Quimica basica: 2016

Naturaleza de la carga electrica

Muchos fenómenos muestran la relación entre la constitución de la materia y la electricidad:

Algunos cuerpos al ser frotados adquieren carga eléctrica.
La corriente eléctrica descompone algunas sustancias en otras más simples (electrólisis).

A partir de estas evidencias se empezó a estudiar la naturaleza eléctrica de la materia. La primera partícula que se descubrió fue el electrón. En 1897, el físico J. J. Thomson (1856-1940) demostró con experiencias basadas en tubos de vidrio y grandes descargas eléctricas, la emisión de partículas cargadas negativamente. A los constituyentes de estas partículas se les denominó electrones.

Esta partícula, de masa tan pequeña que se considera despreciable y carga eléctrica negativa, permitió explicar el comportamiento eléctrico de la materia que, curiosamente, ya habían postulado los griegos dos mil años antes.

Por tanto, había que revisar el modelo de átomo indivisible de Dalton. Si el átomo no era indivisible: ¿cómo era «por dentro»? Si el átomo era eléctricamente neutro y en su interior había cargas negativas, tendría que haber también cargas positivas para neutralizarlas.

Así, en 1911, Ernest Rutherford (1871-1937) descubrió la partícula positiva constituyente de la materia. Se la llamó protón. Su masa era dos mil veces la del electrón y tenía exactamente la misma carga, pero de signo positivo.

Podemos concluir que: la materia está constituida por átomos. A su vez, los átomos están formados por electrones y protones. Además, en igual cantidad, para que el átomo sea neutro.

Ahora bien, dado que los electrones tienen masa despreciable, solo con los protones no se consigue toda la masa atómica. ¿De dónde procede, por tanto, el resto de la masa del átomo? Se hace necesaria la existencia de otra partícula subatómica. En 1932, Chadwick descubrió el neutrón, una partícula con masa apreciable y sin carga eléctrica.

Modelo atomico de Thomson

La invencion del tubo de rayos catodicos fue un gran contribucion al descubrimiento de particulas subatomicas, el quimico Sir William Crookes lo diseño para estudiar el fenomeno de la radiacion.

Con ayuda de la fisica clasica, en sus experimentos, Millikan pudo determinar la carga de electron de manera indirecta, ya que los resultados de las cargas de las gotas no era los mismos; sin embargo; existia un multiplo comun comun entre estos resultados que era -1.60 x 10 coulombs, concluyendo que esta carga elemental era equivalente a la de un electron.

Estudios con los rayos X y la radiactividad

Modelo atomico de Rutherford:

Fue en 1911 cuando Rutherford para dar a conocer su nuevo modelo se ayudo del experimento de la lamina de oro que se lo propuso como proyecto de investigacion a un estudiante de posgrado, Earnest Marsden, en 1909, a peticion de su colega Hans Geiger.
El experimento consistia en investigar el efecto de las particulas alfa cuando colisionaban en una lamina delgada de oro.

Rutherford tomando como referencia el modelo de Thomson (la carga positiva y la dispersion homogenea de los electrones en el atomo), esperaba una desviacion menor de las particulas lafa ya que solo actuarian como pequeñas balas densas, positivamente; no obstante, de las observaciones de Marsden, Rutherford expreso:

Puedo decirles confidencialmente que yo no creia que tal cosa sucediera, pues sabiamos que la particula alfa era muy grande y con una gran cantidad de energia...Recuerdo que dos o tres dias despues Geiger vino a mi con gran emocion y dijo ¨Hemos podido detectar algunas particulas alfa que se regresan¨....

Teoria atomica moderna

Esta teoria se logra en primeras instancias dar explicaciones del atomo con principios de la fisica clasica y moderna.
A contnuacion presentamos algunas aportaciones cientificos:

El atomo de Bohr

Bohr quien era estudiante de doctorado a las ordenes de Ernest Rutherford, habia analizado el modelo de su maestro, encontrando algunas contradicciones con los datos experimentales.
Niels Bohr planteo postulados a partir del modelo de Rutherford, para crear un nuevo modelo que en principio no estaba demostrado, pero llegaba a conclusiones que despues concordaron con los datos experimentales.

Niveles de energia de los electrones:

Los electrones giran alrededor del nucleo.
Los electrones pueden saltar de un nivel a otro sin pasar por estados.
Los electrones mientras giren en sus respectivas orbitas no emiten radiaciones.
Las orbitas permitidas tienen valores discretos o cuantizados.

El atomo de hidrogeno

Modelo macancio - cuantico

La materia tiene un numero entero de atomos, la energia tambien tiene un numero entero de cuantos. A un cuanto de luz se lo conoce como foton (particulas de luz mas pequeña).