Física

7 Física atómica y nuclear
Él átomo
Modelo atómico simple
* Lo plantea Rutherford
* Es la partícula estructurada más pequeña.
* Electrones orbitan a un núcleo cargado positivamente.
* En un átomo neutral hay la misma cantidad de protones y electrones.
* La magnitud de la carga del protón es igual a la del electrón (son cargas opuestas).
* La fuerza centrípeta que mantiene alos átomos en órbita es provista por la atracción de Coloumb entre protón y electrón.
* El núcleo concentra el 99.9% de la masa del átomo.
Evidencia para el modelo atómico simple:
* Experimento diseñado por Rutherford llevado a cabo pro Geiger y Marsden.
* Consiste en colocar un pedazo de radio en un casquete de plomo de tal forma que un rayo delgado de partículas alfa (producto de ladesintegración radiactiva del radio). Este rayo incide en una lámina de oro y una pantalla fluorescente es puesta atrás.
* La mayoría de las partículas alfa pasaron directamente; sin embargo, unas cuantas se dispersaron con ángulos considerablemente grandes y otras rebotaron.
* Esto llevó a la conclusión de que la mayoría de la lámina de oro era espacio vacío.
* Para explicar ladispersión de las partículas alfa se propuso que las partículas tenían que encontrar un objeto relativamente masivo para que desviaría a las partículas.
* Se sugiere explicación de que el átomo consiste de un núcleo cargado positivamente, rodeado por una nube de electrones.
Limitaciones del modelo atómico simple:
* ¿Qué cosa había para impedir que los protones se separen debido a la repulsión deCoulomb?
* Es difícil creer que el átomo pudiera ser estable debido a que los electrones (de acuerdo a la teoría de radiación electromagnética de Maxwell) perderían energía por radiación y serían atraídos al núcleo.
* No se podía explicar la existencia de átomos del mismo elemento con diferentes masas.
* Los altos niveles de energía de los electrones explican que no es posible que girenen órbitas; más creíble es que su movimiento sea aleatorio.
Evidencia de niveles de energía atómicos:
* La luz no es una onda continua, sino que es emitida en forma de “paquetes de energía” o “fotones”, cada uno de energía hf, donde h es la constante de Planck y f es la frecuencia.
* El modelo de la luz basado en la existencia de fotones explica la existencia de líneas de espectro.
*Si los electrones tienen energías disfcretas, solo pueden ocupar ciertos niveles de energía dentro de un átomo, cuando un electrón se mueve a un nivel de energía más bajo, este emite un fotón con la misma energía que la diferencia de energía entre los niveles de energía.
* Por lo general, los electrones tienden a ocupar los niveles de energía más bajos y se requiere de una fuente de energíapara que se muevan a un nivel de energía mayor (por ejemplo, al calentar el elemento). Para que un elemento se mueve a un nivel de energía más alto este tiene que absorber un fotón de energía equivalente a la diferencia de energía entre los niveles.
Estructura nuclear:
* Isótopos: son distintas formas de un elemento, químicamente iguales, pero con diferentes masas. La existencia de isótoposexplica por qué las muestras de un elemento dado no tienen una masa con valores íntegros, puesto que cada muestra suele contener isótopos con diferentes masas.
* Neutrones: partícula sin carga que explica la existencia de isótopos.
* Nucleones: partículas en el núcleo de un átomo. Pueden no tener carga (neutrón) o tener carga positiva (protón).
* Núclido: es el término genérico de unnúcleo específico, escrito en la forma ZAX, donde el número de protones es Z, el número de nucleones es A y el número de neutrones es A-Z.
* La configuración de electrones determina las características químicas de un elemento y también muchas de sus características físicas, tales como la conductividad.
* Interacción nuclear fuerte: es una fuerte fuerza de atracción entre nucleones, que supera...