Modelos atómicos

Modelos atómicos• Como non se podían

ver os átomos os científicos crearon modelos para describilos, estes foron evolucionando ao longo da historia a medida que se descubriron novas cousas relacionadas coa estrutura da materia.

• Como non se podían ver os átomos os científicos crearon modelos para describilos, estes foron evolucionando ao longo da historia a medida que se descubriron novas cousas relacionadas coa estrutura da materia.

Modelo atómico de Dalton(1808)

A materia está formada por átomosA materia está formada por átomos

• Os átomos son indivisibles• Os átomos de un mesmo

elemento son todos iguais en masa e nas demais propiedades.

• Os compostos están formados por átomos distintos nunha proporción definida

• Os átomos son indivisibles• Os átomos de un mesmo

elemento son todos iguais en masa e nas demais propiedades.

• Os compostos están formados por átomos distintos nunha proporción definida

¿Pero os átomos son realmente

indivisibles?

¿Pero os átomos son realmente

indivisibles?

Fenómenos de electrostática ponen de manifiesto que os corpos se

pueden cargar

Fenómenos de electrostática ponen de manifiesto que os corpos se

pueden cargar• Electrización por

frotamiento• Electrización por

contacto• Electrización por

inducción

• Electrización por frotamiento

• Electrización por contacto

• Electrización por inducción

Faraday:electricidade/materia

• En 1834 Michael Faraday enuncia as leis da electrólise.

• Relaciona a cantidade de electricidade coa cantidade de materia depositada ao pasar unha corrente eléctrica por unha disolución.

• 96500C 1 equivalente

• É COMO DICIR• Os átomos da disolución

gañan ou perden electricidade durante o proceso

• Cada átomo relacionase cunha cantidade fixa de electricidade

• Isto supón que en todo ou en parte os átomos deben ser de natureza eléctrica

Pode que os átomos non sexan indivisibles

Pode que os átomos non sexan indivisibles

• Os fenómenos anteriores e outros poñen de manifesto a existencia dunha relación entre a materia e a carga eléctrica.

• Búscanse partículas con carga eléctrica .

• En 1879 Crookes descubriu que os gases que son malos condutores da electricidade , si se encontran a moi baixas presións e sométense a ddp moi elevadas (miles de voltios), fanse condutores

• Os fenómenos anteriores e outros poñen de manifesto a existencia dunha relación entre a materia e a carga eléctrica.

• Búscanse partículas con carga eléctrica .

• En 1879 Crookes descubriu que os gases que son malos condutores da electricidade , si se encontran a moi baixas presións e sométense a ddp moi elevadas (miles de voltios), fanse condutores

Tubo de Crookes

¿Que eran eses raios que procedían do cátodo?

• En 1895 Perrin observa que ao ser sometidos a campos eléctricos e magnéticos desvíanse(partículas negativas)

• En 1891 Stoney dálle o nome de electróns• En 1895 Thomson estuda a natureza des tes raios con

un tubo co ánodo perforado y calcula su reacción q/m

A ciencia avanza ao aplicar o método científico

•O átomo xa non pode ser indivisible como dicía Dalton

Modelo atómico de Thomson(1898)

• Thomson imaxinaba o átomo como unha esfera de carga positiva na que estaban incrustados os electróns, de tal forma que a carga positiva coincidía coa negativa.

• Os átomos eran neutros

El átomo es como una sandía

Electróns e protóns

En 1909 el físico norteamericano Millikan determinou a carga do electrón

Partículas positivas• Como a experiencia dicía que a materia era neutra: búscanse partículas +• En 1886 Goldstein observa nun tubo de descarga con cátodo perforado

luminescencia (raios canales+)• Trátase de átomos ou moléculas do gas que perderon electróns.• Thomson estúdaos e encontra a relación q/m máis grande para o

hidróxeno,o de menor masa.• Este ión coa menor masa posible ,H+ ,chámase protón

LOS ÁTOMOS NON SON INDIVISIBLES

LOS ÁTOMOS NON SON INDIVISIBLES

• Os átomos teñen partículas negativas• Posto que son neutros tamén teñen partículas

positivas(protóns).• A carga dunha partícula negativa es igual a de

unha positiva pero con signo oposto.• O número de partículas negativas nun átomo é

igual ao de partículas positivas• Pero a masa dos átomos era superior a calculada

a partir dos electróns e protóns sos .Anos despois , en descubrese unha nova partícula , Chadwick (1932): .

• Os átomos teñen partículas negativas• Posto que son neutros tamén teñen partículas

positivas(protóns).• A carga dunha partícula negativa es igual a de

unha positiva pero con signo oposto.• O número de partículas negativas nun átomo é

igual ao de partículas positivas• Pero a masa dos átomos era superior a calculada

a partir dos electróns e protóns sos .Anos despois , en descubrese unha nova partícula , Chadwick (1932): . CnBe 13

610

94

42

Unidades de masa

• Masa:¿cómo se mide a masa dos átomos?

• De forma relativa comparándoa cunha que se toma como unidade

• Unidade de masa atómica

• 1u=1/12 masa 12C

• 1u=1,66.10-27kg

• Masa:¿cómo se mide a masa dos átomos?

• De forma relativa comparándoa cunha que se toma como unidade

• Unidade de masa atómica

• 1u=1/12 masa 12C

• 1u=1,66.10-27kg

As partículas subatómicas

Partícula masa

carga

u S.I.(kg) e S.I.(C)

Protón 1 1,67.10-27

+1 -1,6.10-19

Electrón 1/1840 9,1.10-31 -1 +1,6.10-19

Neutrón 1

1,67.10-27 0

0

Unidades de carga

• Cando os átomos perden o ganan electróns quedan cargados + o –

• El electrón tamén é unha unidade de carga(carga de un electrón)

• Electrón= partícula electrón=unidad de carga

• Si se trata da carga de un cuerpo esa unidade é moi pequena , no S.I. utilizamos el culombio(C)

• 1e=1,6.10-19C 1C=6,24.1018e

• Cando os átomos perden o ganan electróns quedan cargados + o –

• El electrón tamén é unha unidade de carga(carga de un electrón)

• Electrón= partícula electrón=unidad de carga

• Si se trata da carga de un cuerpo esa unidade é moi pequena , no S.I. utilizamos el culombio(C)

• 1e=1,6.10-19C 1C=6,24.1018e

Los iones

• Los átomos al perder o ganar electrones se convierten en iones

• + cationes

• - aniones

• Los átomos al perder o ganar electrones se convierten en iones

• + cationes

• - aniones

¿Cuál es la carga de los siguientes iones?

• Los átomos son neutros tienen el mismo nº de protones y de electrones.

• Se transforman en cationes si pierden electrones(quedan cargados positivamente)

• En aniones si ganan electrones . Carga negativa

• Los átomos son neutros tienen el mismo nº de protones y de electrones.

• Se transforman en cationes si pierden electrones(quedan cargados positivamente)

• En aniones si ganan electrones . Carga negativa

Nuevas experiencias

• Para comprobar el modelo de Thomson se realizan nuevas experiencias.

• Geiger y Marsden colaboradores de Rutherford, bombardean una fina lámina de oro con partículas α.

• Las partículas α son partículas positivas con mucha energía emitidas por substancias radiactivas.

Experiencia de Rutherford

Experiencia de Rutherford

Experiencia de Rutherford

• Experimento Rutherford

Conclusiones de la experiencia

• El átomo está formado por un núcleo muy pequeño y una corteza.

• En el núcleo están las partículas positivas y casi toda la masa(protones y neutrones)

• La mayor parte del átomo está vacía.

• Los electrones - giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares.

La mayor parte del átomo está vacía

• El tamaño del núcleo es de unos 10-14m

• El tamaño del átomo es del orden10-10m

• El núcleo es 10000 veces más pequeño que el átomo

• Si el diámetro del núcleo fuese como el de un balón de futbol el del átomo sería comparable a la longitud de 10 campos de futbol

Átomos , isótopos , iones

• Z = número atómico=nº de protones=nº de orden en la TP

• A= número másico=nº de neutrones+nº de protones

A-Z=nº de neutrones

Representación de un átomo

XAZ

Representación de un átomo

XAZ C126

Z=6 A=12

Nº protones=6 nºelectrones=6

Nº neutrones=A-Z=12-6=6

C126

Z=6 A=14

Nº protones=6 nºelectrones=6

Nº neutrones=A-Z=14-6=8

C146

Representación del modelo de Rutherford

Experiencia de Rutherford

Novos modelos atómicos

• A ciencia sigue evolucionando e o modelo anterior non está de acordo coas novas hipóteses de traballo e cos novos coñecementos.

• Por que non cae o electrón sobre o núcleo se ao xirar debe ir perdendo enerxía?

• O punto de partida do novo modelo está:

• Estudio dos espectros• Hipótese de Planck• Explicación do efecto

fotoeléctrico

• Pero antes debemos introducir o concepto de onda

• ¿A luz comportase como unha onda ou como unha partícula?

Movemento ondulatorio

• Unha onda é unha perturbación de algunha propiedade de un medio, por exemplo, a densidade, presión, campo eléctrico ou campo magnético, que se propaga a través do espazo transportando enerxía. O medio perturbado pode ser de natureza diversa como aire, auga, un anaco de metal, o el baleiro.

Clasificación

• Ondas lonxitudinais:coincide a dirección de propagación e a de perturbación.

• Transversais: as dúas direccións son perpendiculares entre si.

Ondas materiales/ondas electromagnéticas

Espectro electromagnético

• Secuencia de todas as ondas electromagnéticas coñecidas ordenadas segundo a súa lonxitude de onda ou a súa frecuencia.

• Propáganse no baleiro a velocidade c=3.108m/s

Ondas electromagnéticas

• Son transversais e consisten na propagación, sen necesidade de ningún soporte material dun campo eléctrico e dun magnético perpendiculares entre si e a dirección de propagación

Características das ondas

• Lonxitude de onda• Frecuencia• Período• Amplitude• Enerxía• Velocidade de

propagación

fTt

ec

fTt

ec

Espectros atómicos:continuos/descontinuos de emisión ou de absorción

• Os sólidos emiten enerxía en forma de radiación ao quentalos.Espectros continuos

• Os gases a baixa presión ao excitalos emiten enerxía. Espectros descontinuos de raias

Espectro do hidróxeno

• Componse de varias series de raias nas zonas (frecuencias) U V, visible e IV.

• A 1ª serie observada foi a visible (Balmer, 1885)

• Rydberg , encontra a ecuación que permite calcular as lonxitudes de onda correspondentes as raias do espectro do hidróxeno.

Espectro hidróxeno

Radiación del cuerpo negro:Hipótese de planck

• Para explicar las curvas correspondentes a radiación emitida por un corpo negro

• Planck supón que os átomos no poden emitir enerxía de forma continua.

• E =h.f• h= 6,62.10-34J.s

Efecto fotoeléctrico: explicación

Modelo atómico de Bohr• O átomo formado por un núcleo moi

pequeno onde se encontra toda a carga positiva e practicamente toda a masa do átomo

• Os electróns xiran arredor do núcleo a grandes distancias , en órbitas circulares estables nas que non emite enerxía.

• Os electróns só poden ocupar aquelas órbitas nas que se cumpra:

• mv2πr=nh

• Ao pasar dunha órbita a outra, o electrón absorbe ou emite enerxía en forma de radiación electromagnética:

• ΔE=E1-E2=h.f

ConclusiónsCalcula o radio das órbitas r=cte.n2

O radio está cuantizado, só pode tomar valores que dependen de n(1,2,3.....)-nº cuántico principal.

Calcula a enerxía do electrón en cada órbita E=-cte/n2

A enerxía tamén está cuantizada, tamén depende de n

Se o electrón recibe enerxía, pasa a outro estado enerxético no cal non é estable, ao volver a un estado de menor enerxía emite radiación electromagnética(un cuanto de enerxía)

• ΔE=E1-E2=h.f • Substituíndo na ecuación anterior o valor da

enerxía en cada nivel obtén unha ecuación idéntica a de Rydberg para calcular a lonxitude de onda correspondente as raias do espectro do hidróxeno

• Tanto o radio de xiro como a enerxía do electrón na súa órbita están cuantizados.

• E dicir non poden tomar valores calquera, son múltiplos enteiro de certa cantidade.

• Esta teoría explica as raias do espectro do hidróxeno. Corresponden a saltos do electrón dunha órbita a outra, absorbendo ou emitindo cuantos de “luz”

Modelo de Bohr só aplicable ao átomo de hidróxeno.Correccións

• 1ª -As órbitas non son circulares senón elípticas (Sommerfeld)

• 2ª- Efecto Zeeman.• 3ª-Efecto Zeeman

anómalo

• Por cada nivel de enerxía definido por n, existen varios subniveis correspondentes a cada valor de

• Orientación no espazo da órbita(m)

• Xiro sobre si mesmo do electrón(s)