Laboratorio Quimica General

UNIDAD II

ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

A principios del siglo XIX se pensaba que los átomos eran las partículas más pequeñas de cada elemento pero una serie de investigaciones entre 1850 y comienzos del siglo XX concluyeron que los átomos estaban constituídos por partículas aún más pequeñas y se comenzaron a intuir algunos modelos de átomos.
MODELO: Los modelos son de tipo teórico e intelectualantes que físico y tienden a ser más complejos a medida que se obtiene mayor información.

2.1 TEORÍA ATÓMICA DE DALTON


Con base en la ley de proporciones definidas, ley de proporciones múltiples, naturaleza de los gases y ley de la conservación de la masa, Dalton propuso una teoría atómica que se consideró la mayor contribución a la explicación de la materia desde los griegos.
La teoríade Dalton proponía:
• Todos los elementos están compuestos de partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos.
• Toda la materia está compuesta por combinaciones de átomos.
• Los átomos de un elemento en particular son idénticos, los átomos de elementos diferentes son diferentes.
• Átomos del mismo elemento tienen el mismo tamaño, masa y forma.

2.2 NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIADesde tiempos remotos se conoce la naturaleza eléctrica de la materia (algunos materiales atraen trozos de papel cuando se frotan con un paño). En 1796 Volta construyó una batería o pila eléctrica. Davy obtuvo sodio y potasio por electrólisis y un asistente de este, Michael Faraday, descubrió las leyes de la electrólisis.

2.3 DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRÓN


Este descubrimiento se produjocuando se investigaban los gases sometidos a descargas eléctricas dentro de tubos de vidrio. Cuando se extrajo el gas del tubo de vidrio se observó un rayo que salía del cátodo y chocaba contra la pared detrás del ánodo produciendo fluorescencia. A este rayo se le llamó rayo catódico (ver fig 2.1).
William Crookes demostró que estos rayos tenían carga negativa.
Se propusieron dos modelos paraexplicar el fenómeno:
1. Se trataba de rayos continuos como la luz.
2. Eran partículas materiales con cargas negativas.
J.J Thomson descubrió que la respuesta era la segunda, a las partículas se les llamó electrones y posteriormente Millikan determinó su masa: 9.11x10-28 g.



2.4 EL PROTÓN


Si los electrones son parte del átomo y además tienen carga eléctrica negativa, el átomo que,en su estado natural, es neutro, debe tener alguna carga positiva que balancee el electrón negativo.
Thomson propuso un modelo (ver fig. 2.2) en el que los electrones están insertos en una esfera uniforme cargada positivamente.

Rutherford, que estudió con Thomson en la universidad de Cambridge, decidió utilizar partículas  para demostrar la estructura de los átomos junto con Geiger yMarsden, este último estudiante de licenciatura. Utilizaron láminas de oro muy delgadas (ver fig. 2.3) como blanco de partículas  y observaron que la mayoría de las partículas atravesaban la lámina, otras se desviaban de vez en cuando pero en algunos casos, ¡regresaban por la misma trayectoria a la fuente radiactiva!.
Rutherford lo explicó mediante un modelo en el que las cargas positivas de losátomos estaban concentradas en un conglomerado central llamado núcleo (ver fig 2.3)
.
Las partículas del núcleo con carga positiva se llaman protones. En otros experimentos se descubrió que estos tienen la misma cantidad de carga que el electrón y que su masa es 1837 veces más grande que el electrón.
El radio de un átomo es de 100 pm aproximadamente, el del núcleo es de 5x10-3 pm.



2.5 ELNEUTRÓN


Antes de 1920 sólo se conocían los electrones y los protones. El modelo de Rutherford dejaba un problema sin resolver: si el átomo de Helio contenía dos protones debería pesar el doble del átomo de Hidrógeno, sin embargo el Helio pesaba ¡cuatro veces más que el Hidrógeno!. Los científicos concluyeron que había más partículas en el núcleo sin carga eléctrica. Chadwick, en 1932,...