Modelos atómicos a través de la historia

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Modelos atómicos a través de la historia
Universidad Autónoma de Querétaro
Facultad de ingeniería
Química
Integrantes:
Citlali Guadalupe
Daniel Ortiz
Víctor
Eric Villanueva
Iván Altaír G.
Introducción
Modelos atómicos
Los modelos atómicos surgen por la necesidad que la raza humana tenía de saber de qué está constituida la materia. 
Leucipo en el postulo la teoría de que la materia podía dividirse una enorme cantidad de veces, pero que llegaría a un punto donde no podría dividirse más, siendo este el fragmento principal que compone todo.
Demócrito nombró a este pequeño fragmento “átomo”, término que en griego significa “que no se puede dividir”
Introducción
Empédocles teorizó que la materia estaba compuesta por cuatro elementos: tierra, aire, fuego y agua.
Aristóteles postuló que la materia sí estaba compuesta de esos cuatro elementos, pero añadió un elemento más que fue el éter, su teoría tuvo una duración de alrededor de 1000 años.
Introducción
Retomo teorías y postulados; desde Leucipo y la forma de referirse a ese pequeño fragmento, hasta estudios de volatilidad de los persas y principios de la transformación de la materia de los árabes.
Llegando así a la construcción de un modelo atómico con base en hechos y evidencias experimentales
John Dalton
1803 - 1810
Postulados
Los elementos se componen de partículas diminutas, indivisibles, llamadas átomos.
Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y tamaño.
Los átomos de diferentes elementos tienen diferente masa y tamaño.
Los compuestos químicos se forman por la unión de dos o más átomos de diferentes elementos.
Los elementos se combinan para formar compuestos en proporciones numéricas simples, como uno a uno, dos a dos, etc., así sucesivamente.
Los átomos de dos elementos pueden combinarse en diferentes proporciones para formar más de un compuesto.
Jonh Dalton
1803 - 1810
En 1808 Josep Luis Gay- Lussac descubre que además de la proporción de los pesos encontrada por Dalton, los gases se combinan de acuerdo con una relación de volumen fijo
Gay-Lussac y Avogadro
En 1811, Avogadro interpreta los resultados de Lussac, diciendo que dos volúmenes de gas contenían el mismo número de partículas bautizándolas como moléculas. 
Genero el término de molécula elemental
Genero el término de peso molecular 
Post - Dalton
Michel Faraday descubrió que ciertas sustancias al disolverse en agua conducen la corriente eléctrica y que ciertos compuestos se descomponen en sus elementos al pasar una corriente eléctrica a través de ellos. 
Faraday
Pre - Thomson
Llevo a cabo un experimento mandando corriente eléctrica a un ánodo y un cátodo en una disolución siendo atraídos dependiendo de su carga positiva o negativa al ánodo o al cátodo respectivamente
En 1897 el físico ingles J. J. Thomson fue capaz de demostrar experimentalmente la existencia del electrón: Mediante las emisiones generadas por un tubo Crookes, llamadas rayos catódicos, que tienen ciertas características (viajan en línea recta, son de carga negativa, son desviados por ondas electromagnéticas, producen una sombra y son capaces de mover un pequeño objeto). 
J. J. Thomson
1904
Thomson propone un modelo atómico en el que el átomo es representado como una esfera homogénea de electricidad positiva, en donde se encuentran distribuidos los electrones, atraídos electrostáticamente, en número suficiente para que el conjunto resultara neutro. Su modelo atómico lo asemeja a un budín.
El átomo que representa este modelo es un átomo estacionario ya que carecen de movimiento los electrones.
J. J. Thomson
Modelo
En 1902 el químico estadounidense Newton Lewis desarrolló un modelo atómico cúbico.
Newton Lewis
Post - Thomson
La teoría del átomo cúbico es considerada como uno de los primeros modelos atómicos que fueron descritos en su totalidad, en el cual se describe que los electrones de valencia se hallan ubicados dentro de los vértices de un hipotético cubo el cual sirve para representar el átomo 
Rutherford, en 1911, a partir de los resultados obtenidos de su experimento que consistía en bombardear a una lámina de oro con partículas alfa para medir el ángulo de dispersión de dichas partículas.
Ernest Rutherford
1911
Esto lo llevó a proponer que los átomos tienen un núcleo de carga positiva y que los electrones rodean dicho núcleo. Su modelo tenía estas propiedades:
Rutherford
Modelo
El átomo posee un núcleo central pequeño, con carga eléctrica positiva, que contiene casi toda la masa del átomo.
Los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en orbitas circulares.
La suma de las cargas eléctricas negativas de los electrones debe ser igual a la carga positiva del núcleo ya que el átomo es eléctricamente neutro.
A principios de siglo XX no existía una certeza de los átomos, pero fue gracias a Einstein que a partir de 1905 con una serie de estudios sobre el comportamiento de partículas pequeñas en un líquido que se comprobó que los átomos existían. 
Entonces , llegó a la conclusión de que por medio de choques aleatorios de los átomos se describiría un trayecto aleatorio y así comprobó la existencia del átomo ya que este fenómeno ya había sido estudiado antes y era conocido como el movimiento browniano y llevaba décadas sin tener explicación.
Einstein
Max Planck descubrió las líneas espectrales que eran emitidas por la intensidad de la radiación que emitían los átomos cuando absorbían la luz y las relacionó con su longitud de onda.
En 1913 el físico Niels Bohr retomó los trabajos de Max Planck y de Gustav Kirchhoff, y supuso que los electrones se encuentran y giran en orbitas definidas y cada una de estas contiene una cantidad de energía. 
Niels Bohr
1913
En el átomo de Hidrógeno el electrón gira alrededor del núcleo en una órbita circular que tiene una energía fija y definida.
El electrón del átomo de Hidrógeno solo puede girar en orbitas cuantizadas cuyo radio cumpla con el momento angular.
Cuando un electrón pasa de una órbita externa a una más interna la diferencia de energía entre ambas orbitas se emite en forma de radiación electromagnética.
Niels Bohr
Modelo atómico
Bohr postula tres enunciados con base en el experimento de Planck y Kirchhoff:
El modelo de Bohr decía que los electrones giraban en orbitas circulares en torno al núcleo, ocupando la menor energía posible pudiendo ser también la órbita más cercana al núcleo. Supuso que los electrones se movían solo en ciertas orbitas y cada una se caracterizaba por un nivel de energía diferente y así cada orbita se conocía como un número entero que iban desde el número 1 en adelante, definiendo a n como el número cuántico principal. 
Niels Bohr
Modelo atómico
Se genera a través de tres postulados:
Los átomos y moléculas solo pueden existir en ciertos estados que se caracterizan por cierta energía (E). Para cambiar de estado debe absorber o emitir la cantidad exacta de energía. El estado de menor energía se denomina estado fundamental y el de mayor energía se denomina estado excitado.
Cuando los átomos o moléculas absorben o emiten luz durante el proceso de cambiar energía, esta es igual a la frecuencia de la luz (Hertz: segundos-1) por la constante de Planck (6.626-34 J*seg).
Los estados permitidos de energía para un electrón de un átomo o molécula pueden describirse por una serie de números llamados números cuánticos.
Modelo mecanico-cuantico
1924 -1926
Este es el modelo actual de átomo, su principal debilidad es que parte de consideraciones para electrones individuales en relación con el núcleo y no considera las interacciones entre electrones. Por esta razón los cálculos de energía y dimensiones de un átomo solamente arrojan aproximaciones correctas y por lo cual la descripción cualitativa del átomo también parece correcta.
Modelo mecánico - cuántico
Modelo mecánico - cuántico
En 1924 Louis de Broglie, descubrió que el electrón poseía una naturaleza dual onda-partícula en la cual elelectrón se comporta como partícula al tener masa y ocupar un espacio y a su vez se comporta como onda.
Modelo mecánico - cuántico
Edwin Schrödinger dedujo una función fundamental llamada función de onda que explica el comportamiento del electrón a través del núcleo, dándose cuenta de que si la función se eleva al cuadrado se puede determinar la probabilidad de encontrar al electrón en el pasado, y así se determinan los orbitales atómicos definidos como el espacio donde es posible encontrar al electrón en el 95% del tiempo.
En el caso más general de una función de onda compleja 
el cuadrado esta dado por 
Modelo mecánico - cuántico
Efectivamente, el núcleo de un átomo radiactivo, por ser inestable, se transforma, al decaer, en otro núcleo. Sin embargo, un átomo estable también puede transformarse. Esto se logra a través de las reacciones nucleares, cuando los núcleos del átomo interactúan con otros núcleos, con partículas o con radiaciones de elevada energía.
¿Se puede transformar el núcleo de un átomo en otro?
En la edad media, encontrar algún método capaz de convertir un elemento en otro, como un metal ordinario en oro, era el estímulo principal de la investigación. Sin embargo, luego de algún tiempo y algunos experimentos infructuosos, la idea se desechó y la alquimia, ciencia que se encargaba de encontrar ese método, entró en decadencia y desapareció para convertirse en lo que hoy llamamos química. 
¿Se puede transformar el núcleo de un átomo en otro?
Tiempo después, cuando se estableció que las propiedades químicas del átomo dependen del comportamiento del núcleo y se comprendieron los cambios y transformaciones que acompañan a la radiactividad, muchos científicos concibieron la idea de que el hombre podía alterar el núcleo de un átomo estable convirtiendo deliberadamente un elemento en otro completamente distinto.
¿Se puede transformar el núcleo de un átomo en otro?
Ernest Rutherford, quien pensó que era posible que el núcleo de un átomo pudiera alterarse al ser bombardeado con partículas alfa, como las que emite la materia radiactiva. Al hacerlo, halló que en ocasiones una partícula alfa se combinaba con un núcleo de nitrógeno y que la combinación emitía inmediatamente un protón y se transformaba finalmente en uno de los isótopos de oxígeno. 
Esta fue la primera vez que se produjo deliberadamente la transmutación de un elemento químico estable en otro. De esta forma, se llevó a cabo la primera reacción nuclear hecha por el hombre. 
¿Se puede transformar el núcleo de un átomo en otro?
Para entenderlo mejor, la fisión nuclear es una reacción en la cual un núcleo pesado, al ser bombardeado con neutrones, se convierte en inestable y se descompone en dos núcleos (pertenecientes a los nuevos elementos), cuyas masas son del mismo orden de magnitud y cuya suma es ligeramente inferior a la masa del núcleo pesado, lo que origina un gran desprendimiento de energía y la emisión de dos o tres neutrones.
¿Se puede transformar el núcleo de un átomo en otro?
Gracias a estas reacciones, y al trabajo de investigación de muchos científicos en este campo, hoy en día es posible transformar el mercurio en oro, sueño que alguna vez tuvieron los alquimistas, sin embargo, el costo actual de esta transmutación sería tan elevado que el proceso resultaría un fracaso económico.