modelos atómicos - g. avila y o. vetancourt

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Gabriela Avila. Oriana Vetancourt.

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Gabriela Avila.Oriana Vetancourt.

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El modelo atómico de Thompson, es una teoría sobre laestructura atómica propuesta en 1904 por Joseph JohnThompson, descubridor del electrón en 1897, mucho antesdel descubrimiento del protón y del neutrón. En dichomodelo, el átomo está compuesto por electrones de carganegativa en un átomo positivo, como un budin de pasas.

Se pensaba que los electrones se distribuíanuniformemente alrededor del átomo. En otras ocasiones,en lugar de una sopa de carga positiva se postulaba conuna nube de carga positiva. En 1906 Thompson recibió elpremio Nobel de Física por sus investigaciones en laconducción eléctrica en gases.

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El átomo no deja de ser un sistema material quecontiene una cierta cantidad de energía externa. Éstaprovoca un cierto grado de atracción de los electronescontenidos en la estructura atómica. Desde este puntode vista, puede interpretarse que el modelo atómico deThompson es un modelo actual como consecuencia dela elasticidad de los electrones en el coseno de la citadaestructura.

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Si hacemos una interpretación del modelo atómico

desde un punto de vista más microscópico, puededefinirse una estructura abierta para el mismo, dadoque los protones se encuentran inmersos y sumergidosen el seno de la masa que define la carga neutra delátomo.

Dicho modelo fue rebatido tras el experimento deRutherford, cuando se descubrió el núcleo del átomo

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El importante resultado que obtuvo Thopmson 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, 3.108m/seg.)

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El modelo atómico de Rutherford es un modeloatómico o teoría sobre la estructura interna del átomopropuesto por el químico y físico británico-neozelandésErnest Rutherford para explicar los resultados de su"experimento de la lámina de oro", realizado en 1911.

El modelo de Rutherford no residió en proponer laexistencia de un núcleo en el átomo. Término que,paradójicamente, no aparece en sus escritos.

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Lo que Rutherford consideró esencial, para explicar los

resultados experimentales, fue "una concentración decarga" en el centro del átomo, ya que si no, no podíaexplicarse que algunas partículas fueran rebotadas endirección casi opuesta a la incidente.

Este fue un paso crucial en la comprensión de lamateria, ya implicaba la existencia de un núcleo atómicodonde se concentraba toda la carga positiva y más del99,9% de la masa. Las estimaciones del núcleorevelaban que el átomo en su mayor parte estaba vacío.

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Rutherford propuso que los electrones orbitaríanen ese espacio vacío alrededor de un minúsculonúcleo atómico, situado en el centro del átomo.Además se abrían varios problemas nuevos quellevarían al descubrimiento de nuevos hechos y teoríasal tratar de explicarlos:

-Por un lado se planteó el problema de cómo unconjunto de cargas positivas podían mantenerseunidas en un volumen tan pequeño, hecho que llevóposteriormente a la postulación y descubrimiento dela fuerza nuclear fuerte, que es una de las cuatrointeracciones fundamentales.

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-Por otro lado existía otra dificultad proveniente de la electrodinámica clásica que predice que una partícula cargada y acelerada, como sería necesario para mantenerse en órbita, produciría radiación electromagnética, perdiendo energía. Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al átomo de Rutherfordllevan a que en un tiempo del orden de 10 − 10s, toda la energía del átomo se habría radiado, con la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo. Se trata, por tanto de un modelo físicamente inestable, desde el punto de vista de la física clásica.

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Según Rutherford, las órbitas de los electrones no están muy bien definidas y forman una estructura compleja alrededor del núcleo, dándole un tamaño y forma algo indefinidas. No obstante, los resultados de su experimento, permitieron calcular que el radio del átomo era diez mil veces mayor que el núcleo mismo, lo que hace que haya un gran espacio vacío en el interior de los átomos.

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El modelo atómico de Bohr es un modelo cuantizadodel átomo propuesto en 1913 por el físico danés NielsBohr, para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo. Como todos los modelos, no pretenden ser la realidad sino describir una porción de ella.

Bohr se basó en el átomo de hidrógeno para realizar el modelo que lleva su nombre. Bohr intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases.

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Describió el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón. El modelo atómico de Bohr partía conceptualmente del modelo atómico de Rutherford y de las incipientes ideas sobre cuantización que habían surgido unos años antes con las investigaciones de Max Planck y Albert Einstein. Debido a su simplicidad el modelo de Bohr es todavía utilizado frecuentemente como una simplificación de la estructura de la materia.

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En este modelo los electrones giran en órbitascirculares alrededor del núcleo, ocupando la órbitade menor energía posible, o la órbita más cercanaposible al núcleo. El electromagnetismo clásicopredecía que una partícula cargada moviéndose deforma circular emitiría energía por lo que loselectrones deberían colapsar sobre el núcleo enbreves instantes de tiempo.

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Para superar este problema Bohr supuso que loselectrones solamente se podían mover en órbitasespecíficas, cada una de las cuales caracterizada por sunivel energético. Cada órbita puede entoncesidentificarse mediante un número entero n que tomavalores desde 1 en adelante. Este número "n" recibe elnombre de Número Cuántico Principal.

Bohr supuso además que el momento angular decada electrón estaba cuantizado y sólo podía variar enfracciones enteras de la constante de Planck. Deacuerdo al número cuántico principal calculó lasdistancias a las cuales se hallaba del núcleo cada una delas órbitas permitidas en el átomo de hidrógeno.

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La importancia del revolucionario modelo atómico de Bohr nueva difícilmente pueden ser exagerados y su explicación del espectro del hidrógeno ha sido descrito como uno de los mayores triunfos de la física. En 1913, con poca corrección hasta los mediados de los años veinte, el modelo de Bohr era fundamental todo al pensamiento en términos de átomo. A partir de 1913, con la corrección de poco hasta mediados de 1920, el modelo de Bohr fue fundamental para todo el pensamiento en términos del átomo.

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