Modelos atómicos – 3er año

El modelo atómico de Leucipo y Demócrito

Para Introducirnos al tema veremos los siguientes dibujos animados “érase una vez el hombre” y
luego analizaremos información bibliográfica. https://www.youtube.com/watch?v=gvlcnNbxRdo

¿Qué ocurriría si dividiéramos un trozo de materia muchas veces? ¿Llegaríamos hasta una parte
indivisible o podríamos seguir dividiendo sin parar? Los filósofos de la antigua Grecia discutieron
bastante sobre este tema. El problema es que estos filósofos no utilizaban ni la medición ni la
experimentación para llegar a conclusiones, por tanto, no seguían las fases del método científico.

Leucipo fue un filósofo griego del siglo V a.C. a quien se atribuye la

fundación del atomismo, al parecer fue "el primero en poner en tela
de juicio la suposición aparentemente natural que afirma que
cualquier trozo de materia, por muy pequeño que sea, siempre
puede dividirse en otros trozos aún más pequeños”. De la biografía
de Leucipo se conoce verdaderamente muy poco. No se sabe con
exactitud el lugar de su nacimiento: pudo ser Mileto o Abdera, y
también Elea. Apenas se poseen noticias respecto de su vida, y hubo
quien llegó incluso a negar su existencia.
Fue maestro de Demócrito, junto a él concluyeron que: Los átomos son eternos, indivisibles,
homogéneos, incomprensibles e invisibles. Los átomos se diferencian solo en forma y tamaño,
pero no por cualidades internas. Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de
los átomos.

Demócrito fue un matemático y filósofo materialista de la antigua

Grecia, discípulo de Leucipo, primera mente enciclopédica entre los
griegos (Marx). Consideraban a Demócrito como el defensor más
brillante del materialismo en la Antigüedad clásica. Demócrito es
uno de los fundadores del atomismo.
Su teoría esquematizaba que los átomos eran homogéneos,
eternos, indivisibles, invisibles e incomprensibles, y que se
caracterizaban por sus formas y tamaños. Explicaba que toda la
materia dependía de los átomos que la conformaban. Junto con
Leucipo determinó que el movimiento es un hecho real y que de él
nacía la fuerza y la inercia que hasta el día de hoy son utilizadas en
experimentos.
Aseguraba que los átomos se unían por sus diferentes formas, pero que se podían distinguir entre
ellos, y que se dividían por un periodo de tiempo determinado, causado por la colisión la cual no
duraba mucho tiempo pues pronto volverían a juntarse con otros, conformando un nuevo cuerpo.
Explicaba que el movimiento en los átomos es un proceso natural y que siempre estarán
moviéndose en el espacio, cambiando de posición, pero que nunca pueden ser destruidos, y que
mantienen su forma para siempre, para ser parte de un conjunto de los mismos, siempre que les
sea posible.
Consistía también en la teoría de que todo el universo está conformado por conjuntos de átomos,
que chocaban entre sí para dar forma a sus cuerpos y aunque esto puede ser una cuestión de azar,
en el modelo atómico de Demócrito, se da la necesidad de unión entre los mismos.
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Síntesis:

De esta forma, se establecieron dos teorías: atomista y continuista, que se basaban en la

existencia de partes indivisibles o en que siempre se podía seguir dividiendo. En el siglo V a.C.,
Leucipo pensaba que sólo había un tipo de materia. Sostenía, además, que si dividíamos la materia
en partes cada vez más pequeñas, acabaríamos encontrando una porción que no se podría seguir
dividiendo. Un discípulo suyo, Demócrito, bautizó a estas partes indivisibles de materia con el
nombre de átomos, término que en griego significa “que no se puede dividir”.

Los atomistas pensaban que:

- Todo está hecho de átomos. Si dividimos una sustancia muchas veces, llegaremos a ellos.

- Las propiedades de la materia varían según como se agrupen los átomos.

- Los átomos no pueden verse porque son muy pequeños.

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El modelo atómico de Dalton

Para comenzar con este nuevo modelo atómico vamos a situarnos por el año 1800, y para arrancar
observaremos el siguiente vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=WkeqDA0neHc

El modelo atómico de Dalton representa al átomo como la partícula más pequeña e indivisible de
la materia. John Dalton (1766-1844) propuso que los átomos eran los bloques de construcción
básicos de la materia y los representaba como esferas sólidas.

La idea de que la materia estaba compuesta de partículas pequeñísimas que ya no se podían

dividir fue considerada inicialmente en el siglo V a. de C. por Demócrito. Sin embargo, pasaron más
de 20 siglos para que la noción del átomo fuera aceptada. Dalton realizó la primera presentación
científica del átomo en 1808. Posteriormente, este modelo atómico fue desplazado al avanzar el
conocimiento y la tecnología.

Postulados de la teoría atómica de Dalton

Los postulados de la teoría atómica de Dalton se infieren de sus trabajos de investigación sobre el
átomo. A continuación, te explicamos cada una de sus proposiciones.

 Cada elemento está compuesto de partículas diminutas llamadas átomos: La mejor forma de
explicar el comportamiento de los gases según Dalton era asumiendo que los elementos estaban
compuestos por átomos.
 Los átomos de un elemento son iguales: A diferencia de muchos de sus contemporáneos, Dalton
pensó que los átomos de un elemento eran iguales y que cada elemento debía tener sus propios
átomos. Por ejemplo: el hierro (Fe) tenía átomos propios del hierro, que eran diferentes de los
átomos del elemento plata (Ag).
 Los compuestos químicos se forman cuando los átomos se combinan: Un átomo de una sustancia X
se combina con un átomo de la sustancia Y para formar el compuesto XY. En el caso del monóxido
de carbono CO, un átomo de carbono C se combina con un átomo de oxígeno O.
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 Las reacciones químicas se producen por la reorganización de los átomos. Cuando los compuestos
reaccionan, se produce un reacomodo de los átomos. Por ejemplo, si un compuesto XY reacciona
con un elemento Z, puede ocurrir dos nuevos compuestos: XZ o YZ.
 Los átomos no cambian: Los átomos eran indestructibles y no podían cambiarse entre sí.

¿Cómo Dalton llegó a la teoría atómica?: Dalton era profesor en una Universidad de Manchester
(Inglaterra), interesado en la meteorología. Estudiando la naturaleza del aire, Dalton propuso en
1803 la ley de las presiones parciales de los gases. Él pensó que los gases consistían de pequeñas
partículas que se atraían y rechazaban entre sí. En 1804 propuso la ley de las proporciones
múltiples, según la cual un compuesto está constituido por una cantidad fija y proporcional de
elementos. Aunque Dalton publicó su trabajo parcialmente en revistas científicas de la época, toda
la información fue recopilada en 1808 en el libro Un nuevo sistema de filosofía química, donde
explicó con detalles sus hallazgos.

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El modelo atómico de Thomson

Para comenzar analizaremos la información que nos brinda el vídeo del siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?v=un--o7vFq1Y&t=24s

Joseph John Thomson nació en 1856 en Cheetham Hill, un distrito de Mánchester en Inglaterra, y
tuvo ascendencia escocesa. Físico británico. Hijo de un librero, Joseph John Thomson estudió en el
Owens College y más tarde en la Universidad de Manchester y en el Trinity College de Cambridge.
Se graduó en matemáticas en 1880, ocupo la cátedra Cavendish y posteriormente, fue nombrado
director del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge.

Thomson investigó la naturaleza de los rayos catódicos y demostró que los campos eléctricos
podrían provocar la desviación de los sensores. Llevó a cabo muchos experimentos sobre su
desviación, bajo el efecto combinado de campos eléctricos y mágicos, buscando la relación
existente entre la carga y la masa de las partículas, proporcionalidad que se mantiene constante
incluso cuando se altera el material del cátodo.

En 1897 descubrió una nueva partícula y demostró que era aproximadamente mil veces más ligera
que el hidrógeno. Esta particular seria bautizada con el nombre del electrón, designación
propuesta años antes por el irlandés George Johnstone Štoney, que había teorizado sobre su
existencia.

Joseph John Thomson fue el primero que identificó partículas subatómicas, y llegó a importantes
conclusiones sobre estas partículas cargadas negativamente: con el dispositivo que construyó
obtuvo la relación entre la carga eléctrica y la masa del electrón.

El premio nobel de física lo obtenido en 1906, gracias al trabajo que realizo sobre la conducción
de la electricidad a través de los gases. Thomson murió el 30 de agosto de 1940, Cambridge, Reino
Unido

En Qué Consiste El Modelo Atómico:

En este modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo de carga
positiva. Los electrones se hallan incrustados en este al igual que las pasas de un pudín (o budín).
Por esta analogía también se lo denomina “Modelo del pudín de pasas”. Los electrones se
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distribuyen uniformemente en el interior del átomo, suspendidos

en una nube de carga positiva. El átomo se considera como una
esfera con carga positiva con electrones repartidos como
pequeños gránulos. La herramienta principal con la que contó
Thomson para su modelo atómico fue la electricidad.

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El modelo atómico de Rutherford

A partir de aquí comenzaremos a hablar de un átomo con núcleo, los próximos modelos atómicos
serán nucleares (átomo con núcleo) y se hará hincapié en las partículas que componen al átomo.
Para arrancar analizaremos los siguientes vídeos sobre dicho modelo y la experiencia de
Rutherford

https://www.youtube.com/watch?v=RMVyDpgWraI

https://www.youtube.com/watch?v=B1oS263HseQ

Ernest Rutherford (1871 - 1937). Físico y químico británico. Rutherford destacó

muy pronto por su curiosidad y su capacidad para la aritmética. Sus padres y su
maestro lo animaron mucho, y resultó ser un alumno brillante tanto en los
estudios como en la experimentación. Por sus trabajos en el campo de la física
atómica, Rutherford está considerado como uno de los padres de esta disciplina.
Investigó también sobre la detección de las radiaciones electromagnéticas y sobre
la ionización del aire producido por los rayos X. Estudió las emisiones radioactivas
descubiertas por H. Becquerel, y logró clasificarlas en rayos alfa, beta y gamma. En
1902 Rutherford formuló la teoría sobre la radioactividad natural asociada a las
transformaciones espontáneas de los elementos. Colaboró con H. Geiger en el desarrollo del
contador Geiger, y demostró (1908) que las partículas alfa son iones de helio (más exactamente,
núcleos del átomo de helio) y, en 1911, describió un nuevo modelo atómico (modelo atómico de
Rutherford), que posteriormente sería perfeccionado por N. Bohr. Ganó el Premio Nobel de
Química en 1908 por descubrir que la radiactividad iba acompañada por una desintegración de los
elementos.

La experiencia de Rutherford sirvió para determinar cómo estaban distribuidas las partículas en el
interior del átomo y constituye una de las etapas decisivas para el conocimiento de la estructura
del átomo. Rutherford propuso el modelo nuclear del átomo, según él, la carga positiva del átomo
y la mayoría de su masa están concentradas en una pequeña región central llamada núcleo. En
este modelo los electrones, con carga negativa giraban en orbitas alrededor del núcleo.
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Experimento de E. Rutherford (1871-1937)

Tras bombardear una lámina de oro con partículas alfa procedentes de un material
radiactivo observó tres comportamientos diferentes:
- Algunas atravesaban, tras experimentar una desviación.
- Otras atravesaban sin desviarse.
- Unas pocas rebotaban sin conseguir atravesar la lámina de oro.

Síntesis del modelo de Rutherford:

 El átomo está formado por un núcleo central cargado
positivamente rodeado de electrones.
 El núcleo es muy pequeño comparado con la relación del tamaño
del átomo, y concentra casi toda la masa del átomo.
 La masa de la carga positiva (protones) es aproximadamente igual a
la mitad a la masa del átomo.

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El modelo atómico de Bohr (Sin olvidarnos de Planck)

Entraremos paulatinamente en el campo de la mecánica cuántica, pero antes observemos el

modelo de Niels Bohr: https://www.youtube.com/watch?v=_RUAuoj8Ha4

Niels 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. 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.

Bohr Niels, físico danés (Copenhague, 1885 – íd., 1962). Combinó la teoría de los
cuantos de Planck con el modelo atómico de Rutherford, creando así la base de la
moderna teoría atómica. En EEUU trabajó en el proyecto de construcción de la
primera bomba atómica. En 1923 enunció el principio de la correspondencia, según
el cual la mecánica cuántica debe tender hacía la teoría física clásica cuando las
constantes cuánticas llegan a ser despreciables (en los fenómenos macroscópicos).
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En 1928 enunció el principio de la complementariedad de la mecánica cuántica, que parte de que

la luz y los electrones actúan unas veces como ondas y otras como partículas y afirma que sus
propiedades en ambos casos no pueden observarse simultáneamente, aunque son
complementarias entre sí. Contribuyó a elaborar una teoría de la constitución del núcleo atómico
y dio la primera descripción correcta de la mecánica de la fisión nuclear. En 1922 recibió el premio
Nobel de Física. En 1957 fue galardonado con el premio Átomos por la Paz, concedido por la
fundación Ford, en reconocimiento a sus numerosas actividades para impedir los usos bélicos de la
energía nuclear y favorecer los pacíficos.

El concepto de átomo en el que se suponía a los electrones situados en un

número limitado de órbitas circulares alrededor del núcleo (estado
estacionario): Las emisiones o absorciones de radiación electromagnética se
producirían únicamente cuando alguno de los electrones pasase de una
órbita a la otra.
Este modelo surgió de su colaboración con Rutherford y revolucionó la física
atómica. Bohr combinó el modelo con la teoría cuántica de Planck y las
teorías de Einstein, enunciando en 1913 los siguientes postulados:
*El átomo posee cierto número de órbitas estacionarias, en las que los
electrones no emiten energía, aunque se muevan.
*El electrón gira alrededor del núcleo de tal manera que la fuerza centrífuga equilibra
exactamente la atracción electroestática de las cargas opuestas.
*El momento angular del electrón en su estado estacionario es un múltiplo de h/2π, donde h es la
constante cuántica universal de Planck.
*Cuando el electrón pasa de un estado estacionario más energético a otro inferior (más próximo al
núcleo), la diferencia de energía se emite en forma de un cuanto de radiación electromagnética
(fotón). Inversamente un electrón solo interacciona con un fotón cuya energía le permita pasar
exactamente de un estado estacionario a otro de mayor energía (estado excitado).

Uno de los modelos propuestos para la estructura del átomo es el modelo de Bohr, que sugiere
que los electrones se disponen en capas o niveles de energía a considerable distancia del núcleo y
que giran alrededor de éste, como los planetas lo hacen alrededor del sol. Esta disposición se
llama configuración electrónica. Los electrones no se disponen de cualquier modo, sino que en
cada capa hay un número determinado de ellos. La primera capa (n = 1) se completa con dos
electrones, la segunda y la tercera (n = 2) y (n = 3) se completan con 8 electrones cada una; la
cuarta capa (n = 4) con 18 electrones y así siguiendo hasta la capa (n = 7).
En la siguiente figura se representa la estructura de un átomo del elemento nitrógeno:

El átomo de nitrógeno (Z=7) según el modelo de Bohr. Los 7 electrones se

encuentran en órbitas "cuantizadas" girando a considerable distancia del
núcleo formado por neutrones y protones.
Como los átomos son especies eléctricamente neutras, el número de
electrones (cargados negativamente) es igual al número de protones (partículas
positivas que se encuentran en el núcleo atómico). A este número se lo llama
número atómico y se lo representa con la letra Z. El número de protones de un
átomo determina su identidad; por ejemplo, el elemento con número atómico 6 es el carbono,
mientras que, si este número es 7, el elemento es nitrógeno. Los electrones de la última capa
determinan las propiedades químicas y el comportamiento de cada elemento. El número de
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protones más el número de neutrones que se encuentran en el núcleo se llama número másico (A)
y es una indicación de la masa del elemento.