Proceso histórico del desarrollo del modelo atómico
En el proceso
histórico del desarrollo del modelo atómico tenemos la aportación de Thomsom,
Rutherford y Bohr. Aportaciones de Thomson se le considera uno de los descubridores del electrón gracias a sus
experimentos con los rayos catódicos. Thomson creía que
el electrón era el componente universal de la materia y fue el
primero en sugerir una teoría sobre la estructura interna del
Aportes de Thomson
Thomson realizó una serie de
experimentos en tubos de rayos catódicos, que le
condujeron al descubrimiento
de los electrones. Thomson utilizó el tubo de rayos catódicos en tres
diferentes experimentos. En su tercer experimento (1897), Thomson determinó la
relación entre la carga y la masa de los rayos catódicos, al medir cuánto se
desvían por un campo magnético y la cantidad de energía que llevan. Encontró
que la relación carga/masa era más de un millar de veces superior a la del ion
Hidrógeno, lo que sugiere que las partículas son muy livianas o muy cargadas. ›Las conclusiones de Thomson fueron audaces: los rayos catódicos
estaban hechos de partículas que llamó "corpúsculos", y estos
corpúsculos procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que
significa que los átomos son, de hecho, divisibles. ›Thomson imaginó que el átomo se compone de estos corpúsculos en un mar
lleno de carga positiva; a este modelo del átomo, atribuido a Thomson, se le
llamó el modelo de pudín de pasas.
Ernest Rutherford,
OM, PC, FRS, conocido también como Lord Rutherford (Brightwater, Nueva Zelanda,
30 de agosto de 1871 – Cambridge, Reino Unido, 19 de octubre de 1937), fue un
físico y químico neozelandés. Se dedicó al estudio de las partículas radioactivas
y logró clasificarlas en alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Halló que la
radiactividad iba acompañada por una desintegración de los elementos, lo que le
valió ganar el Premio Nobel de Química en 1908. Se le debe un modelo atómico,
con el que probó la existencia del núcleo atómico, en el que se reúne toda la
carga positiva y casi toda la masa del átomo. Consiguió la primera
transmutación artificial con la colaboración de su discípulo Frederick Soddy.
Durante la primera parte de su vida se consagró por completo a sus
investigaciones, pasó la segunda mitad dedicado a la docencia y dirigiendo los
Laboratorios Cavendish de Cambridge, en donde se descubrió el neutrón. Fue
maestro de Niels Bohr y Robert Oppenheimer
Aportaciones De Bohr Al Modelo MecanicoCuantico
E l físico danés
Niels Bohr ( Premio Nobel de Física 1922), postuló que los electrones giran
agrandes velocidades alrededor del núcleo atómico. En ese caso, los electrones
se disponen endiversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes
niveles de energía.Para Bohr, la razón por la cual los electrones que circulan
en los átomos no satisfacen las leyes dela electrodinámica clásica, es porque
obedecen a las leyes de la mecánica cuántica. Sin duda, giranen torno del
núcleo atómico, pero circulan únicamente sobre órbitas tales que sus
impulsosresultan determinados por múltiplos enteros de la constante de Planck.
Los electrones no radiandurante todo el tiempo en que describen sus órbitas;
solamente
Los
experimentos de Thomson y Rutherford dejaron claro que los átomos están
compuestos por partículas negativas (electrones) y por un núcleo compuesto por
partículas de carga positiva (protones) y partículas sin carga (neutrones). Al
electrón, protón y neutrón se les conoce como partículas subatómicas.
A partir de que
Millikan determino experimentalmente la carga del electrón con valor de
1.6*10^-19 coulomb. Millikan demostró que la carga eléctrica esta cuan tizada.
El proceso en el
que el átomo gana o pierde electrones adquiriendo una carga neta se conoce como
ionización y a los átomos que han ganado o perdido electrones se llaman iones y
pueden ser positivos, cationes, o negativos aniones.
Aplicando las leyes
del movimiento los astrónomos han sido capaces de determinar la posición y
velocidad de un cuerpo celeste con la Ley de Gravitación Universal.
Para describir el
mundo microscópico es necesario usar la física cuántica que se empezó a desarrollar
con Bohr, Planck y Einstein.
En 1927 el físico
Werner Heisenberg publicó un artículo donde enuncio un principio fundamental
que rige el comportamiento de la materia a escala microscópica, conocido como
Principio de Incertidumbre de Heisenberg en el cual establece que es imposible
determinar con precisión las características de una partícula microscópica.
El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin
carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos,
excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad
está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks,
cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro
compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.
Fuera del núcleo atómico, los neutrones son inestables,
teniendo una vida media de 15 minutos (885,7 ± 0,8 s);2 cada neutrón libre se
descompone en un electrón, un antineutrino y un protón. Su masa es muy similar
a la del protón, aunque ligeramente mayor.
El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos
los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno-1. La interacción
nuclear fuerte es responsable de mantenerlos estables en los núcleos atómicos.
En física, el protón (del griego πρῶτον, prōton ['primero'])
es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 ×
10-19 C). igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una
masa 1.836 veces superior a la de un electrón. Experimentalmente, se observa el
protón como estable, con un límite inferior en su vida media de unos 1035 años,
aunque algunas teorías predicen que el protón puede desintegrarse en otras
partículas.
El protón y el neutrón, en conjunto, se conocen
como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos. En un átomo, el
número de protones en el núcleo determina las propiedades químicas
. El núcleo del isótopo más común del átomo de hidrógeno
(también el átomo estable más simple posible) está formado por un único protón.
Al tener igual carga, los protones se repelen entre sí. Sin embargo, pueden
estar agrupados por la acción de la fuerza nuclear fuerte, que a ciertas
distancias es superior a la repulsión de la fuerza electromagnética. No
obstante, cuando el átomo es grande (como los átomos de Uranio), la repulsión
electromagnética puede desintegrarlo progresivamente.
El término núcleo puede referirse a los siguientes
conceptos:
En ciencias formales (a veces se puede referir como kernel)
En álgebra lineal, se refiere al núcleo o kernel de una
aplicación, o conjunto de puntos cuya imagen asignada por la aplicación es el
vector nulo.
En la teoría del potencial se refiere al núcleo o kernel de
Poisson.
En computación, se refiere al núcleo (o kernel) de un
sistema operativo.
En química inorgánica, el kernel es una forma de
simplificación de la configuración electrónica de un elemento.
En ciencias naturales, puede referirse a
En apicultura, el núcleo o nuclero.
En biología celular y citología, al núcleo celular, parte
central de la célula rodeada de una membrana propia, llamada membrana nuclear,
que contiene el ácido desoxirribonucleico (ADN o en inglés DNA) celular, donde
se encuentran codificados los genes.
En física atómica, al núcleo atómico, parte central del
átomo que contiene partículas con masa llamadas nucleones (protones y
neutrones). El resto del átomo está constituido por la corteza, donde se sitúan
partículas de baja masa (2000 veces menor que el protón y el neutrón) y de
carga eléctrica negativa llamadas electrones.
En geología y astronomía, al núcleo de la Tierra y al núcleo
de los diferentes planetas.
Un núcleo de hielo, o testigo de hielo, es una muestra
cilíndrica de hielo, que se obtiene mediante la perforación del sustrato a
diferentes profundidades
En ciencias sociales, puede referirse a
En lingüística, a un núcleo sintáctico, el morfema o palabra
que determina las sintácticas básicas de un sintagma.
En arquitectura, urbanismo y geografía
Los núcleos urbanos, cada uno de los lugares poblados con
cierta densidad y conexión.
En otras áreas
La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de
algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción
y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los
campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada
interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro
interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo
estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una
partícula para intercambiar electrones.
Los electrones, que pertenecen a la primera generación de la
familia de partículas de los leptones,14 participan en las interacciones
fundamentales, tales como la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear
débil.15 Como toda la materia, posee propiedades mecánico-cuánticas tanto de
partículas como de ondas, de tal manera que pueden colisionar con otras
partículas y pueden ser difractadas como la luz. Esta dualidad se demuestra de
una mejor manera en experimentos con electrones a causa de su ínfima masa. Como
los electrones son fermiones, dos de ellos no pueden ocupar el mismo estado
cuántico.
En física, una órbita es la trayectoria que describe un
objeto alrededor de otro mientras está bajo la influencia de una fuerza
central, como la fuerza gravitatoria.
Las órbitas se analizaron por
primera vez de forma matemática por Johannes Kepler, quien formuló los resultados
en sus tres leyes del movimiento planetario. La primera,
encontró que las órbitas de los planetas en el Sistema Solar son elípticas y no circulares oepiciclos,
como se pensaba antes, y que el Sol no se encontraba en el centro de sus
órbitas sino en uno de sus focos. La segunda, que
la velocidad orbital de cada planeta no es constante, como también se creía,
sino que la velocidad del planeta depende de la distancia entre el planeta y el
Sol. Y la tercera, Kepler encontró una relación universal entre las propiedades
orbitales de todos los planetas orbitando alrededor del Sol. Para cada planeta,
la distancia entre el planeta y el Sol al cubo, medida en unidades
astronómicas es igual
al periodo del planeta al cuadrado, medido en años terrestres.
Isaac Newton demostró
que las leyes de Kepler se derivaban de su teoría de la gravedad y que, en
general, las órbitas de los cuerpos respondían a la fuerza gravitatoria eran secciones cónicas.
Newton demostró que un par de cuerpos siguen órbitas de dimensiones que son
inversamente proporcionales a sus masas sobre su centro de masas común. Cuando un cuerpo es mucho más
masivo que el otro, se suele hacer la convención de tomar el centro de masas
como el centro del cuerpo con mayor masa.
Una de las principales características de la carga eléctrica
es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado
siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y
negativas no varía en el tiempo. Qi=Qf
La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno
demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los
electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones
tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria:
±1/3 o ±2/3, aunque no se los ha podido observar libres en la naturaleza.1
El electrón (del griego clásico ἤλεκτρον, ámbar), comúnmente
representado por el símbolo: e−, es una partícula subatómica con una carga
eléctrica elemental negativa.12 Un electrón no tiene componentes o
subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una
partícula elemental.2 Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor
con respecto a la del protón.13 El momento angular (espín) intrínseco del
electrón es un valor semientero en unidades de ħ, lo que significa que es un
fermión. Su antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el
hecho de que tiene cargas —entre ellas, la eléctrica— de signo opuesto. Cuando
un electrón colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar
totalmente aniquiladas y producir fotones de rayos gamma.
Los electrones, que pertenecen a la primera generación de la
familia de partículas de los leptones,14 participan en las interacciones
fundamentales, tales como la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear
débil.15 Como toda la materia, posee propiedades mecánico-cuánticas tanto de
partículas como de ondas, de tal manera que pueden colisionar con otras
partículas y pueden ser difractadas como la luz. Esta dualidad se demuestra de
una mejor manera en experimentos con electrones a causa de su ínfima masa. Como
los electrones son fermiones, dos de ellos no pueden ocupar el mismo estado
cuántico.
Efectos de atracción y repulsión electrostática.
En el estudio de la estructura de la materia, todos los
materialesestán constituidos por átomos y que estos a su vez estánformados por
partículas con carga eléctrica. Sin embargo, aunmucho antes de que se explorara
a profundidad la estructura delátomo había una clara evidencia de la naturaleza
eléctrica de lamateria.Las primeras observaciones que se conocen a cerca de losfenómenos
eléctricos son las descripciones que realizo; en el año600 A.C , uno de lo mas
grandes pensadores de la antigua Grecia,llamado Tales de Mileb. Tales observo
que al frotar un pedazo deámbar, que el frotar un pedazo de ámbar, que es una
resinaamarilla y dura, con pieles o ciertos tejidos, este atraía
objetos,pequeños. Los griegos llamaron a este fenómeno electricidad, de
echo esta palabra viene del griego “electrón” que significa
ámbar.El científico y político estadounidense, benjamín
franklinpensaba que los cuerpos tenían una cierta cantidad de fluidoeléctrico
de electricidad positiva.
La electrostática es la rama de la Física que estudia los
efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga
eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo
que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son
despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la
propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos
efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la
poseen.
Históricamente, la electrostática fue la rama del
electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la Ley de
Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del
siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell
concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar
cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos
magnéticos pueden ser estudiadas en el mismo marco teórico denominado
electromagnetismo.
Aislante hace referencia a cualquier material que impide la
transmisión de la energía en cualquiera de sus formas: con masa que impide el
transporte de energía.
Una propiedad común a prácticamente todos los materiales, es
la de permitir, en algún grado, la conducción de la corriente eléctrica, pero
así como algunos materiales son buenos conductores, otros son malos conductores
de dicha corriente.
Desde este punto de vista, los materiales pueden
clasificarse en conductores y no conductores.
Un material es conductor cuando puede desempeñar esa función
en un circuito, independiente del valor de su conductividad.
Los conductores en general pueden clasificarse en:
metálicos, electrolíticos y gaseosos.
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