Introduccion
Todos nosotros los humanos necesitamos saber de lo que esta hecho todo y saber de lo que el esta conformado y lo que lo rodeo no es la excepción esto es lo que se plantearon varios científicos que intentaron contestar todas estas cuestiones. uno de ellos fue Dalton un científico que se dedico ala investigación del modelo atómico el dijo que todos los elementos estaban conformados por átomos cada elemento tiene su propio tipo de átomos fue uno de los primeros en decir que la materia estaba hecha de átomos .Pero no solo Dalton investigo a los átomos hubieron muchos mas como lo son Thompson y su modelo al que le llamo ¨Budín de pasas¨ o Ruthenford que descubrió que los átomos tienen Protones o Chadwick que descubrió a los protones ellos fueron los que descubrieron por llamarlo haci las partes del átomo pero no se quedo así ya que hubieron mas científicos que siguieron investigando como Borh.
En esta investigación podremos darnos cuenta de todas las aportaciones que estos científicos dieron a la química y al mundo.
Modelo de Dalton
Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1808 por John Dalton, quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas. Este primer modelo atómico postulaba:
La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas.
Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
Sin embargo desapareció ante el modelo de Thompson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los electrones o protones.
Thompson
Modelo atómico de Thompson
Representación esquemática del modelo de Thompson.
El modelo atómico de Thompson, también conocido como el "budin de pasas", es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por Joseph John thompson descubridor del electrón en 1897, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como pasas en un budín. Se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente alrededor del átomo. En otras ocasiones, en lugar de una sopa de carga positiva se postulaba con una nube de carga positiva. En 1906 Thompson recibió el premio novel de la física por sus investigaciones en la conducción eléctrica en gases.
El átomo no deja de ser un sistema material que contiene una cierta cantidad de energía externa. Ésta provoca un cierto grado de atracción de los electrones contenidos en la estructura atómica. Desde este punto de vista, puede interpretarse que el modelo atómico de Thompson es un modelo actual como consecuencia de la elasticidad de los electrones en el coseno de la citada estructura.
Si hacemos una interpretación del modelo atómico desde un punto de vista más microscópico, puede definirse una estructura abierta para el mismo, dado que los protones se encuentran inmersos y sumergidos en el seno de la masa que define la carga neutra del átomo.
Dicho modelo fue rebatido tras el experimento de rutherford , cuando se descubrió el núcleo del átomo. El modelo siguiente fue el modelo atómico de rutherford
Modelo de Rutherford
Este modelo fue desarrollado por el físico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thompson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos. A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del átomo del público no científico.
Rutherford predijo la existencia del neutrón en el año 1920, por esa razón en el modelo anterior (Thompson), no se habla de éste.
Por desgracia, el modelo atómico de Rutherford presentaba varias incongruencias:
Contradecía las leyes del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas mediante datos experimentales. Según las leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento (en este caso el electrón) debería emitir energía constantemente en forma de radiación y llegaría un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se destruiría. Todo ocurriría muy brevemente.
Modelo de Bohr
El modelo atómico de Bohr o de Bohr-Rutherford es un modelo cuantizado del átomo propuesto en 1913 por el físico danés Niels Bohr, para explicar cómo los electrones pueden tener orbitas
estables alrededor del núcleo. Este modelo planetario es un modelo funcional que no representa el átomo (objeto físico) en sí, sino que explica su funcionamiento por medio de ecuaciones.
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.
En este modelo los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, o la órbita más cercana posible al núcleo. El electromagnetismo clásico predecía que una partícula cargada moviéndose de forma circular emitiría energía por lo que los electrones deberían colapsar sobre el núcleo en breves instantes de tiempo. Para superar este problema Bohr supuso que los electrones solamente se podían mover en órbitas específicas, cada una de las cuales caracterizada por su nivel energético. Cada órbita puede entonces identificarse mediante un número entero n que toma valores desde 1 en adelante. Este número "n" recibe el nombre de Número Cuántico Principal.
Bohr supuso además que el momento angular de cada electrón estaba cuantizado y sólo podía variar en fracciones enteras de la constante de Planck. De acuerdo al número cuántico principal calculó las distancias a las cuales se hallaba del núcleo cada una de las órbitas permitidas en el átomo de hidrógeno.
Estos niveles en un principio estaban clasificados por letras que empezaban en la "K" y terminaban en la "Q". Posteriormente los niveles electrónicos se ordenaron por números. Cada órbita tiene electrones con distintos niveles de energía obtenida que después se tiene que liberar y por esa razón el electrón va saltando de una órbita a otra hasta llegar a una que tenga el espacio y nivel adecuado, dependiendo de la energía que posea, para liberarse sin problema y de nuevo volver a su órbita de origen.
Sin embargo no explicaba el espectro de estructura fina que podría ser explicado algunos años más tarde gracias al modelo atómico de Sommerfeld. Históricamente el desarrollo del modelo atómico de Bohr junto con la dualidad onda corpúsculo permitiría a Edwin schrodinger descubrir la ecuación fundamental de la mecánica cuántica.
Eugen Goldstein
Eugene Goldstein (5 de septiembre, 1850 – 25 de diciembre, 1930) fue un físico alemán. Fue un temprano investigador de Rayos X.
Fue profesor de la Universidad de Berlín. Se dedicó a investigar las descargas en los gases enrarecidos. Oponiéndose a Crookes, creyó que los rayos catódicos eran, a semejanza de la luz, de naturaleza ondulatoria.
En 1886 observó por primera vez a los protones desde los rayos catódicos.
Los planteamientos de Goldstein fueron los que le dieron la posibilidad a Thompson para que los recogiera y formulara el modelo atómico de Thompson. Fue enterrado en el Weibensee Cemeter
En la década de 1870 Goldstein había realizado sus propias investigaciones de los tubos de descarga, y nombró a las emisiones de luz estudiados por otros kathodenstrahlen, o los rayos catódicos. En 1886, descubrió que los tubos de descarga de cátodo perforado también emiten una luz al final del cátodo. Goldstein llegó a la conclusión que, además de los rayos catódicos ya conocida, posteriormente reconocido como electrones que se mueven desde el cátodo con carga negativa hacia el ánodo cargado positivamente, hay otro rayo que viaja en la dirección opuesta. Debido a que estos últimos rayos que pasan a través de los agujeros, o canales, en el cátodo, Goldstein llamó kanalstrahlen, o los rayos del canal. Están compuestos de iones positivos, cuya identidad
Depende de la de gas residual en el interior del tubo. Fue otro de los estudiantes de Helmholtz, Wilhelm Wien, que más tarde llevó a cabo extensos estudios de los rayos del canal, y en el tiempo esta obra se convertiría en parte de la base de la espectrometría de masas.
Modelo atómico de Sommerfeld
El modelo atómico de Sommerfeld es un modelo atómico hecho por el físico alemán Arnold Sommerfeld (1868-1951) que básicamente es una generalización relativista del modelo atómico de Bohr (1913).
Órbitas elípticas en el modelo de Sommerfeld. En 1916, Sommerfeld perfeccionó el modelo atómico de Bohr intentando paliar los dos principales defectos de éste. Para eso introdujo dos modificaciones básicas: Órbitas cuasi-elípticas para los electrones y velocidades relativistas. En el modelo de Bohr los electrones sólo giraban en órbitas circulares. La excentricidad de la órbita dio lugar a un nuevo número cuántico: el número cuántico azimutal, que determina la forma de los orbitales, se lo representa con la letra l y toma valores que van desde 0 hasta n-1. Las órbitas con:
l = 0 se denominarían posteriormente orbitales s o Sharp
l = 1 se denominarían 2 p o principal.
l = 2 se denominarían d o diffuse.
l = 3 se denominarían f o fundamental.
Para hacer coincidir las frecuencias calculadas con las experimentales, Sommerfeld postuló que el núcleo del átomo no permanece inmóvil, sino que tanto el núcleo como el electrón se mueven alrededor del centro de masas del sistema, que estará situado muy próximo al núcleo al tener este una masa varios miles de veces superior a la masa del electrón.
Para explicar el desdoblamiento de las líneas espectrales, observando al emplear espectroscopios de mejor calidad, Sommerfeld supone que las órbitas del electrón pueden ser circulares y elípticas. Introduce el número cuántico secundario o azimutal, en la actualidad llamado l, que tiene los valores 0, 1, 2,…, e indica el momento angular del electrón en la órbita en unidades de, determinando los subniveles de energía en cada nivel cuántico y la excentricidad de la órbita.
James Chadwick
En 1932, Chadwick realizó un descubrimiento fundamental en el campo de la ciencia nuclear: descubrió la partícula en el núcleo del átomo que pasaría a llamarse neutrón, esta partícula no tiene carga eléctrica. En contraste con el núcleo de helio (partículas alfa) que está cargado positivamente y por lo tanto son repelidas por las fuerzas eléctricas del núcleo de los átomos pesados, esta nueva herramienta para la desintegración atómica no necesitaba sobrepasar ninguna barrera electrónica, y es capaz de penetrar y dividir el núcleo de los elementos más pesados. De esta forma, Chadwick allanó el camino hacia la fisión del uranio 235 y hacia la creación de la bomba atómica.
en el Laboratorio Cavendish de Cambridge, Inglaterra, James Chadwick había realizado varios intentos de descubrir una supuesta partícula neutra mencionada por su profesor Rutherford años antes. Según comentarios posteriores, Chadwick pensaba producir neutrones mediante descargas eléctricas que hicieran caer al electrón hacia el protón en átomos de hidrógeno. Chadwick nació en Inglaterra en 1891, fue alumno de Rutherford en Manchester y, cuando su maestro descubrió la desintegración del nitrógeno en 1917, trabajó con él en la desintegración de otros elementos como el flúor, el aluminio y el fósforo.
Su fe en la existencia de tal partícula resurgió al leer los resultados del matrimonio Joliot-Curie, ya que Chadwick consideraba difíciles de creer las interpretaciones de estos trabajos. En menos de un mes, realizó una serie de experimentos que lo llevaron a la conclusión de que las radiaciones de Bothe no eran otra cosa que los neutrones que él buscaba. Chadwick quiso probar la capacidad de las radiaciones de Bothe para arrancar núcleos de superficies. Pronto encontró que podían eyectar núcleos de nitrógeno de un polímero cianurado con energías considerables. Al repetir el cálculo de los Joliot-Curie, suponiendo todavía que se tratase de rayos g , encontró que la energía necesaria para arrancar esos nitrógenos era casi el doble de la requerida para explicar el caso de los protones de la parafina. Es decir, la energía estimada, para los mismos rayos g, difería enormemente de un caso al otro. Sin embargo, si en lugar de rayos g y se suponía que se trataba de algún tipo de partícula, la masa que se deducía en ambos casos (protones de parafina y nitrógenos del polímero) resultaba ser consistentemente la misma y aproximadamente igual a la del protón. Por otro lado, la gran penetrabilidad de estas radiaciones implicaba que, de ser una partícula, ésta debería ser neutra. Cabe recordar que las partículas cargadas, debido al gran alcance de la fuerza eléctrica, interactúan con las de los átomos a todo lo largo de su trayectoria dentro de un material, por lo que pierden energía rápidamente.
El 27 de febrero de 1932, Chadwick reportó sus resultados, interpretándolos como evidencia de una nueva partícula neutra, a la que llamó neutrón, igual a la predicha por Rutherford doce años antes. El descubrimiento de Chadwick, sin embargo, no tuvo una repercusión inmediata en la concepción de la estructura del núcleo, puesto que él mismo imaginaba al neutrón como un compuesto electrón-protón. Sólo en un comentario, al final de su trabajo, menciona que, si el neutrón fuese considerado como partícula elemental, podría resolverse el problema de la estadística cuántica del nitrógeno, pero no le dio gran importancia a este punto.
en el Laboratorio Cavendish de Cambridge, Inglaterra, James Chadwick había realizado varios intentos de descubrir una supuesta partícula neutra mencionada por su profesor Rutherford años antes. Según comentarios posteriores, Chadwick pensaba producir neutrones mediante descargas eléctricas que hicieran caer al electrón hacia el protón en átomos de hidrógeno. Chadwick nació en Inglaterra en 1891, fue alumno de Rutherford en Manchester y, cuando su maestro descubrió la desintegración del nitrógeno en 1917, trabajó con él en la desintegración de otros elementos como el flúor, el aluminio y el fósforo.
Su fe en la existencia de tal partícula resurgió al leer los resultados del matrimonio Joliot-Curie, ya que Chadwick consideraba difíciles de creer las interpretaciones de estos trabajos. En menos de un mes, realizó una serie de experimentos que lo llevaron a la conclusión de que las radiaciones de Bothe no eran otra cosa que los neutrones que él buscaba. Chadwick quiso probar la capacidad de las radiaciones de Bothe para arrancar núcleos de superficies. Pronto encontró que podían eyectar núcleos de nitrógeno de un polímero cianurado con energías considerables. Al repetir el cálculo de los Joliot-Curie, suponiendo todavía que se tratase de rayos g , encontró que la energía necesaria para arrancar esos nitrógenos era casi el doble de la requerida para explicar el caso de los protones de la parafina. Es decir, la energía estimada, para los mismos rayos g, difería enormemente de un caso al otro. Sin embargo, si en lugar de rayos g y se suponía que se trataba de algún tipo de partícula, la masa que se deducía en ambos casos (protones de parafina y nitrógenos del polímero) resultaba ser consistentemente la misma y aproximadamente igual a la del protón. Por otro lado, la gran penetrabilidad de estas radiaciones implicaba que, de ser una partícula, ésta debería ser neutra. Cabe recordar que las partículas cargadas, debido al gran alcance de la fuerza eléctrica, interactúan con las de los átomos a todo lo largo de su trayectoria dentro de un material, por lo que pierden energía rápidamente.
El 27 de febrero de 1932, Chadwick reportó sus resultados, interpretándolos como evidencia de una nueva partícula neutra, a la que llamó neutrón, igual a la predicha por Rutherford doce años antes. El descubrimiento de Chadwick, sin embargo, no tuvo una repercusión inmediata en la concepción de la estructura del núcleo, puesto que él mismo imaginaba al neutrón como un compuesto electrón-protón. Sólo en un comentario, al final de su trabajo, menciona que, si el neutrón fuese considerado como partícula elemental, podría resolverse el problema de la estadística cuántica del nitrógeno, pero no le dio gran importancia a este punto.
Modelo Atómico de Dirac-Jordan
Erwin Schrödinger
Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger un físico austríaco, nacionalizado irlandés, que realizó importantes contribuciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica. Recibió el Premio Nobel de Física en 1933 por haber desarrollado la ecuación de Schrödinger. Tras mantener una larga correspondencia con Albert Einstein propuso el experimento mental del gato de Schrödinger que mostraba las paradojas e interrogantes a los que abocaba la física cuántica.
Desarrollo una rigurosa descripción matemática de las ondas estacionarias discretas que describen la distribución de los electrones dentro del átomo. Schrödinger demostró que su teoría, publicada en 1926, era el equivalente en matemáticas a las teorías de mecánica matricial que había formulado el año anterior el físico alemán Werner Heisenberg. Juntas, sus teorías constituyeron en buena medida la base de la mecánica cuántica.
