Diferencia entre revisiones de «Teoría atómica»
Contenido eliminado Contenido añadido
m Revertidos los cambios de 200.109.84.30 a la última edición de 79.156.200.128 |
|||
Línea 21:
7. La materia ni se crea ni se destruye, sino que se trasforma (Ley de la conservación de la materia)
== Teoría atómica moderna ==
=== Nacimiento de la teoría atómica moderna ===
{{AP|Modelo atómico de John Dalton}}
En los primeros años del siglo XIX, [[John Dalton]] desarrolló su [[modelo atómico de Dalton|modelo atómico]], en la que proponía que cada elemento químico estaba compuesto por átomos iguales y exclusivos, y que aunque eran indivisibles e indestructibles, se podían asociar para formar estructuras más complejas (los compuestos químicos). Esta teoría tuvo diversos precedentes.
El primero fue la [[ley de conservación de la masa]], formulada por [[Antoine Lavoisier]] en [[1789]], que afirma que la masa total en una reacción química permanece constante. Esta ley le sugirió a Dalton la idea de que la materia era indestructible.
El segundo fue la [[ley de las proporciones definidas]]. Enunciada por el químico francés [[Joseph Louis Proust]] en 1799, afirma que, en un compuesto, los elementos que lo conforman se combinan en proporciones de masa definidas y características del compuesto.
Dalton estudió y amplió el trabajo de Proust para desarrollar la ley de las proporciones múltiples: cuando dos elementos se combinan para originar diferentes compuestos, dada una cantidad fija de uno de ellos, las diferentes cantidades del otro se combinan con dicha cantidad fija para dar como producto los compuestos, están en relación de números enteros sencillos.
En [[1803]], Dalton publicó su primera lista de pesos atómicos relativos para cierta cantidad de sustancias. Esto, unido a su rudimentario material, hizo que su tabla fuese muy poco precisa. Por ejemplo, creía que los átomos de oxígeno eran 5,5 veces más pesados que los átomos de hidrógeno, porque en el agua midió 5,5 gramos de oxígeno por cada gramo de hidrógeno y creía que la fórmula del agua era HO (en realidad, un átomo de oxígeno es 16 veces más pesado que un átomo de hidrógeno).
La [[ley de Avogadro]] le permitió deducir la naturaleza diatómica de numerosos gases, estudiando
los volúmenes en los que reaccionaban. Por ejemplo: el hecho de que dos litros de hidrógeno
reaccionasen con un litro de oxígeno para producir dos litros de vapor de agua (a presión y
temperatura constantes), significaba que una única molécula de oxígeno se divide en dos para formar
dos partículas de agua. De esta forma, Avogadro podía calcular estimaciones más exactas de la masa
atómica del oxígeno y de otros elementos, y estableció la distinción entre moléculas y átomos.
En 1784, el botánico británico [[Robert Brown]], observó que las partículas de [[polvo]] que flotaban en el agua se movían al azar sin ninguna razón aparente. En [[1905]], [[Albert Einstein]] tenía la teoría de que este [[movimiento browniano]] lo causaban las moléculas de agua que "bombardeaban" constantemente las partículas, y desarrolló un modelo matemático hipotético para describirlo.El físico francés [[Jean Perrin]] demostró experimentalmente este modelo en [[1911]], proporcionando además la validación a la teoría de partículas (y por extensión, a la teoría atómica).
=== Descubrimiento de las partículas subatómicas ===
{{AP|modelo atómico de Thomson}}
[[Archivo:JJ Thomson exp2.jpg|right|200px|thumb|El tubo de rayos catódicos de Thomson, en el que observó la desviación de los rayos catódicos por un [[campo eléctrico]].]]
Hasta [[1897]], se creía que los átomos eran la división más pequeña de la materia, cuando J.J Thomson descubrió el [[electrón]] mediante su experimento con el [[tubo de rayos catódicos]].<ref>J.J. Thomson (1897), [http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html ''Cathode rays''], ''Philosophical Magazine''</ref> El tubo de rayos catódicos que usó Thomson era un recipiente cerrado de vidrio, en el cual los dos [[electrodo]]s estaban separados por un vacío. Cuando se aplica una diferencia de tensión a los electrodos, se generan [[rayos catódicos]], que crean un resplandor fosforescente cuando chocan con el extremo opuesto del tubo de cristal. Mediante la experimentación, Thomson descubrió que los rayos se desviaban al aplicar un [[campo eléctrico]] (además de desviarse con los [[campo magnético|campos magnéticos]], cosa que ya se sabía). Afirmó que estos rayos, más que [[onda]]s, estaban compuestos por partículas cargadas negativamente a las que llamó "corpúsculos" (más tarde, otros científicos las rebautizarían como ''electrones'').
Thomson creía que los corpúsculos surgían de los átomos del electrodo. De esta forma, estipuló que los átomos eran divisibles, y que los corpúsculos eran sus componentes. Para explicar la carga neutra del átomo, propuso que los corpúsculos se distribuían en estructuras anilladas dentro de una nube positiva uniforme; éste era el [[modelo atómico de Thomson]] o "modelo del plum cake".<ref>J.J. Thomson (Marzo de 1904), [http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Thomson-Structure-Atom.html ''On the Structure of the Atom: an Investigation of the Stability and Periods of Oscillation of a number of Corpuscles arranged at equal intervals around the Circumference of a Circle; with Application of the Results to the Theory of Atomic Structure''], ''Philosophical Magazine'' Serie 6, Vol 7, Nº 39</ref>
Ya que se vio que los átomos eran realmente divisibles, los físicos inventaron más tarde el término "[[partícula elemental|partículas elementales]]" para designar a las partículas indivisibles.
=== Descubrimiento del núcleo ===
{{AP|Modelo atómico de Rutherford}}
[[Image:Gold foil exp conclusions.jpg|right|200px|thumb|'''Experimento de la lámina de oro'''<br />
''Arriba'': Resultados esperados: las partículas alfa pasan sin problemas por el modelo atómico de Thomson.<br />
''Abajo'': Resultados observados: una pequeña parte de las partículas se desvía, lo que revela la existencia de un lugar en el átomo donde se concentra la carga positiva.]]
El modelo atómico de Thomson fue refutado en [[1909]] por uno de sus estudiantes, [[Ernest Rutherford]], que descubrió que la mayor parte de la masa y de la carga positiva de un átomo estaba concentrada en una fracción muy pequeña de su volumen, que suponía que estaba en el mismo centro.
En su [[Experimento de Rutherford|experimento]], [[Hans Geiger]] y [[Ernest Marsden]] bombardearon [[partículas alfa]] a través de una fina lámina de [[oro]] (que chocarían con una [[fluorescencia|pantalla fluorescente]] que habían colocado rodeando la lámina).<ref>H Geiger (1910), [http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Geiger-1910.html ''The Scattering of the α-Particles by Matter''], ''Proceedings of the Royal Society'' Series A 82: 495–500</ref> Dada la mínima como masa de los electrones, la elevada masa y momento de las partículas alfa y la distribución uniforme de la carga positiva del modelo de Thomson, estos científicos esperaban que todas las partículas alfa atravesasen la lámina de oro sin desviarse, o por el contrario, que fuesen absorbidas. Para su asombro, una pequeña fracción de las partículas alfa sufrió una fuerte desviación. Esto indujo a Rutherford a proponer el modelo planetario del átomo, en el que los electrones orbitaban en el espacio alrededor de un gran [[núcleo]] compacto, a semejanza de los planetas y el Sol.<ref>Ernest Rutherford (1911), [http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Rutherford-1911/Rutherford-1911.html ''The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom''], ''Philosophical Magazine'' Serie 6, vol. 21</ref>
=== Descubrimiento de los isótopos ===
En [[1913]], Thomson canalizó una corriente de iones de [[neón]] a través de campos magnéticos y eléctricos, hasta chocar con una placa fotográfica que había colocado al otro lado. Observó dos zonas incandescentes en la placa, que revelaban dos trayectorias de desviación diferentes. Thomson concluyó que esto era porque algunos de los iones de neón tenían diferentes masas; así fue como descubrió la existencia de los [[isótopo]]s.<ref>J.J. Thomson (1913), [http://web.lemoyne.edu/~giunta/canal.html ''Rays of positive electricity''], ''Proceedings of the Royal Society'', A 89, 1-20</ref>
=== Descubrimiento del neutrón ===
En [[1918]], Rutherford logró partir el núcleo del átomo al bombardear gas nitrógeno con partículas alfa, y observó que el gas emitía núcleos de hidrógeno. Rutherford concluyó que los núcleos de hidrógeno procedían de los núcleos de los mismos átomos de nitrógeno.<ref>Ernest Rutherford (1919), [http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/rutherford.html ''Collisions of alpha Particles with Light Atoms. IV. An Anomalous Effect in Nitrogen.''], ''Philosophical Magazine'', 6ª serie, 37, 581</ref> Más tarde descubrió que la carga positiva de cualquier átomo equivalía siempre a un número entero de núcleos de hidrógeno. Esto, junto con el hecho de que el hidrógeno —el elemento más ligero— tenía una masa atómica de 1, le llevó a afirmar que los núcleos de hidrógeno eran partículas singulares, consituyentes básicos de todos los núcleos atómicos: se había descubierto el [[protón]]. Un experimento posterior de Rutherford mostró que la masa nuclear de la mayoría de los átomos superaba a la de los protones que tenía. Por tanto, postuló la existencia de partículas sin carga, hasta entonces desconocidas más tarde llamadas neutrones, de donde provendría este exceso de masa.
En [[1928]], [[Walther Bothe]] observó que el [[berilio]] emitía una radiación eléctricamente neutra cuando se le bombardeaba con partículas alfa. En [[1932]], [[James Chadwick]] expuso diversos elementos a esta radiación y dedujo que ésta estaba compuesta por partículas eléctricamente neutras con una masa similar la de un protón.<ref>James Chadwick (27 de febrero de 1932), [http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Chadwick-neutron-letter.html ''Possible Existence of a Neutron''], ''Nature Magazine''</ref> Chadwick llamó a estas partículas "[[neutrón|neutrones]]".
== Modelos cuánticos del átomo ==
| |||