El atomo de bohr




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EL ATOMO DE BOHR


HISTORIA DEL ATOMO.


Átomo (del latín atomus, y éste del griego άτομος, indivisible)

La idea del átomo se remonta a épocas muy lejanas en las cuales todavía no se podía realizar ninguna prueba experimental sobre la existencia del mismo, lo cual dejaba esta idea en algo netamente filosófico. Los primeros en postular una idea sobre el átomo fueron los miembros de la escuela atomista de la antigua Grecia, en un concepto en el cual se decía que los átomos eran un bloque básico e indivisible que compone la materia y el universo.

LEUCIPO


Leucipo vivió alrededor del año 450 a.c. y decía que la materia podía ser dividida en partículas cada vez menores, hasta llegar a un límite.

DEMÓCRITO


Demócrito, discípulo de Leucipo, vivió alrededor de 470 a 380 a.c. y afirmaba que la materia era discontinua, esto es, la materia era formada por minúsculas partículas indivisibles, las cuales fueron denominadas "de átomo" (que en griego significa indivisible). Demócrito postulo que todos los tipos de materia eran formados a partir de la combinación de los átomos de 4 elementos: agua, aire, tierra y fuego. El modelo de la materia discontinua fue rechazado por uno de los grandes filósofos de la época: Aristóteles, quien afirmaba que la materia era continua, estos es, la materia vista como un "todo entero" (contrastando con la idea de que la materia era constituida por minúsculas partículas indivisibles).

Pero la primera teoría atómica llega en 1803 enunciada por J. Dalton.

MODELO ATOMICO DE DALTON.
Es el primer modelo atómico con bases científicas, sus postulados son:

  • La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, los cuales son indivisibles y no se pueden destruir.

  • Los átomos de elementos iguales tienen características iguales, mientras los átomos de compuestos diferentes tienen características diferentes.

  • El átomo nunca se divide, aun cuando se combine en una reacción química.

  • Los átomos al combinarse para formar compuestos, mantienen relaciones simples.

  • Los átomos de diferentes compuestos se combinan en proporciones y forman más de un compuesto.

  • Los compuestos químicos se forman al combinarse átomos de dos o más compuestos.

Esta teoría tiene dificultades para explicar algunas propiedades del átomo como los rayos catódicos, la electronegatividad ni la presencia de cargas, por esta razón fue descartada y se le dio paso a una nueva teoría.

MODELO ATOMICO DE THOMSON


Después del descubrimiento del electrón, en el año 1897 por J.J. Thomson, se determinó que la materia estaba compuesta por dos partes, una negativa y una positiva. La parte negativa eran los recién descubiertos electrones, los cuales mantenían inmersos en una “masa” de carga positiva, de allí que a este modelo se le conoce como el “pudin de pasas”. De este modelo se puede explicar:

  • La existencia de los espectros atómicos.

  • Algunos fenómenos como la conductividad y la polarización eléctrica.

  • Las reacciones químicas bajo el supuesto de intercambio de electrones.

  • La periodicidad observada en las propiedades químicas de los compuestos.

  • La existencia de iones.

EXPERIMENTO DE RUTHERFORD

Este experimento fue realizado en el año 1909, en los laboratorios de la Universidad de Manchester.

La experiencia consistía en “bombardear” una lámina de oro con un haz de partículas alfa y observar cómo las láminas de diferentes metales afectaban a la trayectoria de dichos rayos.

Las partículas alfa se obtenían mediante la desintegración del Polonio.

Según el modelo atómico de Thomson se esperaba que las partículas alfa pasaran la delgada placa de oro sin desviarse mucho de su trayectoria, pero al contrario de eso se observo que un porcentaje de las partículas se devolvieron hacia la fuente de plutonio, "es como si dispararas balas de cañón a una hoja de papel y rebotasen hacia ti" dijo Rutherford.

Rutherford concluyo que el hecho que la mayoría de partículas atravesaran la placa quería decir que gran parte del átomo era vacio, que la desviación de partículas alfa indica que el deflector y las partículas poseen cargas positivas, y el rebote de las partículas era el choque con una zona muy positiva del átomo.

De aquí concluyo Rutherford que el átomo estaba formado por un núcleo y una corteza, el núcleo era la parte positiva y contenía el peso del átomo, mientras que la corteza eran electrones girando alrededor de este núcleo.

MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD


Este modelo se agradece al experimento de Rutherford, por medio del cual el señor Ernest Rutherford en el año 1911 dice que el átomo tiene una parte p ositiva, el núcleo, el cual poseía los Protones (cargas positivas) y Neutrones (Cargas Neutras), llamado Núcleo, el cual contiene toda la masa del átomo, y los electrones giraban alrededor de este núcleo en orbitas circulares y elípticas.
De este modelo atómico se puede concluir que:

  • Todos los núcleos de los átomos de un elemento dado tienen la misma carga eléctrica.

  • La carga nuclear es un múltiplo entero de valor de la carga del electrón.

  • La carga nuclear de un átomo es igual al número atómico químico, el cual determina su posición en la tabla periódica.

Pero también presentaba varios problemas:

  • Contradecía las leyes de Maxwell.

  • No explicaba los espectros atómicos

MODELO ÁTOMICO DE BOHR


En el año de 1913 el físico inglés N. Bohr se buscaba una explicación razonable para la cual el modelo de Rutherford presentaba errores teniendo en cuenta la física clásica. Fue en el momento en el que leyó el segundo postulado de Planck para la radiación de un cuerpo negro la cual enuncia “un oscilador solo emite energía cuando pasa de un estado de mayor energía a otro de menor energía” y creyó que la frecuencia del movimiento circular del electrón alrededor del núcleo era análoga a la frecuencia del oscilador de Planck.
Concluyo que “El átomo sólo emite radiación electromagnética cuando uno de sus electrones pasa de un estado de mayor energía a uno de menor energía”. De esto saco los siguientes postulados.

  • El átomo de hidrógeno está constituido por un núcleo con carga +, y un electrón ligado a él mediante fuerzas electrostáticas.

  • Existe, para el átomo, un conjunto discreto de estados energéticos en los cuales el electrón puede moverse sin emitir la radiación electromagnética. Estos estados se denominan estados estacionarios y en ellos la energía es constante.

  • En los estados estacionarios el momento angular del electrón (L) es igual a un múltiplo entero n de la constante de Planck h dividida por 2π:




Donde n= 1, 2, 3… es el número cuántico principal.
Así, el electrón solamente puede ubicarse en ciertas órbitas cuyos radios están determinados por la condición anterior.

  • Cuando un electrón realiza una transición de un estado estacionario de energía E1 a otro de energía E2 emite (o absorbe) radiación electromagnética de frecuencia v dada por la relación:



Ejemplo Aplicativo:

(Libro guía, Pág. 112, Ejercicio #7)

Para el átomo de helio ionizado (He+), encuentre: a) el radio de la primera órbita de Bohr y b) La energía de ionización.

RTA/





Donde ao es el radio del Bohr, n es 1, y Z del Helio es 2







Sabemos que Eion es 0.



Sabemos también que Z es 2, y n es 1



Entonces:

.

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