Evolución de los modelos atómicos. Didáctica de las Ciencias Naturales II. PEP.

  • Period: 430 BCE to 270 BCE

    Primeros conceptos sobre el átomo en la Antigua Grecia

    Demócrito, discípulo de Leucipo, nombró "ÁTOMO" («que no se puede cortar, indivisible») a las partículas que él concebía como las de menor tamaño posible. El concepto no se generó por medio de la experimentación sino por la necesidad filosófica de explicar la realidad. «La materia no puede dividirse indefinidamente, por lo que debe existir una unidad o bloque indivisible e indestructible que al combinarse de diferentes formas, creará todos los cuerpos macroscópicos que nos rodean».
  • Ley de conservación de la materia

    Ley de conservación de la materia
    El siguiente avance significativo no se realizó hasta que el químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier postuló su enunciado: «La materia no se crea ni se destruye, simplemente se transforma». Este postulado se conoce como ley de conservación de la masa o ley de conservación de la materia.
  • Modelo atómico de Dalton

    Modelo atómico de Dalton
    Dalton creó esta teoría entre 1803-07. Se aceptan 5 postulados o supuestos para este modelo:
    1. Los elementos están formados por pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos
    2. En el proceso químico, los átomos no se crean ni se destruyen.
    3. Todos los átomos de un elemento específico son idénticos.
    4. Los átomos de diferentes elementos tienen diferentes pesos atómicos
    5. En una reacción química, los átomos de un elemento se combinan con los átomos de otro elemento en proporciones simples.
  • Demostración de la Ley de Conservación

    Demostración de la Ley de Conservación
    La ley de conservación de la masa o ley de conservación de la materia fue demostrada por los experimentos del químico inglés John Dalton quien en 1804, luego de medir la masa de los reactivos y productos de una reacción, concluyó que las sustancias están compuestas de átomos esféricos idénticos para cada elemento, pero diferentes de un elemento a otro.
  • Diferenciación entre átomos y moléculas

    Diferenciación entre átomos y moléculas
    El físico italiano Amedeo Avogadro postuló que a una temperatura, presión y volumen dados, un gas contiene siempre el mismo número de partículas, sean átomos o moléculas, independientemente de la naturaleza del gas, haciendo al mismo tiempo la hipótesis de que los gases son moléculas poliatómicas con lo que se comenzó a distinguir entre átomos y moléculas
  • La primer tabla periódica

    La primer tabla periódica
    El químico ruso Dmítri Ivánovich Mendeléyev creó una clasificación de los elementos químicos en orden creciente de su masa atómica, remarcando que existía una periodicidad en las propiedades químicas. Este trabajo fue el precursor de la tabla periódica de los elementos como la conocemos actualmente.
  • Modelo atómico de Perrín

    Modelo atómico de Perrín
    El modelo atómico de Perrin comparó la estructura del átomo con un sistema solar, en el cual los planetas serían las cargas negativas y el Sol sería una carga positiva concentrada en el centro del átomo.

    En 1895, el destacado físico francés demostró la transferencia de cargas negativas por parte de rayos catódicos hacia la superficie en la cual impactan.
  • La carga de los electrones

    La carga de los electrones
    Bequerel asumió que los electrones estaban cargados eléctricamente mientras experimentaba con radioactividad (se considera uno de los descubridores de la radioactividad y ganador de Premio Nobel junto con el matrimonio Curie por este descubrimiento).
  • Modelo atómico de Thomson

    Modelo atómico de Thomson
    El científico británico J. J. Thomson demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones. De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones que describió como un “pudín de pasas”.
  • El electrón

    El electrón
    En 1897, J. J. Thompson anunció el descubrimiento de una partícula cargada negativamente a la que llamó electrón. Fue capaz de deducir también la relación entre la carga de una partícula (e) y su masa (m). Los electrones son elementos cargados negativamente que van orbitando alrededor de un núcleo como si se tratara de planetas orbitando alrededor del Sol.
  • La inercia en los modelos atómicos

    La inercia en los modelos atómicos
    Jean Baptiste Perrin sugirió que la atracción de las cargas negativas que rodean al centro del átomo (carga positiva) es contrarrestada por la fuerza de la inercia.
  • Modelo atómico de Nagaoka

    Modelo atómico de Nagaoka
    En 1904, Nagaoka desarrollo uno de los primeros modelos planetarios del átomo basado alrededor de la analogía con Saturno y con las teorías que explicaban la estabilidad y relaciones gravitatorias entre éste y sus anillos. Este modelo ofrecía dos predicciones:
    1. Un núcleo muy masivo (en analogía a un planeta muy masivo).
    2. Electrones girando alrededor del núcleo atómico, atados a esa órbita por las fuerzas electroestáticas (en analogía a los anillos girando alrededor de Saturno).
  • El primer valor preciso de la constante «eléctrica elemental»

    El primer valor preciso de la constante «eléctrica elemental»
    A partir de 1907, R. A. Millikan inició una serie de trabajos destinados a medir la carga del electrón, estudiando el efecto de los campos eléctrico y gravitatorio sobre una gota de agua. Los resultados definitivos llegaron en 1909 cuando reemplazó las gotas de agua por su experimento con gotas de aceite, deduciendo de sus observaciones el primer valor preciso de la constante «eléctrica elemental».
  • Modelo atómico de Rutherford

    Modelo atómico de Rutherford
    El físico inglés E. Rutherford demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo. Además dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente.
  • Modelo atómico de Bohr

    Modelo atómico de Bohr
    Bohr publicó su modelo basado en el átomo de hidrógeno “el átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro” las órbitas del modelo se cuantizan a cierta distancia del núcleo. El modelo resolvió varios problemas. Bohr propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos.
  • Modelo atómico de Sommerfeld

    Modelo atómico de Sommerfeld
    El físico alemán A. Sommerfeld, junto a la teoría de la relatividad, hizo las siguientes modificaciones al modelo de Bohr:
    1. Los electrones se mueven alrededor del núcleo, en órbitas circulares o elípticas.
    2. A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el mismo nivel.
    3. El electrón es una corriente eléctrica minúscula.
    Este modelo generaliza el modelo de Bohr desde el punto de vista relativista. No pudo demostrar las órbitas elípticas pero descartó su forma circular.
  • El protón

    El protón
    Se le acredita a E. Rutherford el descubrimiento del protón. En 1918 descubrió que cuando se disparan partículas alfa contra un gas de nitrógeno, sus detectores de centelleo muestran los signos de núcleos de hidrógeno. Y determinó que el único sitio del cual podían provenir estos núcleos era del nitrógeno y que por tanto el nitrógeno debía contener núcleos de hidrógeno. Por estas razones sugirió que el núcleo de H (ya se sabía que su n° atómico era 1) debía ser una partícula fundamental.
  • Aparición del neutrón

    Aparición del neutrón
    Ernest Rutherford propuso por primera vez la existencia del neutrón en 1920, para tratar de explicar que los núcleos no se desintegrasen por la repulsión electromagnética de los protones.
  • Modelo atómico de Broglie

    Modelo atómico de Broglie
    En su tesis doctoral, el físico francés Broglie aseveró la dualidad onda-partícula de los electrones, sentando las bases de la mecánica ondulatoria. Broglie publicó importantes hallazgos teóricos sobre la naturaleza onda-corpúsculo de la materia a escala atómica.
    Broglie anunció la posibilidad de que la materia tuviese un comportamiento similar al de la luz, y sugirió propiedades similares en partículas subatómicas como los electrones.
  • Modelo atómico de Heisenberg

    Modelo atómico de Heisenberg
    Heisenberg desarrolló un sistema de mecánica cuántica que se basaba en las frecuencias y amplitudes de las radiaciones absorbidas y emitidas por el átomo y en los niveles de energía del sistema atómico. Este modelo matemático no expresa claramente la posición de los electrones sino que plantea que los electrones se encuentran en determinadas regiones denominadas orbitales de tal manera que en esta región la probabilidad de localizar un electrón es máxima.
  • Modelo atómico de Schrödinger

    Modelo atómico de Schrödinger
    Es el modelo más aceptado actualmente. En este modelo, Schrödinger abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital.
  • El principio de incertidumbre

    El principio de incertidumbre
    En mecánica cuántica, la relación de indeterminación de Heisenberg o principio de incertidumbre establece la imposibilidad de que determinados pares de magnitudes físicas observables y complementarias sean conocidas con precisión arbitraria.
    En otras palabras, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posición de una partícula, menos se conoce su momento lineal y, por tanto, su masa y velocidad. Este principio fue enunciado por el físico teórico alemán Werner Heisenberg en 1927.
  • Modelo atómico de Dirac-Jordan

    Modelo atómico de Dirac-Jordan
    Los científicos Paul A. M. Dirac y Pascual Jordan, se propusieron generalizar la mecánica cuántica desarrollada por Schrodinger, para que incluyese las correcciones de la relatividad especial de Einstein.
    Este modelo incorpora las correcciones relativistas, la interacción espín-órbita y el término de Darwin, que dan cuenta de la estructura fina de los niveles electrónicos del átomo.
  • Hipótesis sobre el neutrino

    Hipótesis sobre el neutrino
    Wolfgang Pauli interpretó que tanto la masa como la energía serían conservadas si una partícula hipotética denominada «neutrino» participase en la desintegración incorporando las cantidades perdidas. Se trata de una partícula elemental subatómica que tiene una masa muy, muy pequeña, un espín de un medio, y no tienen carga, por eso se llaman neutrinos. Durante 25 años, la idea de la existencia de esta partícula solo se estableció de forma hipotética.
  • Modelo de la gota líquida

    Modelo de la gota líquida
    El modelo de la gota líquida es un modelo de física nuclear que trata al núcleo como una "gota" de fluido nuclear incompresible. Este fluido estaría compuesto por nucleones (protones y neutrones), que permanecen unidos debido a la fuerza nuclear fuerte. Este modelo fue propuesto por vez primera por George Gamow en 1930.
    Este modelo no explica todas las propiedades del núcleo, pero sí su forma esférica. Además ayuda en la predicción de la energía de ligadura de los núcleos.
  • El neutrón

    El neutrón
    La demostración de la existencia del neutrón fue realizada por James Chadwick en 1932. Chadwick “midió” la masa de la nueva partícula deduciendo que era similar a la del protón pero con carga eléctricamente neutra. Así, se observó que el núcleo atómico estaba compuesto por neutrones y protones, siendo el número de protones igual al de electrones.
    Con su descubrimiento, Chadwick consiguió un “proyectil” de características ideales para provocar reacciones nucleares.
  • Los mesones

    Los mesones
    La existencia de los mesones fue propuesta por el físico nuclear japonés Hideki Yukawa en 1935. Su idea era que existían una serie de partículas más pesadas que el electrón que eran responsables de la interacción nuclear fuerte. Hideki Yukawa concluyó que las partículas llamadas mesones tenían una masa superior a 200 electrones.
  • Period: to

    Nuevos modelos

    Entre 1960 y 1970 los nuevos modelos permitieron construir teorías sobre interacciones de los nucleones. Las viejas teorías atómicas quedaron confinadas a la explicación de la estructura electrónica. Debido a la complicación de las interacciones fuertes solo existen modelos aproximados de la estructura del núcleo atómico. Entre los modelos que tratan de dar cuenta de la estructura del núcleo atómico están el modelo de la gota líquida y el modelo de capas.
  • Teorización sobre los quarks

    Teorización sobre los quarks
    Se le otorgó el Premio Nobel de Física en 1969 al físico Murray Gell Mann por sus descubrimientos sobre partículas elementales. La teoría de Gell-Mann aportó orden al caos que surgió al descubrirse cerca de 100 partículas en el interior del núcleo atómico. Esas partículas, además de los protones y neutrones, estaban formadas por otras partículas elementales, a las cuales él denominó "quarks" (un nombre que tomó de la novela Finnegans Wake, de James Joyce).