Estructura atómica y teoría cuántica

Estructura Atómica y Teoría Cuántica
Cesar Daniel Zavala Martinez °

° Química General °
Ingeniería en Sistemas Computacionales

Estructura atómica
Introducción
L
a teoría más aceptada hoy en día es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva, formado por protones y neutrones conocidos como nucleón, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa.Después de conocer esta teoría podremos iniciar a dividir y conocer todas las partes que componen a un átomo.

A. Partículas subatómicas
1) El electrón, cuando se aplica una diferencia de potencial muy alta entre dos electrodos en un tubo que contenga un gas a baja presión, se emiten unos rayos inicialmente denominados “rayos catódicos”. Posteriormente, Thomson descubrió que esos rayoseran en realidad partículas, que recibieron el nombre de electrones. Los electrones tienen carga negativa, y su masa es 1840 veces menor que la del átomo de hidrógeno; son partículas subatómicas.

2) Más partículas subatómicas, los átomos son eléctricamente neutros. Luego si contienen electrones, cargados negativamente, deben contener otras partículas con carga positiva para equilibrar. Estaspartículas son los protones. Más tarde se descubrió otra partícula subatómica, el neutrón. Su masa difiere en menos de 1u. de la del protón. Por tanto, la masa de un átomo en unidades de masa atómica es, aproximadamente, la suma del número de protones y neutrones.

B. Primeros modelos atómicos
1) El modelo de Thomson, Thomson supuso que el átomo tenía el aspecto de un pudín, formado poruna especie de masa cargada positivamente dentro de la cual se insertaban los electrones, cargados negativamente. El modelo de Thomson no incluía lo neutrones ni los protones, ya que aún no habían sido descubiertos.

Fig. 1. Representación esquemática del modelo de Thomson

2) El modelo de Rutherford, se bombardeó una lámina metálica muy fina con partículas muy veloces de carga positiva. Si elátomo era el pudin que pensaba Thomson, todas las partículas deberían haber atravesado la lámina sin dificultad, pero se vio que algunas se desviaban, o incluso otras rebotaban. Así que, Rutherford, concluyó que todos los protones estaban juntos en una región muy pequeña: el núcleo. Así se pudo explicar que las partículas que rebotaban eran las que incidían en el núcleo que, por su carga positiva,las repelía fuertemente.

Fig. 2. Representación esquemática del modelo de Rutherford

El núcleo de un átomo está compuesto por protones y neutrones. El núcleo, cargado positivamente, ocupa una fracción muy pequeña del volumen del átomo. Mientras que los electrones, que se mueven fuera del núcleo, ocupan la mayor parte del volumen atómico. Entre ambos se encuentra el vacío.

C. Elespectro electromagnético.
La energía radiante, o radiación electromagnética que el sol emite llega a la Tierra, a través del espacio, en forma de “ondas electromagnéticas”. Hay varios tipos de ondas. Según el valor de su energía, se ordenan, formando el espectro electromagnético.

Las ondas electromagnéticas están originadas por una perturbación eléctrica y otra magnética cuya vibración estransversal y perpendicular entre ambas. Se caracterizan por:
- la longitud de onda ((), que es la distancia entre dos puntos consecutivos en el mismo estado de vibración.
- la frecuencia ((), dada por ( = v/(, siendo v la velocidad a la que viaja la onda por el espacio. Las ondas electromagnéticas en el vacío viajan a la velocidad de la luz (c=3 ·108 m/s)

Planck fue el primero enpostular que la energía de la radiación electromagnética es proporcional a su frecuencia. Posteriormente Einstein concibió la luz como un chorro de partículas, a las que llamó fotones, cuya energía, E, viene dada por:

(1)

D. Espectros atómicos
1) Espectros de emisión, si se encierra hidrógeno atómico en un tubo transparente y se calienta hasta una...