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El átomo. Modelos atómicos. Modelo de Dalton . (1808) Modelo de Thomson. (1898) Modelo de Rutherford (1911) Modelo de Bohr. (1913) Modelo Schrodinger (1925) Modelo Estándar.(1973). 1808. John Dalton (1766-1844).-. Fue el primero que describió la ceguera hacia los colores. - PowerPoint PPT Presentation
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El átomo
Modelos atómicos.
1. Modelo de Dalton. (1808)
2. Modelo de Thomson. (1898)
3. Modelo de Rutherford (1911)
4. Modelo de Bohr. (1913)
5. Modelo Schrodinger (1925)
6. Modelo Estándar.(1973)
John Dalton (1766-1844).- Fue el primero que describió la ceguera hacia los colores
En 1808, Dalton publicó sus ideas sobre el modelo atómico de la materia
1. La materia está formada por átomos.
2. Hay distintas clases de átomos. Todos los átomos de un elemento poseen las mismas propiedades químicas.
3. Los compuestos se forman al combinarse los átomos de dos o más elementos en proporciones fijas y sencillas.
4. 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.
1808
1898
Sir Joseph John Thomson (1856-1940).
Demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones
Se trata del modelo conocido informalmente como el pudín de ciruelas, según el cual los electrones eran como 'ciruelas' negativas incrustadas en un 'pudín' de materia positiva
Descubrimiento electrón
Ernest Rutherford (1871-1937).
Logró la primera transmutación artificial de elementos químicos mediante el bombardeo con partículas alfa de nitrógeno, que se transformó durante el proceso en un isótopo del oxígeno.
Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente. modelo
1911
JAMES Chadwick
Premio Nobel de Fìsica 1935, por el descubrimiento del neutròn.
Aunque Chadwick quiso que Rutherford apareciera en los artículos sobre el descubrimiento del neutrón, este se negó ya que consideró que el mérito debía ser para James. Este comportamiento no era ni mucho menos novedoso, en su momento tampoco dejó que Geiger y Marsden le incluyeran en el artículo que describió el experimento que a la postre llevó al descubrimiento del núcleo atómico.
Un neutrón tiene carga eléctrica neta cero, y fuera del núcleo atómico (es inestable), tiene un tiempo de vida media de aprox. 15 horas.
Espectros atómicos
En el siglo XVII, Isaac Newton demostró que la luz blanca visible procedente del sol puede descomponerse en sus diferentes colores mediante un prisma. El espectro que se obtiene es continuo; contiene todas las longitudes de onda desde el rojo al violeta, es decir, entre unos 400 y 700 nm (1 nm -nanómetro- = 10-9 m).En cambio la luz emitida por un gas incandescente es coloreada y espectro que se obtiene es discontinuo. Cada elemento (es decir cada tipo de átomos) posee un espectro característico que puede utilizarse para identificarlo.
El modelo atómico de Rutherford no podía explicar estas emisiones discretas de radiación por los átomos. Además presentaba el inconveniente de ser inestable: Según la física clásica una carga en movimiento emite continuamente energía por lo que los electrones radiarían energía continuamente hasta "caer" en el núcleo, con lo que el átomo se destruiría.
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
El espectro consiste en un conjunto de líneas paralelas, que corresponden cada una a una longitud de onda.Podemos analizar la radiación que absorbe un elemento (espectro de absorción) o la radiación que emite (espectro de emisión).
en los siglos XVIII y XIX , los cientificos identificaron que cada elemento al estar en contacto con el fuego generaba un tipo distinto de color
LITIO SODIO POTASIOCALCIOESTRONCIOBARIO COBRE
Fue premiado con el Nobel 1918 y considerado el creador de la teoría cuántica.
En 1900 Planck formuló que la energía se radia en unidades pequeñas separadas denominadas cuantos. → Los fotones no tienen energía continua sino discreta: CUÁNTOS DE ENERGÍA
Efecto fotoeléctrico
E = h E=hc/λ h= constante de Plank= 6,63 · 10 –34 Js
ecuación de Einstein
Max Planck
1913 Niels Bohr (1885-1962).
Este modelo atómico le valió el Premio Nobel de Física en 1922.
En 1945, concluida la contienda mundial, regresa a la Universidad de Copenhague, preocupándose por el control de la energía nuclear y por el desarrollo de sus aplicaciones pacíficas. En 1955, fue el primero en recibir el premio "Átomos para la paz" .
Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos.
Modelo modelo bhor
Colaboró en el proceso de creación de la primera bomba atómica (Proyecto Manhattan). Explicación de fisión nuclear
La limitación del modelo de Böhr surge en el átomo de Hidrógeno
Línea espectral
Basándose en la extraña naturaleza dual de la luz evidenciada por la radiación del cuerpo negro, y del efecto fotoeléctrico, Louis de Broglie propusó en 1924 que la materia también debería poseer propiedades tanto ondulatorias como corpusculares
Ondas de MateriaLuis de Broglie (1924)
Experimento doble rendija
2 π r = n λ
λ = h / p
¿Porqué la energía de los electrones está cuantizada?
n = 1, 2, 3,…
La Mecánica Cuántica Ondulatoria Erwin Schrödinger
Estudió el trabajo de L. de Broglie y propuso una ecuación de onda que permitía describir el comportamiento de la onda de materia. La forma de esa ecuación es:
t
itxtxVm
,,
22
2
Su modelo introduce los subniveles de energía y el concepto de Orbital
Heisenberg llegó a concluir su principio de incertidumbre:
“No se puede conocer simultáneamente el momento p y la posición de una partícula con certidumbre”
1925
1927
Características del Modelo Mecano Cuántico
• Regido por el Principio de Incertidumbre, que plantea que es imposible determinar la posición y la velocidad (momentun) del electrón.
• Por lo tanto los electrones se ubican en niveles de Probabilidad denominados Orbitales (ecuaciones de Onda)
• El electrón tiene un doble comportamiento: dualidad onda-partícula
• El modelo es esencialmente un modelo matemático.
• La ubicación de las partículas sub- atómicas de los modelos anteriores se mantiene.
El experimento del gato de Schrödinger o paradoja de Schrödinger
1973 El Modelo Estándar
Incluye: 6 quarks
6 leptones.
4 bosones
La materia está formada por quarks y leptones que interaccionan intercambiando bosones
El Modelo Estándar
● Es uno de los mayores logros de la física departículas.● Describe todas las partículas y sus interacciones.
● Incluye:
➔6 quarks y sus antipartículas (en 3 colores).➔6 leptones y sus antipartículas.➔4 bosones o “intercambiadores” de fuerzas.
Toda la materia conocida está formada por quarks y leptones que interaccionan intercambiando
bosones.
“Materia”
“Fuerzas”
Materia: Leptones y Quarks
Quarks●Existen tres familias de quarks: (u,d), (c,s) y (t,b)
● Tienen carga eléctrica, sabor y color.
● Sienten todas las interacciones fundamentales: electromagnética, débil, fuerte ( y gravitatoria).
● No existen de forma libre
Quarks Leptones
Up y Down: materia normal.protones
(uud) y neutrones (udd)
Charm, Strange, Top y Bottom:
rayos cósmicos o aceleradores.
Leptones● Tienen carga eléctrica (o no), y tienen sabor, pero no color.
● Sienten todas las interacciones fundamentales salvo la fuerte: electromagnética, débil ( y gravitatoria)
● Los electrones “e-” y neutrinos electrónicos “νe” son los constituyentes de la
materia “normal”.
● Los demás (muones, tauones,y antineutrinos muónicos y tauónicos) se producen en colisiones en rayos cósmicos o en aceleradores.
Quarks Leptones
VISIÓN ACTUAL DEL ÁTOMO
Modelo Estándar● Hablamos de:
probabilidad
→ Funciones de onda
● Partículas elementales
Modelo de Dalton Modelo de Rutherford Modelo de Thomson Modelo de Bohr
Fuerza: BosonesProtones y electrones por la fuerza electromagnética (distinta carga → se atraen)
… pero ¿qué pasa con los protones en el núcleo? ¿por qué no se repelen?
Cada fuerza tiene una partícula asociada con ella, un bosón, que le permite actuar a distancia
Fuerza Intensidad relativa Acción
Gravitatoria 1 Nos mantiene sobre el suelo
Débil 1029 Procesos nucleares
Electromagnética 1040 Une protones y electrones
Fuerte 1043 Mantiene unido el núcleo
Fuerza Fuerte
● Hace que protones (cargados positivamente) permanezcan unidos en el interior del núcleo.
● Actúa entre quarks.(dentro de protones y neutrones)
La fuerza entre cargas de color es muy intensa pero de corto alcance
● Dos quarks interaccionan intercambiando gluones.
Fuerza Electromagnética
● Emitiendo o absorbiendo un fotón el electrón puede cambiar su posición y su energía en un átomo.
● Ocurre entre partículas cargadas.
Fuerza Débil● Implica interacciones entre quarks y leptones, como la desintegración beta.
● Hay tres portadores de fuerza: W+, W- y Z0. Tienen masa.
Desintegración beta:
1. Un quark “d” del neutrón decae enun quark “u” emitiendo un bosón “W”
2. Finalmente, el bosón decae en leptones
Fuerza Gravitatoria
● La gravedad de Einstein no es válida a cortas distancias.
● No se ha encontrado un equivalente cuántico.
● Teóricamente, la interacción gravitatoria intercambiaría un bosón llamado gravitón, pero...
… el gravitón no ha sido descubierto.
● Como la gravedad es muy poco intensa a cortas distancias, el Modelo Estándar funciona muy bien con electromagnetismo, interacción débil y fuerza fuerte.
El Modelo Estándar
Leptones yQuarks:Materia
Bosones:Fuerzas
Las PartículasLas Partículas se dividen se dividen en :en :
FermionesFermiones BosonesBosones
cumplen el Principio de Pauli no cumplen este principio
el spin es fraccionario el spin es entero 1/2 3/2 …… 0, 1, 2, …… Quark, Leptons, Protons, Mediadores de fuerza: Neutrons, etc fotón, glúon, W, Z gravitón. etc
PARTICULAS Y ANTIPARTICULAS
• Las antimateria existe tanto como la materia.
(en el universo hay una descompensación de materia y anti-materia.
No se sabe el por que)
Partículas de materia y antimateriaIguales y opuestas
Partículas demateria
Partículas deantimateria
Las partículas que "sienten" la fuerza nuclear fuerte se llaman hadrones,
mientras que las que no la sienten son los leptones.
Los hadrones se forman por unión de partículas más elementales llamadas quarks, mientras que los leptones se consideran como partículas sin estructura y por tanto verdaderamente elementales.
Hay seis tipos (también llamados “sabores”) de quarks y de leptones
Los leptones pueden existir aislados
los quarks se asocian siempre en tríos (bariones) o en parejas quark-antiquark (mesones).
Los protones y los neutrones son los bariones más conocidos, mientras que piones y kaones son mesones.
Tabla Actual
En 1817 Johann Dobereiner (triadas)Fe, Co, Ni Ca, Sr, Ba
Cl, Br, I Li, Na, K
1863 Tornillo Telúrico de Chancourtois (peso atómico)
1864 Las Octavas de Newlands
1969 Mendeleiev y Meyer
1914Henry Moseley (número atómico)
TABLA PERIODICA
RADIO ATÓMICO
au
men
ta
disminuye
ENERGÍA DE IONIZACIÓN, I
Es la mínima energía requerida para quitar un e a un átomo gaseoso en su estado fundamental. Es una medida de la estabilidad de los e externos.
energía + X(g) X+(g) + e I1 energía + X+(g) X++(g) + e I2 Las mayores I, son de los gases
nobles