobre un elemento
no cargado como una onda. De esa manera, con el tiempo, la contienda de saber
que eran los rayos catódicos se centró en saber si tenían o no carga eléctrica;
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de tenerla sería afectada por fuerzas electromagnéticas como la generada por
un imán.
Thomson armó un dispositivo, como lo muestra el esquema, modificando
el tubo de rayos catódicos enrareciendo ligeramente el vacío con un poco de
gas, para medir la velocidad de los rayos catódicos (que en esa
época se los denominó rayos canales). Estos rayos debían atravesar una zona en
la que se había creado un campo eléctrico entre dos placas cargadas y un
campo magnético. Se ajustó el voltaje de las placas hasta que se compense
exactamente los efectos desviadores del campo magnético, así eran atraídos
por el ánodo. Thomson argumentó que si los rayos eran realmente partículas su
trayectoria debía ser afectada por los imanes y por las grandes cargas
eléctricas. Si el campo magnético obligaba a los rayos a moverse hacia abajo,
entonces se cargaba las placas de manera que desviaran el haz hacia arriba en
la misma medida. En otras palabras, igualaba la fuerza eléctrica a la magnética.
El importante resultado que obtuvo Thomson fue que la velocidad de los
rayos catódicos era cerca de 3.107 m/seg., lo cual es más o menos el 10% de la
velocidad de la luz.
Evidentemente los rayos catódicos eran partículas. (De ser ondas
tendrían que viajar a la misma velocidad de la luz, 3.108 m/seg.). Puesto que las
supuestas partículas eran atraídas hacia el electrodo cargado positivamente,
concluyó que transportaban carga eléctrica negativa. Estos corpúsculos fueron
bautizados con el nombre de electrones (ya que provenían de la electricidad) y
calculó su masa en 9,11.10 – 28 g..
Viendo que el valor de carga/masa para los rayos catódicos se mantenía igual,
aunque se usaran diferentes gases en el tubo (aire, hidrógeno, dióxido de
carbono) y del metal (aluminio, hierro, platino) usado como cátodo, concluyó que
estos rayos consistían en partículas cargadas negativamente y que eran
constitutivos fundamentales de toda materia. Estas partículas son los
electrones.
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Thomson realizó este mismo experimento colocando en el tubo de
Crookes diferentes gases, por lo que calculó diferentes relaciones de la carga
y la masa y observó que todas ellas eran menor que uno, es decir, la masa
aumenta y la carga sigue siendo la misma, y encontró lo siguiente:
Masa del Hidrógeno 1.67 X 10-24 g.
Masa del Electrón
9.1 X 10-28 g.
Composición atómica
Con el descubrimiento del electrón y del protón, Thomson postuló una nueva
teoría atómica que postulaba lo siguiente:
- El átomo está formado por una esfera de carga positiva, en la cual se
encuentran distribuidos partículas con carga negativa(electrones) que
neutralizan la carga positiva de la esfera.
- De acuerdo al elemento, las cargas estarán distribuidas de diferente forma.
- El átomo es una partícula que se puede dividir en dos partes: partículas
positivas y electrones.
Así pues, se observa que el modelo de Thompson permitió explicar:
- La formación de los rayos positivos (rayos canales), los cuales se originan
cuando los átomos neutros, pierden electrones en los tubos de ensayo
catódicos.
- La formación de iones.
- La electricidad que se produce en algunos procesos químicos.
- La electrólisis.
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Guía de trabajo en clases:
1.- Identifica los aportes científicos que proporcionaron las bases para el
modelo atómico expuesto. Escribe nombres de los científicos y fechas para
cada uno.
2.- Escribe el nombre de la teoría atómica expuesta en este documento,
fecha de su publicación y autor.
3.- Escribe los postulados de la teoría atómica en cuestión.
4.- Identifica y escribe las falencias que presenta el modelo
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