Estrucura Atomica

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    06-Nov-2015

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Estructura Atomica

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<p> UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Per, Decana de Amrica)</p> <p>Facultad de Ingeniera Geolgica, Minera, Metalrgica y Geogrfica</p> <p>QUIMICA GENERAL</p> <p> EAP: Ingeniera Metalrgica.</p> <p> TEMA: Estructura atmica </p> <p> PROFESOR: Ing. Sosimo Fernandez</p> <p> ALUMNO: Ramos Condori, Miguel Andrs Arpe Calluchi,Mnica Karina Cabello Villon, Emilio Denis Enrique Gaspar Mesas, Mara Andrea</p> <p> FECHA REALIZADA: 20/05/15. FECHA DE ENTREGA: 28/05/15</p> <p>Lima - Per2015</p> <p>Dedicatoria</p> <p>El presente trabajo est dedicado para nuestros familiares ms cercanos; padres, hermanos, tos o abuelos; aquellos que con sus concejos nos impulsan a cumplir nuestros objetivos, y se encuentran a nuestro lado, tanto en los mejores, como en los peores momentos, cuando cometemos errores, o cuando logramos nuestras metas.</p> <p>ndice</p> <p>1. INTRODUCCIN..............................4</p> <p>2. PROCESO DE EVOLUCION DEL ATOMO.6</p> <p>3. ESTRUCTURA DEL ATOMO ACTUAL ..28</p> <p>4. CONCLUSIN41</p> <p>5. BIBLIOGRAFA.42</p> <p>Introduccin</p> <p>Supongamos que nos dan una caja cerrada que no nos est permitido abrir y que contiene algo en su interior. Como no la podemos abrir, tendremos que recurrir a hacer una serie de pruebas o ensayos para averiguar lo que contiene: agitarla, pesarla, etc. Con los datos obtenidos podremos forjar una idea, una imagen mental, sobre el contenido de la caja. Por otra parte, la idea o modelo que imaginamos nos permitir formular predicciones: si, por ejemplo, concluimos que se trata de un lquido, podremos predecir que al hacerle un agujero, tal lquido se derramar.</p> <p>Una idea o teora sobre la naturaleza de un fenmeno para explicar hechos experimentales constituye lo que en ciencias se denominamodelo cientfico.</p> <p>Un ejemplo de modelo cientfico es el modelo atmico. Nadie ha visto nunca un tomo. Es ms, la propia ciencia predice que nunca se podr ver. Sin embargo, observando una serie de fenmenos en el comportamiento de la materia es posible desarrollar una serie de ideas de cmo ser la estructura de la materia.</p> <p>1. Proceso de evolucin del tomo.</p> <p>I. Demcrito.</p> <p>Filsofo griego, fue probablemente uno de los primeros en creer que la materia estaba constituida por partculas que denominotomos, palabra que significa"sin divisin", ya que consideraba el tomo como nico e indivisible. </p> <p>Se basaba, no en pruebas experimentales, sino en un razonamiento que puede sintetizarse as:un trozo de metal puede cortarse en 2 pedazos y cada uno de stos en dos pedazos ms...; estos pueden dividirse sucesivamente hasta llegar a un momento en que se obtenga una partcula que ya no sea posible dividirla: el tomo. </p> <p>Pensaba que los tomos tendran formas y tamaos distintos: esfricos, cilndricos, irregulares.</p> <p>II. Empdocles.</p> <p>Otro filsofo griego, no crea en tal teora y postulaba la idea de que la materia estaba constituida por 4 elementos que se combinaban entre s. Segn l, la vida slo era posible donde haba humedad: una flor sin agua se muere; luego el primer elemento era el agua. Pero el agua no es slida, se escapa de las manos. Una montaa no puede estar formada de agua y necesita, por tanto, otro elemento que le d consistencia, solidez. La tierra fue el segundo elemento de que habl Empdocles, pues, a su juicio, daba consistencia al agua. Sin embargo, el barro que resultaba de esta mezcla era muy blando. Crey entonces que quien le daba dureza era un tercer elemento, el aire, pues seca o evapora el agua que contienen las cosas. Por ltimo, Empdocles consider el fuego como 4 elemento.</p> <p>Posteriormente transcurre un largo perodo en la historia de la Qumica, la Alquimia, donde la preocupacin primordial es tratar de convertir los metalesconocidos en oro.</p> <p>III. Modelo de John Dalton.</p> <p>Hacia el 1800, el profesor inglsJohn Daltonrecogi la idea del tomo que dio el filsofo Demcrito, si bien esta vez basndose en mtodos experimentales. </p> <p>Mediante el estudio de lasleyes ponderales, concluye que:</p> <p> La materia est constituida por partculasindivisibles(tomos), Todos los tomos de un mismo elemento qumico son iguales, Los tomos de elementos diferentes son tambin diferentes.</p> <p>IV. Modelo atmico de Thompson.</p> <p>En 1897 Joseph JohnThompsonrealiza una serie de experimentos y descubre el electrn. En tubos de gases a baja presin en los que se establece una diferencia de potencial superior a 10.000 voltios, se comprob que aparecan partculas con carga elctrica negativa a las que se llam electrones, y demostr que haban sido arrancados de los tomos (los cuales eran neutros). Tal descubrimiento modific el modelo atmico de Dalton, que lo consideraba indivisible. Thompson supuso el tomo como una esfera homognea e indivisible cargada positivamente en la que se encuentran incrustados los electrones.</p> <p>V. Modelo atmico de Rutherford.</p> <p>Posteriormente otro fsico ingls, ErnestRutherford, realiz una serie de experimentos. Hizo incidir sobre una lmina finsima de oro un delgado haz de partculas cargadas positivamente de masa mucho mayor que el electrn y dotadas de energa cintica alta. </p> <p>En el choque observ distintos comportamientos:</p> <p> La mayora atravesaban la lmina sin desviarse Algunas se desviaban</p> <p> Muy pocas retrocedanEsta experiencia implicaba:</p> <p> Que los tomos estaban casi vacos, pues la mayora de las partculas las atravesaban</p> <p> Que hay una zona cargada positivamente, ya que algunas partculas retrocedan o se desviaban. Esta zona debe estar muy concentrada ya que es mayor el nmero de desviaciones que de choques.</p> <p> Esto le condujo a proponer en 1911 un nuevo modelo atmico en el que se afirmaba que los tomos estaban constituidos por 2 zonas bien diferenciadas:</p> <p> Una de carga positiva con el 99,9% de la masa muy concentrada y por tanto de gran densidad a la que llamncleo.</p> <p> Otra rodeando al ncleo a la que llamcortezadonde estaban los electrones con carga negativa girando alrededor del ncleo.</p> <p>Sin embargo, el modelo de Rutherford presentaba fallos:</p> <p> Segn la teora clsica de electromagnetismo, una partcula elctrica acelerada emite energa. Y el electrn girando en torno al ncleo est sometido a una aceleracin centrpeta por lo que irradiara energa, perdera velocidad y, por fin, caera al ncleo desestabilizando el tomo. Pero como el tomo de hecho es estable, las cosas no pueden ocurrir segn el modelo de Rutherford.</p> <p> No explicaba los espectros</p> <p>VI. Radioactividad</p> <p>Radioactividad es la propiedad que presentan los ncleos atmicos de ciertos istopos de modificar espontneamente su constitucin, emitiendo simultneamente una radiacin caracterstica.</p> <p>La radioactividad puede ser:</p> <p> Radioactividad natural: Es la que manifiestan los istopos que se encuentran en la naturaleza.</p> <p> Radiactividad artificial o inducida: Es la que ha sido provocada por transformaciones nucleares artificiales.</p> <p> Radiactividad natural</p> <p>En 1896 Becquerel descubri que ciertas sales de uranio emitan radiaciones espontneamente, al observar que velaban las placas fotogrficas envueltas en papel negro.</p> <p>Hizo ensayos con el mineral en caliente, en fro, pulverizado, disuelto en cidos y la intensidad de la misteriosa radiacin era siempre la misma. Por tanto, esta nueva propiedad de la materia, que recibi el nombre de radiactividad, no dependa de la forma fsica o qumica en la que se encontraban los tomos del cuerpo radiactivo, sino que era una propiedad que radicaba en el interior mismo del tomo.</p> <p>El estudio del nuevo fenmeno y su desarrollo posterior se debe casi exclusivamente a los esposos Curie, quienes encontraron otras sustancias radiactivas como el torio, polonio y radio. La intensidad de la radiacin emitida era proporcional a la cantidad de uranio presente, por lo que dedujo Marie Curie que la radiactividad era una propiedad atmica.</p> <p>El fenmeno de la radiactividad se origina exclusivamente en el ncleo de los tomos radiactivos. Y la causa que lo origina se cree que es debida a la interaccin neutrn-protn del mismo.</p> <p>Al estudiar la radiacin emitida por el radio se comprob que era compleja, pues al aplicarle un campo magntico parte de ella se desviaba de su trayectoria y otra parte no.</p> <p>Se comprob que dicha radiacin consta de 3 partes:</p> <p>A. Radiacina: Identificada con ncleos de Helio (), constituidos por dos protones y dos neutrones. Por tanto, poseen dos cargas positivas y son desviadas por campos elctricos y magnticos. Es poco penetrante aunque muy ionizante.</p> <p>B. Radiacinb:</p> <p>Son electrones resultantes de la desintegracin de los neutrones del ncleo: Neutrn + protn + electrn + neutrino</p> <p>Debido a su carga es desviada por campos elctricos y magnticos. Es ms penetrante, aunque su poder de ionizacin no es tan elevado como el de la radiacin a.</p> <p>C. Radiacing: </p> <p>No es corpuscular como las 2 anteriores, sino de naturaleza electromagntica. Al no tener carga, los campos elctricos y magnticos no la afectan. Es la ms penetrante, y muy peligrosa.</p> <p>Las leyes de desintegracin radiactiva, descritas por Soddy y Fajans, son:</p> <p> Cuando un tomo radiactivo emite una partcula a, la masa del tomo resultante disminuye en 4 unidades y el nmero atmico en 2.</p> <p> Cuando un tomo radiactivo emite una partcula b, la masa del tomo resultante no vara y su nmero atmico aumenta en una unidad.</p> <p> Cuando un ncleo excitado emite una radiacin g no vara ni su masa ni su nmero atmico, solo pierde una cantidad de energa hv.</p> <p>Las dos primeras leyes nos indican que cuando un tomo emite una radiacin a o b se transforma en otro tomo de un elemento diferente. Este nuevo elemento puede ser radiactivo, transformndose en otro, y as sucesivamente, dando lugar a las llamadasseries radiactivas.</p> <p> Radiactividad artificial.</p> <p>Se produce la radiactividad inducida cuando se bombardean ciertos ncleos estables con partculas apropiadas.</p> <p>Si la energa de estas partculas tiene un valor adecuado penetran dentro del ncleo bombardeado y forman un nuevo ncleo que, en caso de ser inestable, se desintegra despus radiactivamente.</p> <p>Fue descubierta por los esposos Curie, bombardeando ncleos de boro y aluminio con partculas a. Observaron que las sustancias bombardeadas emitan radiaciones despus de retirar el cuerpo radiactivo emisor de las partculas a de bombardeo.</p> <p>El estudio de la radiactividad permiti un mayor conocimiento de la estructura del ncleo atmico y de las partculas subatmicas. Se abre la posibilidad de convertir unos elementos en otros. Incluso el sueo de los alquimistas de transformar otros elementos en oro se hace realidad, aunque no resulte rentable.</p> <p>VII. Espectros pticos.</p> <p>Cuando se hace pasar la radiacin emitida por un cuerpo caliente a travs de un prisma ptico, se descompone en distintas radiaciones electromagnticas dependiendo de su distinta longitud de onda (los distintos colores de la luz visible, radiaciones infrarrojas y ultravioleta) dando lugar a unespectro ptico. Todas las radiaciones obtenidas impresionan las pelculas fotogrficas y as pueden ser registradas.</p> <p>Cada cuerpo caliente da origen a un espectro diferente ya que esta depende de la propia naturaleza del foco.</p> <p>Los espectros pueden ser de emisin y absorcin. A su vez ambos se clasifican en continuos y discontinuos:</p> <p> Espectros de emisin</p> <p>Son aquellos que se obtienen al descomponer las radiaciones emitidas por un cuerpo previamente excitado.</p> <p> Los espectros de emisin continuosse obtienen al pasar las radiaciones de cualquierslidoincandescente por un prisma. Todos los slidos a la misma Temperatura producen espectros de emisin iguales.</p> <p> Los espectros de emisin discontinuosse obtienen al pasar la luz devapor o gasexcitado. Las radiaciones emitidas son caractersticas de los tomos excitados.</p> <p> Espectros de absorcin.</p> <p>Son los espectros resultantes de intercalar una determinada sustancia entre una fuente de luz y un prisma</p> <p> Los espectros de absorcin continuosse obtienen al intercalar el slido entre el foco de radiacin y el prisma. As, por ejemplo, si intercalamos un vidrio de color azul quedan absorbidas todas las radiaciones menos el azul.</p> <p> Los espectros de absorcin discontinuosse producen al intercalar vapor o gas entre la fuente de radiacin y el prisma. Se observan bandas o rayas situadas a la misma longitud de onda que los espectros de emisin de esos vapores o gases.</p> <p> Se cumple as la llamadaley de Kirchhoff, que dice:</p> <p>Todo cuerpo absorbe las mismas radiaciones que es capaz de emitir.</p> <p>VIII. Teora de Planck.</p> <p>En 1900 emiti una hiptesis que interpretaba los resultados experimentales satisfactoriamente como los cuerpos captaban o emitan energa.</p> <p>Segn Planck, la energa emitida o captada por un cuerpo en forma de radiacin electromagntica es siempre un mltiplo de la constanteh, llamada posteriormenteconstante de Planckpor la frecuenciavde la radiacin.</p> <p>e = nhv</p> <p>h = 6,62 10-34 Js (constante de Planck)</p> <p>v = frecuencia de la radiacin</p> <p>Ahvle llamcuanto de energa. Que un cuanto sea ms energtico que otro depender de su frecuencia.</p> <p>IX. Modelo atmico de Bohr.</p> <p>Para salvar los inconvenientes del modelo anterior, N Bohr estableci una serie de postulados (basados en la teora de Planck y los datos experimentales de los espectros) que constituyen el modelo atmico de Bohr:</p> <p> Admiti que hay ciertas rbitas estables en las cuales los electrones pueden girar alrededor del ncleo sin radiar energa. </p> <p> Deduce que slo son posibles aquellas rbitas en las que el momento angular del electrn es mltiplo entero de</p> <p> Introduce un nmeron, llamado nmero cuntico principal, que da nombre a las distintas rbitas del tomo.</p> <p> El electrn, cuando emite energa cae de una rbita a otra ms prxima al ncleo. Lo contrario ocurre si capta energa.Como segn la teora electromagntica una carga acelerada tiene que irradiar energa, no puede haber ningn orbital permanente. Por eso, Bohr argumentaba que no se poda perder energa continuamente, sino en cuantos (de acuerdo con la teora de Planck) equivalentes a la diferencia de energa entre las rbitas posibles.</p> <p>Cuando a un tomo se le suministra energa y los electrones saltan a niveles ms energticos, como todo sistema tiende a tener la menor energa posible, el tomo es inestable y los electrones desplazados vuelven a ocupar en un tiempo brevsimo (del orden de 10-8) el lugar que dejasen vaco de menor energa, llamadosniveles energticos fundamentales.</p> <p>As pues, ya tenemos una explicacin de los espectros atmicos con el modelo de Bohr. Cuando un tomo es excitado por alguna energa exterior, algn electrn absorbe dicha energa pasando de un nivel energtico fundamental a niveles de energa superior. Como, segn Planck, la absorcin de energa est cuantizada, la diferencia de energa entre ambos niveles serhv. El electrn absorbe solo una radiacin de frecuenciavdeterminada mayor cuanto mayor sea el "salto" del electrn.</p> <p>As, en el espectro de absorcin aparecer una banda continua con algunas rayas negras que correspondern a aquellas frecuencias determinadas que los electrones han captado para pasar de un nivel a otro ms energtico.</p> <p>Como el tomo excitado es inestable, e...</p>