Experimento con rayos catódicos: Descubrimiento del electrón

J. Thomson hizo un experimento en un tubo de descarga. Consistía en hacer vacío en un tubo de descarga de gases que contenía dos electrodos conectados a un alto voltaje. Observaciones: Aparecía una fluorescencia verde en la pared opuesta al cátodo. Era producida por unos rayos que emitía el cátodo y se dirigía al ánodo, se llamaron rayos catódicos. Si se aplicaba un campo magnético o eléctrico, los rayos catódicos se desviaban. Conclusión: Los rayos catódicos están formados con carga negativa, Thomson los llamó electrones. Thomson consiguió medir la relación entre carga/masa de las partículas que formaban el rayo y descubrió que esta relación no se modificaba al cambiar el gas del interior del tubo o del metal que formaba el cátodo. Los electrones son partículas que forman los rayos catódicos, su carga es negativa y tienen masa.

Experimento con rayos canales: Descubrimiento del protón

Eugen Goldstein. El tubo de rayos canales tenía el cátodo perforado, los rayos atravesaban el cátodo perforado y se veía fluorescencia al final del tubo. Conclusión: Radicales con carga positiva y en sentido contrario a los rayos catódicos. Llamados rayos canales con carga positiva. Goldstein midió la carga/masa y descubrió que, al contrario de lo que sucedía en el electrón, dependía del gas que había en el interior. El protón es una partícula con carga positiva y tiene masa pero mucho más grande que el electrón.

Modelo atómico de Thomson

Modelo pudín de pasa: El átomo es como una esfera uniforme con carga positiva, y los electrones están incrustados en ella. La carga total es neutra. Los electrones tenían una masa muy pequeña; por lo tanto, la carga positiva era la responsable de casi toda la masa del átomo. La electrización: la esfera gana o pierde electrones. Ion: un ion se forma cuando un átomo neutro gana o pierde algún electrón. Catión: con carga positiva. Anión: con carga negativa.

Modelo atómico de Rutherford

Bombardear una lámina muy fina de oro con partículas alfa, que procedían de un material radiactivo. Observaciones: la mayor parte de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse. Algunas sufrían desviaciones menores y otras mayores. Unas pocas partículas rebotaban. Conclusión: el átomo parece estar prácticamente hueco. Para que salgan repelidas, las partículas alfa deben chocar con una pequeña zona de gran masa y carga positiva, Rutherford la llamó núcleo del átomo.

Descubrimiento del neutrón

Rutherford se dio cuenta de que la masa teórica era la mitad que la masa experimental. Debían existir ciertas partículas en el átomo, con masa similar a la del protón y sin carga eléctrica. A esas otras partículas las llamó neutrones. Aplicaciones del modelo atómico: El descubrimiento del neutrón desembocó en la realización de reacciones de fisión nuclear y en la fabricación de la bomba atómica. – James Chadwick logró detectar unas partículas neutras gracias a ciertos efectos secundarios que estas producían. La mayor parte de la masa corresponde a los nucleones. Por ello, se puede afirmar que la masa de un átomo es la suma de las masas de todos sus nucleones. Isótopos: Dos átomos son isótopos cuando, perteneciendo al mismo elemento, es decir, teniendo el mismo número de protones Z, poseen distinto número de neutrones N, y por ello, diferente número másico A. Radioactividad: Los átomos radiactivos pierden energía constantemente en forma de radiación, que es una pérdida de partículas subatómicas. De ahí que un isótopo radiactivo pueda transformarse en otro elemento químico. El uso de isótopos está muy extendido en ámbitos muy diversos: agricultura, industria, energía, medioambiente, medicina, arqueología. Espectros atómicos: Un espectro es un registro fotográfico de la energía que desprenden o absorben los cuerpos. Espectro continuo: Si la luz del Sol se hace pasar por una rendija muy estrecha y a continuación por un prisma, se observa una imagen formada por una serie ininterrumpida de colores como el arcoíris: es un espectro continuo. Espectro discontinuo: Si lo que se hace pasar por el prisma es la luz de un elemento muy caliente, se obtiene una serie de líneas de colores brillantes sobre un fondo negro, esto es, un espectro de rayas o espectro discontinuo. Espectro de emisión: Registra la energía que emite un cuerpo en forma de luz. Este registro se produce mediante unas rayas o unas franjas de colores características de cada elemento. Espectro de absorción: Registra la energía que absorbe un cuerpo; lo que se observa en el espectro son unas líneas o franjas negras.

Modelo atómico de Bohr

Postulado 1: El electrón gira únicamente en unas órbitas circulares estacionarias en las que no emite energía; dichas órbitas tienen unos valores de energía determinados para cada uno de sus radios. Postulado 2: La energía del electrón en cada órbita está determinada y es mayor cuanto más alejada se halla esta del núcleo. Bohr relacionó, así, cada órbita con un nivel de energía. Existen, entonces, órbitas permitidas y otras no permitidas. Postulado 3: Si el electrón absorbe la energía suficiente, salta desde su órbita a otra superior. Cuando deja de recibir esa energía, regresa a su órbita inicial y emite la energía sobrante en forma de radiación. Conclusión: El modelo de Bohr, a pesar de que solo se podía aplicar al átomo de hidrógeno, supuso un gran avance para la química. El problema surgió cuando se quisieron explicar las propiedades de otros átomos. Modificaciones al modelo de Bohr: 1º= El físico alemán Arnold Sommerfeld realizó unos ensayos sobre espectros y, a partir de sus observaciones, modificó y completó el modelo atómico de Bohr. Conclusión: Las capas electrónicas son siete y se nombran con las siguientes letras: K, L, M, N, O, P y Q, de mayor a menor proximidad al núcleo. Los subniveles de estas capas electrónicas reciben los nombres s, p, d y f. 2º= Cuando Pieter Zeeman realizó los espectros en un campo magnético, aparecieron nuevos desdoblamientos. Esto se justificó por la existencia de órbitas con distintas orientaciones. El número de orientaciones es, para el subnivel s, una; para el subnivel p, tres; para el subnivel d, cinco; y para el subnivel f, siete. 3º= En cada órbita se pueden alojar hasta dos electrones como máximo; cada uno de ellos gira sobre sí mismo en un sentido distinto. A esta propiedad de los electrones se la llamó espín.