Modelos atómicos

HISTORIA DE LOS MODELOS ATÓMICOS

La historia del modelo atómico comienza muchos siglos atrás, incluso antes de Cristo. En el siglo V ac, los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía ser dividida en tantas partículas hasta llegar a un punto en que ya no se pudiera dividir mas, es decir que fuera indivisible. Es así como Democrito hace una teoría en la que afirma que la materia está compuesta de partículas indivisibles, a estas partículas las llamo átomos. La palabra átomo en griego significa indivisible.

Empédocles, otro filósofo griego, que no creía en dicha teoría y postulaba la idea de que la

materia estaba constituida por 4 elementos que se combinaban entre sí: el agua, la tierra, el aire

y el fuego.

Posteriormente transcurre un período en la historia de la Química, donde la principal

preocupación es tratar de convertir los metales conocidos en oro. A los científicos encargados de

estos procesos se les llamaba alquimistas. Nunca se pudo lograr el objetivo de estos científicos.

Con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII, los avances en todos los

campo propician los estudios en química.

Hacia finales del siglo XIX se descubrió que el átomo si es una partícula divisible, ya que

consta de tres partículas elementales, protones, neutrones y electrones.

•  Los primeros en ser descubiertos fueron los electrones en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson. 
• Los protones fueron descubiertos al igual que el núcleo del átomo en 1911 por Ernest Rutherford. 
•  Los últimos en ser descubiertos fueron los neutrones en 1933 por James Chadwick (Gran Bretaña).

MODELOS ATOMICOS

* DEMÓCRITO:

El concepto de átomo es muy antiguo. El filósofo griego Demócrito (460 a 370 aC) pensaba 

que el Universo se componía de vacío y átomos. Para él la materia estaba constituida por 

partículas pequeñísimas e indivisibles a las que llamó “átomos” (del griego átomos = sin división).

Sin embargo admitía la teoría de los cuatro elementos que componían la materia (aire, agua, fuego 

y tierra).

Demócrito

* DALTON: (modelo de esferas macizas)
La teoría átomica moderna fué enunciada por el científico inglés John Daltón (1808) por
medio de sus postulados:
1.- Los elementos simples están constituidos por átomos.
2.- Los átomos de un mismo elemento químico son idénticos.
3.- Los átomos de elementos químicos diferentes tienen distinta masa y propiedades.
4.- Combinando átomos diferentes en proporciones numéricas sencillas, se forman
las moléculas (H2O, CO2).

Modelo atómico de Dalton

*THOMSON: (modelo del “budín de pasas” o de esferas uniformes)
El inglés J. J. Thomson fue el primero en proponer un modelo para el átomo. En 1904 tras el descubrimiento del electrón el profesor Thomson de la Universidad de Cambridge, imaginó que si el átomo tenía cargas eléctricas negativas (electrones), debería poseer en algún punto la suficiente carga positiva para neutralizarlas. Entonces imaginó un átomo formado por una esfera de carga positiva que llevaba “incrustados” en su superficie los electrones de carga negativa.

*RUTHERFORD: (modelo atómico nuclear)

Ernest Rutherford, discípulo y sucesor del profesor Thomson en la cátedra de la Universidad

de Cambridge, trató de confirmar experimentalmente la teoría de su maestro bombardeando

laminillas muy finas de oro con partículas alfa (α ) procedentes de material radiactivo.

(las partículas alfa son átomos de helio que han perdido sus dos electrones, o sea que solo portan

cargas positivas).

Obtuvo los siguientes resultados:

- gran parte de las partículas alfa seguían su camino sin desviarse

- algunas partículas sufrían grandes desviaciones

- una pequeña cantidad salía rebotada en la misma dirección de incidencia

El hecho de que la mayoría de las partículas alfa atravesaran la lámina sin desviarse indicaba que el átomo tenía que ser, en su mayor parte, un espacio vacío. Pero el hecho tambien de que algunas partículas alfa positivas se desviaran o retrocedieran, indicaban el encuentro directo con una zona del átomo fuertemente positiva, y a la vez muy densa de masa.

Era obligado introducir un modelo atómico nuevo. En 1911 Rutherford presentó su “modelo 

nuclear” basado en:

1) Todo átomo está formado por núcleo y corteza.

2) En el núcleo están reunidas las cargas positivas y casi toda la masa

3) Alrededor del núcleo giran los electrones, de carga negativa, describiendo órbitas

circulares y elípticas

4) Entre núcleo y electrones del mismo átomo existe fuerte atracción eléctrica.

* CHADWICK: el neutrón

En 1932 Chadwick identificó una partícula nuclear de masa aproximadamente igual a la del protón, pero sin carga eléctrica, a la que le dio el nombre de “neutrón”.

Este descubrimiento modifica el modelo de Rutherford ya que ahora el núcleo contiene protones y neutrones.

Estudio de los espectros. 

Si se hace pasar la luz del Sol a través de una estrecha rendija y luego a través de un prisma, aquélla se descompone en sus colores integrantes, que abarcan desde el rojo hasta el violeta. Se trata del “espectro continuo” de luz solar.

Si lo que se hace pasar por el prisma es la luz proveniente de un elemento incandescente, obtendremos una serie de líneas brillantes sobre fondo oscuro. Estas líneas son características de

cada elemento y reciben el nombre de “espectro de rayas”. El espectro es como la “huella dactilar”

del elemento, de tal modo que puede utilizarse para identificarlo.

De acuerdo con el modelo de Rutherford, en todo átomo los electrones, en su giro
alrededor del núcleo, deberían radiar energía constantemente y ésta variaría en forma continua.
Pero como acabamos de ver, los espectros característicos de cada átomo no son continuos, sino
de rayas, lo que supone “saltos” de energías.
Se necesita superar el modelo de Rutherford con otro que permita explicar las variaciones 
de energía en el átomo.

*BOHR: Modelo cuántico.
El científico danés Niels Bohr propuso en 1913 como consecuencia de la investigación de los espectros, aplicar al modelo de Rutherford la teoría cuántica de Planck.
Max Planck, estudiando la luz emitida por la materia al calentarse, llegó a la conclusión de que la energía no es divisible indefinidamente, sino que existen últimas porciones de energía a las que llamó “cuantos”. La radiación emitida (o absorbida) por un cuerpo sólo puede ser un número
entero de cuantos.
Bohr propuso que el átomo estaba cuantizado, es decir, que sólo podía tener ciertas cantidades de energía permitidas. Esto implicaba que el electrón no podía girar a cualquier distancia alrededor del núcleo, sino en ciertas órbitas solamente (a diferencia del modelo de Rutherford), todas las demás órbitas le estaban prohibidas.
Bohr desarrolló su modelo en tres postulados:
 1º: Los electrones al girar en su propia orbita no absorben ni emiten energía.
 2º: Cada órbita tiene una energía característica. Solo pueden existir ciertas órbitas 
estacionales permitidas.
 3º: La energía liberada por el electón al pasar a una órbita interior la emite en 
forma de radiación electromagnética.

Por lo tanto, y como explicación al estudio de los espectros, toda raya en un espectro supone un salto de un electrón entre dos niveles de energía diferentes.

El número n es el que define el nivel energético de los electrones que se sitúan en su capa correspondiente. Por eso, este número recibe el nombre de número cuántico principal.

Bohr calculó las capas o niveles electrónicos (K, L, M, N, O, P, Q) y el número máximo de electrones contenidos en cada una de ellas. Este número viene dado por la ecuación: 2n2 siendo n

el número cuántico principal).

*TEORÍA DE SOMMERFELD

En 1915 amplió el modelo atómico de Bohr aplicándolo a posibles órbitas elíptica.

* MODELO  DE SCHRODINGER

Es el creador de la mecáncia cuántica.Establece que los átomos tienen diferentes niveles de energía. Cada nivel tiene orbitales donde existe la probabilidad de encontrar un máximo de dos electrones.Propuso una ecuación de onda que describe la forma en la cual las ondas de materia cambian en el espacio y el tiempo.

 Describe y establece el orbital como la región del espacio caracterizada por una determinada 

energía donde la probabilidad de encontrar un electrón es superior al 99%”. 

Modelos AtóMicos from Valentina Aballay

EVOLUCIÓN DE LOS MODELOS ATÓMICOS

AMPLIAR INFORMACIÓN EN EL SIGUIENTE VÍNCULO:

http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Apuntes/Apuntes1Bach/ModAtomicos.pdf

Estados físicos de la materia.-Cambios de estado físicos y fisicoquímicos

ESTADOS DE LA MATERIA

El estado en que se encuentra la materia (sólido, líquido y gaseoso) depende de la energía que poseen las partículas (átomos, moléculas y iones) que constituyen la materia, y de las fuerzas de atracción que existen entre ellas. Además, también depende de las condiciones de temperatura y presión a las que están sometidas esas partículas.

Estado sólido

Las partículas que forman los sólidos se atraen fuertemente,( fuerza de cohesión) están cerca unas de otras y dispuestas de manera ordenada, lo que le dan la característica de ser estructuras rígidas. Tienen poco espacio para moverse, ya que solo pueden hacerlo vibrando en posiciones fijas. Esta particularidad les da la característica de tener forma y volumen constantes.

Estado líquido

Las partículas que forman los líquidos se atraen parcialmente( tienen menor fuerza de cohesión que los sólidos) y tienen más libertad para moverse que en los sólidos, pero no llegan a separarse de las demás, por lo que conservan su volumen. Esas partículas disponen de más espacio y pueden deslizarse unas sobre otras con facilidad. Esto explica por qué los líquidos tienen forma variable, adoptando la del recipiente que los contiene. Una característica de los líquidos es la fluidez, ya que pueden trasladarse hacia otros lugares y atravesar orificios muy pequeños. Otra propiedad es la viscosidad, debido a que poseen cierta dificultad para desplazarse a raíz del rozamiento de sus partículas.

Estado gaseoso

En los gases prácticamente no existen fuerzas de atracción( no existe fuerza de cohesión) que mantengan unidas las partículas que los forman. Es por eso que sus partículas están muy separadas entre sí y existe más espacio vacío que en los líquidos o en los sólidos. Ello permite que se muevan con mayor facilidad, al azar y con bastante rapidez. Así se explica que los gases tengan una forma y un volumen variables y sean expansibles, es decir, ocupen todo el espacio disponible.

Estado de plasma

El plasma es el cuarto estado de la materia. El plasma presenta características propias que no se dan en los sólidos, líquidos o gases, por lo que es considerado otro estado de agregación de la materia. Como el gas, el plasma no tiene una forma definida o un volumen definido, a no ser que esté encerrado en un contenedor.

El plasma se forma mediante la ionización de los átomos, que al romperse pierden su cubierta de electrones, los cuales se desplazan libremente. Esta materia, aparentemente artificial, existe de manera natural en la magnetosfera terrestre y en el sol, que incluso la lanza en violentas explosiones conocidas como viento solar.

Este estado de la materia se produce bajo gran presión y temperatura, la cual puede ser aprovechada para generar energía, mediante los reactores de fusión, pero la tecnología necesaria para confinar el plasma mediante campos magnéticos, y para alcanzar las temperaturas del estado plasma, no es 100% fiable, y esta aun en desarrollo.

CAMBIOS DE ESTADO FÍSICO DE LA MATERIA
Son los procesos en los que un estado de la materia cambia a otro manteniendo una semejanza en su composición.Estos cambios se producen por absroción o eliminación de calor en la materia. A continuación se describen los diferentes cambios de estado o transformaciones de fase de la materia:
Cambios progresivos: ( por absorción de calor)
*Fusión: Es el paso de un sólido al estado líquido por medio del calor; durante este proceso endotermico (proceso que absorbe energía para llevarse a cabo este cambio) hay un punto en que la temperatura permanece constante. El "punto de fusión" es la temperatura a la cual el sólido se funde, por lo que su valor es particular para cada sustancia. Cuando dichas moléculas se moverán en una forma independiente, transformándose en un líquido.
*Vaporización y ebullición: Son los procesos físicos en los que un líquido pasa a estado gaseoso. Si se realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala al punto de ebullición del líquido a esa presión continuar calentándose el líquido, éste absorbe el calor, pero sin aumentar la temperatura: el calor se emplea en la conversión del agua en estado líquido en agua en estado gaseoso, hasta que la totalidad de la masa pasa al estado gaseoso. En ese momento es posible aumentar la temperatura del gas.
*Sublimación progresiva: Es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Ejemplo: Hacer hielo seco.
Cambios regresivos: ( por desprendimiento de calor)
*Solidificación: Es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento; el proceso es exotérmico. El "punto de solidificación" o de congelación es la temperatura a la cual el líquido se solidifica y permanece constante durante el cambio, y coincide con el punto de fusión si se realiza de forma lenta (reversible); su valor es también específico.
*Condensación, licuación o licuefacción: Se denomina condensación al cambio de estado de la materia que se pasa de forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la evaporación.
*Sublimación inversa o regresiva: es el paso directo del estado gaseoso al estado sólido. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.

Es importante hacer notar que en todas las transformaciones de fase de las sustancias, éstas no se transforman en otras sustancias, solo cambia su estado físico.

Cambios de estado de la materia from EvelinF

CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS DE LA MATERIA

Cambios físicos: son aquellos en los que no se altera la identidad de las sustancias que lo experimentan, sigue siendo la misma sustancia. Ejemplos: cambio de estado físico, tamaño , forma.

Cambios químicos: son aquellos en los que se altera la identidad de las sustancias químicas que lo experimentan, dejan de ser lo que eran.

   AMPLIAR INFORMACIÓN EN EL SIGUIENTE VINCULO:
http://alextecnoeso.files.wordpress.com/2011/10/tema-1-propiedades-y-estados-de-la-materia-alumnos.pdf

Estructura y composición de la materia

MATERIA
La materia es todo lo que ocupa un lugar en el universo. Es todo aquello que se forma a partir de átomos o moléculas, con la propiedad de estar en estado sólido, líquido o gaseoso. Son ejemplos de materia las piedras, la madera, los huesos, el plástico, el vidrio, el aire y el agua. Al observar un paisaje pueden verse pájaros, árboles, un río, un caballo pastoreando, flores, etc. Todas esas cosas forman parte de la naturaleza y se pueden ver y tocar. Esa característica común (visible y palpable) que tienen todos los objetos se denomina materia. Es decir, la materia es lo que forman las cosas que tocamos y vemos.
La materia tiene volumen porque ocupa un lugar en el espacio. Además tiene masa, que es la cantidad de materia que posee un objeto y que se puede medir con una balanza. La materia, a diferencia de los objetos o cuerpos, no está limitada por la forma ni por el tamaño. A su vez, los objetos o cuerpos (por ejemplo una caja) pueden estar construidos por diferentes materiales (cartón, metal, madera, plástico). Para diferenciar cada uno de estos casos particulares de la materia les denominaremos sustancias o materiales. El cartón, el metal, el plástico y la madera son sustancias.

En el universo, la materia suele encontrarse en tres estados diferentes de agregación: sólido (hierro, madera), líquido (agua de mar) y gaseoso (aire atmosférico). En estos tres estados de agregación se observan las siguientes características:
1) La materia está formada por pequeñas partículas.
2) Esas partículas están en constante movimiento (en los gases más que en los líquidos y sólidos).
3) Hay fuerzas de atracción entre las partículas que forman la materia (en los sólidos más que en líquidos y gases).

Esas partículas, que son pequeñísimas y que forman parte de la materia se denominan átomos.

ÁTOMO

Un átomo es la menor cantidad de un elemento químico que tiene existencia propia, y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Un átomo es tan pequeño que una sola gota de agua contiene más de mil trillones de átomos. Los átomos están formados por un núcleo que contiene dos tipos de partículas: los protones (tienen carga eléctrica positiva) y los neutrones (sin carga eléctrica). Ambas partículas tienen una masa similar. Alrededor del núcleo se encuentran los electrones, que tienen carga eléctrica negativa y una masa muchísimo más pequeña que la correspondiente a los protones y neutrones. El átomo es eléctricamente neutro, ya que tiene tantos electrones como protones hay dentro del núcleo. Los electrones giran alrededor del núcleo en zonas llamadas orbitales, que se agrupan en niveles de energía.

 MOLÉCULA 
Es la menor porción de una sustancia que puede existir en estado libre y conservar las propiedades de dicha sustancia.
La molécula es una estructura formada a partir de la unión de dos o más átomos que comparten electrones.
En síntesis, la materia está formada por partes muy pequeñas llamadas átomos. Los átomos se reúnen para constituir moléculas. A su vez, las moléculas se unen para formar sustancias.

PROPIEDADES DE LA MATERIA
Se clasifican en dos grandes grupos: generales y especificas.

I. Propiedades Generales:
Son las propiedades que presenta todo cuerpo material sin excepción y al margen de su estado físico, así tenemos:

Masa: Es la cantidad de materia contenida en un volumen cualquiera, la masa de un cuerpo es la misma en cualquier parte de la Tierra o en otro planeta.
Volumen: Un cuerpo ocupa un lugar en el espacio
Peso: Es la acción de la gravedad de la Tierra sobre los cuerpos. En los lugares donde la fuerza de gravedad es menor, por ejemplo, en una montaña o en la Luna, el peso de los cuerpos disminuye.
Divisibilidad: Es la propiedad que tiene cualquier cuerpo de poder dividirse en pedazos más pequeños, hasta llegar a las moléculas y los átomos.
Porosidad: Como los cuerpos están formados por partículas diminutas, éstas dejan entre sí espacios vacíos llamados poros.
La inercia: Es una propiedad por la que todos los cuerpos tienden a mantenerse en su estado de reposo o movimiento.
La impenetrabilidad: Es la imposibilidad de que dos cuerpos distintos ocupen el mismo espacio simultáneamente.
La movilidad: Es la capacidad que tiene un cuerpo de cambiar su posición como consecuencia de su interacción con otros.
Elasticidad: Propiedad que tienen los cuerpos de cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza adecuada y de recobrar la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza. La elasticidad tiene un límite, si se sobrepasa el cuerpo sufre una deformación permanente o se rompe. Hay cuerpos especiales en los cuales se nota esta propiedad, como en una liga, en la hoja de un cuchillo; en otros, la elasticidad se manifiesta poco, como en el vidrio o en la porcelana.

II. Propiedades Especificas:
Son las propiedades peculiares que caracterizan a cada sustancia, permiten su diferenciación con otra y su identificación.
Entre estas propiedades tenemos: densidad, punto de ebullición, punto de fusión, índice de refracción de luz, dureza, tenacidad, ductibilidad, maleabilidad, solubilidad, reactividad, actividad óptica, energía de ionización, electronegatividad, acidez, basicidad, calor latente de fusión, calor latente de evaporización, etc.

Las propiedades especificas pueden ser químicas o físicas dependiendo si se manifiestan con o sin alteración en su composición interna o molecular.

1. Propiedades Físicas: Son aquellas propiedades que impresionan nuestros sentidos sin alterar su composición interna o molecular.
Ejemplos: densidad, estado físico (solido, liquido, gaseoso), propiedades organolépticas (color, olor, sabor), temperatura de ebullición, punto de fusion, solubilidad, dureza, conductividad eléctrica, conductividad calorífica, calor latente de fusión, etc.
A su vez las propiedades físicas pueden ser extensivas o intensivas.
Propiedades Extensivas: el valor medido de estas propiedades depende de la masa. Por ejemplo: inercia, peso, área, volumen, presión de gas, calor ganado y perdido, etc.
Propiedades Intensivas: el valor medido de estas propiedades no depende de la masa. Por ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, color, olor, sabor, calor latente de fusión, reactividad, energía de ionización, electronegatividad, molécula gramo, átomo gramo, equivalente gramo, etc.
2. Propiedades Químicas: son aquellas propiedades que se manifiestan al alterar su estructura interna o molecular, cuando interactúan con otras sustancias
Ejemplos: El Fe se oxida a temperatura ambiental y el Oro no se oxida

AMPLIAR INFORMACIÓN EN LOS SIGUIENTES VINCULOS:
http://alextecnoeso.files.wordpress.com/2011/10/tema-1-propiedades-y-estados-de-la-materia-alumnos.pdf

http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/materia/aulamateria.pdf