Rayos Catódicos y Modelos Atómicos: Comprendiendo la Estructura de la Materia

Rayos Catódicos

Electrón: Al producir una descarga de alta tensión en tubos de vidrio provistos de dos electrodos y en los que se hace el vacío, aparecía frente al cátodo (electrodo negativo) una luminosidad que se atribuyó a la existencia de unos rayos procedentes del cátodo, a los que se les llamó rayos catódicos. En realidad, no es luz, sino partículas existentes dentro de los átomos. Experiencias posteriores demostraron la naturaleza corpuscular; el comportamiento eléctrico depende de una carga positiva. Thomson propuso que se diera a esta radiación el nombre de rayos positivos. Su carga positiva es igual a la del electrón. Se supuso que las partículas positivas obtenidas del hidrógeno habrían de ser las más sencillas de todas las partículas positivas, y se las llamó protones.

Modelos Atómicos

Modelo de Dalton

Los átomos eran indivisibles.

Modelo de Thomson

Una esfera sólida de materia cargada positivamente, con el número de electrones necesarios incrustados en su interior para asegurar la neutralidad eléctrica del átomo.

Modelo de Rutherford

Bombardeó láminas de oro delgadas con partículas y observó las variaciones. Algunas pasaron, otras se desviaron y otras rebotaron. Según él:

• La carga positiva y la materia del átomo deben estar concentradas en el núcleo.
• Los electrones se mueven en torno al núcleo ocupando mucho espacio, la corteza.
• Un átomo en estado normal es neutro; ha de poseer el mismo número de protones y electrones.

Núcleo y Corteza

Núcleo: A (número másico) = Z (protones) + N (neutrones). Corteza: formada por electrones = protones.

Elementos Químicos

Una sustancia simple formada por átomos que tienen el mismo número atómico.

Isótopo

Átomo de un mismo elemento que se diferencia en el número másico; el número de neutrones en el núcleo es distinto.

Espectros

Es un conjunto de frecuencias de las ondas electromagnéticas emitidas por átomos de ese elemento. Cada espectro de emisión atómica de un átomo es único y puede ser utilizado para determinar si ese elemento es parte de un compuesto desconocido.

Modelo de Bohr

1. Un electrón solo puede girar en órbitas determinadas. La energía que corresponde a cada órbita recibe el nombre de nivel del electrón o del átomo.
2. Las órbitas estacionarias permitidas vienen determinadas por los distintos valores enteros de un número llamado cuántico principal.
3. Si el electrón salta de una órbita de mayor energía a otra de menor, la diferencia de energía la emite en forma de radiación; al contrario, absorbería la energía. (Distancia entre las órbitas: 2 = 4 veces, 3 = 9v, 4 = 16v).

Correcciones de Sommerfeld

El modelo atómico de Bohr funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno. Sin embargo, en los espectros realizados para átomos de otros elementos se observa que electrones de un mismo nivel energético tienen distinta energía. Sommerfeld lo corrigió:

1. Las órbitas descritas por el electrón pueden ser circulares; la excentricidad de la elipse viene determinada por un número cuántico secundario, l.
2. El número de subniveles energéticos en cada nivel es igual al valor del número cuántico.
3. La orientación e inclinación respecto a un plano de referencia no puede ser cualquier número cuántico magnético, m.

Spin

El electrón gira alrededor de sí mismo, comportándose como un imán; número cuántico spin, s.

Modelo de Nube de Carga

Se aplica a la mecánica cuántica. El mundo subatómico solo se puede explicar con la mecánica cuántica. La energía va a saltos; es discontinua. Energía cuantizada.

Números Cuánticos

Son cuatro números que indican la situación y el estado energético del electrón dentro del átomo.

Principios Cuánticos

• Principio de Pauli: En un mismo átomo no pueden existir dos electrones en el mismo estado cuántico, con la misma energía.
• Principio de Mínima Energía: Los electrones se colocan en los subniveles de menor energía. Cuando los electrones están en estado de menor energía, están en estado fundamental, y cuando no, están en estado excitado.
• Principio de Hund: Los electrones, al ocupar un subnivel con varios orbitales, deben distribuirse en el mayor número de orbitales posibles de manera que los spins sean paralelos.

Teoría del Octeto

Todos los átomos tienden a conseguir una estructura externa de gas noble cediendo, captando o compartiendo electrones.