models atomicsincomplet
Post on 15-Jun-2015
272 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Models atòmicsFísica i Química 1r Batxillerat - IES Sant Vicent Ferrer -
Algemesí
L’àtom és divisible: fenòmens que ho suggereixen
La conductivitat elèctrica de les dissolucions i la teoria de la dissociació iònica
Les experiències en tubs de gasos incandescents (raigs catòdics i anòdics) i el descobriment de l’electró, la primera partícula subatòmica, i del protó
L’estudi de la radioactivitat: els raigs α, β i γ
Els models de Thomson i Rutherford
L’experiència de Rutherford
Els orígens de l’electroquímica
A principis del segle XIX, Davy i Faraday investigaren la conductivitat elèctrica de certes dissolucions anomenades ELECTRÒLITS, on la conducció elèctrica anava acompanyada d’una reacció d’ELECTRODESCOMPOSICIÓ o ELECTRÒLISI
Per a explicar-ho postularen l’existència d’àtoms amb càrrega elèctrica, els anomenats: IONS. N’hi havia de dos tipus: ANIONS (-) i CATIONS (+). Foren els inicis de la teoria iònica
La teoria de la DISSOCIACIÓ IÒNICA de Svante Arrhenius amplià aquestes hipòtesis explicant que les substàncies iòniques en dissoldre-les es separaven en ions positius i ions negatius, portadors de càrrega neta
Si els ÀTOMS poden ser portadors de càrrega neta i discreta, haurien d’estar constituïts per partícules més petites portadores de càrrega que es puguen intercanviar, però com seria això possible si els ÀTOMS QUÍMICS són INDIVISIBLES!!!
Michael Faraday(1791-1867)
Humphry Davy(1778-1829)
Electròlisi de l’aigua
Svante Arrhenius(1859-1927)
Autor de la teoria de la dissociació
iònica
Què queda de l’ÀTOM INDIVISIBLE i IMMUTABLE de la TEORIA ATÒMICA de John DALTON?
John Dalton(1766-1844)
Descàrregues en tubs de gasos
Els raigs catòdics: tenen càrrega elèctrica negativa (es desvien en presència d’un imant), interaccionen amb objectes sòlids (tenen massa), fan ombres nítides (es propaguen en línia recta), semblen procedir del càtode (-)
Els raigs catòdics fan ombres en els obstacles, perquè es propaguen en línia recta
El descobriment de l’electró
Els experiments de J.J. Thomson (1897) demostraren que els raigs catòdics estaven formats per partícules de càrrega negativa que s’anomenaren electrons. Els resultats donaren una relació q/m = 1,76·1011 C/kg, independentment de la naturalesa del gas
La càrrega de l’electró
L’experiment de les gotes d’oli, fet per Robert Millikan (1909), donà com a resultat una càrrega bàsica que correspondria a la càrrega dels electrons. En unitats del S.I. resulta ser: qe = -1,6·10-19 C
Quina és la massa d’un electró?
Dels experiments de Thomson coneixem la relació q/m
Dels experiments de Millikan coneixem qe
Per tant: q/m = 1,76·1011 C/kg
qe = 1,6·10-19 C
aïllem m = 1,6·10-19 / 1,76·1011 kg = 9,09·10-31 kg
Però què significa el resultat obtingut?
Si el comparem amb la massa atòmica de l’hidrogen tenim:
Massa de l’electró en unitats de massa atòmica relativa
Ar(H) = 1 però si l’expressem en kg obtindrem un valor a comparar amb la massa de l’electró abans calculada
Com sabem que la massa molar de l’hidrogen és 1 g/mol d’àtoms d’H, i en 1 mol hi ha aproximadament 6,022·1023 àtoms tindrem:
6,022·1023 àtoms pesen 1 g = 10-3 kg
1 àtom pesarà: 10-3 / 6,022·1023 = 1,66·10-27 kg
Si ho comparem amb l’electró, veurem que la massa d’aquest és MOLT INFERIOR a la de l’àtom més lleuger. Si dividim el major pel menor obtenim: mH/me = 1827 o bé me/mH = 0,00055
Els raigs canals o anòdics
Tenen càrrega positiva, sembla que vinguen de l’ànode, tenen masses diferents segons la naturalesa del gas que conté el tub. Quan el gas és hidrogen tenen la menor massa possible
El descobriment del protó
Els experiments de Goldstein (1886) en tubs de raigs anòdics mostraren l’existència d’una partícula molt simple de càrrega positiva i d’una massa semblant a l’hidrogen, que anomenaren protó.
La massa d’un protó és 1836 vegades major que la d’un electró i el protó és neutralitza quan capta un electró. Quina és la massa i la càrrega d’un protó?
Si la massa d’un electró val me = 9,09·10-31 kg i la massa d’un protó és 1836 vegades major, això vol dir que
mp = 1836 · 9,09·10-31 = 1,67·10-27 kg (a què s’assembla?)
Si el protó es neutralitza quan captura un electró vol dir que tenen la mateixa càrrega però de signe contrari: qe = -1,6·10-19 C ; qp = +1,6·10-19 C
Animacions a la WEB Raigs catòdics
http://www.youtube.com/watch?v=4QAzu6fe8rE
L’experiment de Millikan
http://www.youtube.com/watch?v=XMfYHag7Liw
http://www.youtube.com/watch?v=62CDDZo9t48&feature=related
Radioactivitat
http://www.youtube.com/watch?v=vuGvQjCOdr0
http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=ec8iomUS34U
L’experiment de Rutherford
http://www.youtube.com/watch?v=kHaR2rsFNhg&feature=related
Què és la radioactivitat?
Les investigacions dels esposos Curie, Marie i Pierre, obriren el camí a explicar els estranys fenòmens observats per Henri Becquerel en el comportament de les sals d’urani sobre unes plaques fotogràfiques
Arribaren a la conclusió que, no sols les sals d’urani, sinó també les de nous elements que aïllaren i caracteritzaren, com el poloni i el radi, tots ells elements de massa atòmica molt gran, tenien la propietat d’irradiar al seu voltant de forma totalment espontània el que ells van anomenar RADIOACTIVITAT o emissions radioactives
Es caracteritzaven per diversos efectes en l’entorn: ionitzaven fortament l’ambient, impressionaven plaques fotogràfiques, afectaven els teixits biològics, d’una forma que podia arribar a ser tan greu que al principi no foren conscients del perill que podrien arribar a patir si no prenien mesures protectores, també podien penetrar cossos opacs, etc.
Carcinoma papil·lar de tiroidesNecrosi per manipulació de radiografies
Tipus de radiacions
Ernest Rutherford amplià les investigacions dels esposos Curie i amb la seua col·laboració van caracteritzar les emissions radioactives on trobaren fins a TRES tipus diferents de radiacions, anomenades: α, β i γ
Raigs α : tenen CÀRREGA POSITIVA (+2), massa atòmica Ar = 4, travessen l’aire, però no un full de paper
Raigs β : tenen CÀRREGA NEGATIVA (-1), massa atòmica com els electrons, travessen el paper però no una làmina d’Al
Raigs γ : no tenen ni càrrega (0), ni massa (0), són com raigs X de molt alta energia i només són absorbits per una làmina de Pb
Taula de poders de penetració
El model atòmic de Thomson
Els experiments amb els tubs de raigs catòdics dugueren a la convicció que l’àtom devia tenir una estructura interna per a poder explicar la formació d’aquest fenomen
J.J. Thomson suposà que la major part de l’àtom estaria constituïda per la càrrega positiva, necessària per a equilibrar la càrrega negativa dels electrons que s’alliberen en els raigs catòdics
Si el gruix de l’àtom el constituïa una zona massiva de càrrega positiva, la càrrega negativa s’hauria de moure per tot l’àtom inserida en la massa positiva, d’això se’n diu MODEL ATÒMIC DE THOMSON
Joseph John Thomson (1856-1940)
Model estàtic de Thomson
Model dinàmic de Kelvin -Thomson
PRIMERS MODELS ATÒMICS
L’experiment de Rutherford
Per tal de verificar el model de Thomson, Ernest Rutherford dissenyà un experiment fonamental, on bombardejava fines làmines d’or i d’altres metalls amb partícules radioactives (α)
Les seues prediccions suposaven que la majoria de les partícules havien de dispersar-se de forma més o menys homogènia, atès que l’àtom, segons Thomson, era massís
Els resultats de l’experiment foren totalment inesperats: les partícules travessaven quasi per complet les làmines, sense desviar-se gens, algunes es desviaven uns pocs graus i, de tant en tant, algunes rebotaven en grans angles
Experiment de Geiger i Marsden
(1911)Dispersió de partícules α
Esquema amb el resultat dels tres tipusde dispersió: cap dispersió, desviació suau, rebot
DETALLS TÈCNICS DE L’EXPERIMENT:
Substància radioactiva: el RADI, recentment obtingut pels espososCurie, emet partícules α a uns 107 m/s, de forma uniforme (bloc de Pb)
Blanc on incidir: metall molt mal·leable, làmines fines. S’emprà l’OR d’on es poden obtenir làmines d’espessor 0,1 μm
Sistema detector: pantalla mòbil de ZnS que produeix luminescència
Lord Ernest Rutherford (1871-1937)
INTERPRETACIÓ DELS RESULTATSSEGONS RUTHERFORD
A escala de la làmina (esq.)i a escala d’un ÀTOM (dr.)
El model atòmic de Rutherford
Els sorprenents resultats de l’experiment de dispersió de partícules α suggeriren a Lord Rutherford i els seus ajudants Geiger i Marsden, la possibilitat que l’àtom no fora massís sinó ben al contrari estiguera buit en la seua major part i quasi tota la massa es concentrara en una part central anomenada NUCLI ATÒMIC
Un primer càlcul que feren fou la RELACIÓ ENTRE EL RADI ATÒMIC I EL RADI NUCLEAR: rat/rnuc ≈ 10 000
Determinaren la CÀRREGA NUCLEAR (+), que sempre era múltiple enter de la càrrega d’un electró, però positiva. Per això pensaren que el nucli estaria format per Z protons
L’àtom nuclear de Rutherford
Amb això quedava una dada per explicar, la massa atòmica no corresponia al total de protons i electrons
Ells postularen l’existència al nucli d’una tercera partícula, sense càrrega i amb una massa semblant a la del protó, que anomenaren NEUTRÓ. No es confirmaria la seua existència fins l’any 1932 que James Chadwick el descobrí
Segons això el nucli estaria format per Z protons (nombre atòmic) i N neutrons, que sumats donarien: A = Z + N, on A és el nombre màssic, nombre enter pròxim al valor de la massa atòmica, però DIFERENT
Les masses de les partícules subatòmiques
Aquestes dades plantegen alguna qüestió interessant, com ara, per què s’assemblentant les masses del protó i del neutró, quina és major, per què podria ser...?Què passa si sumem la massa de l’electró i la del protó? S’obté la del neutró?Heu sentit parlar dels neutrins...? Les PARTÍCULES “ELEMENTALS” són tot un món
Limitacions del model de Rutherford
Aconseguí explicar: formació d’anions i cations, identificar el nucli dels àtoms on es concentra la seua massa, definir els elements a partir de Z i predir l’existència dels neutrons
Limitació: INESTABILITAT TEÒRICA
Limitació: DIFICULTAT PER EXPLICAR ELS ESPECTRES ATÒMICS
top related