Teoría atómica de la materia:

Colegio Antil Mawida
Depto. De Ciencias
Profesora: Paola Hernández
Nombre alumno:
Curso: 1º año medio
Unidad N° 1
Sub Unidad
Objetivos
Estructura atómica
Antecedentes históricos; la revolución en la física
clásica
Reconocer y comprender los modelos atómicos
previos al modelo mecánico cuántico.
Indicaciones: A continuación les presento un texto relacionado con la
evolución del modelo atómico. Deben leerlo en parejas y a continuación,
contestar las preguntas que aparecen al final del texto.
TEORÍA ATÓMICA DE LA MATERIA
IV. MODELO ATÓMICO DE BOHR
.
Niels Bohr era un físico danés que finalizó su doctorado en el verano de
1911 y viajó a Cambrige en septiembre. En una visita a Manchester conoció a
Rutherford y en Marzo de 1912 comenzó a trabajar dentro del equipo de
Rutherford concentrándose especialmente en la estructura del átomo,
permaneciendo allí hasta 1916.
Bohr no se preocupó excesivamente por integrar todos sus experimentos
en una teoría completa, sino más bien estaba interesado en ensamblar ideas
diferentes para construir un modelo. Su primer triunfo ocurrió en 1913 con la
explicación satisfactoria del espectro de luz del átomo de hidrógeno. Estaba
convencido que debía introducir el concepto del cuanto (y de la constante de
Plank h) en las ecuaciones que describen al átomo. Ese año publicó una serie de
artículos en los que explicaba su teoría, la que funcionaba muy bien para
explicar el espectro generado por el hidrógeno. Trece años después de la
decisión de Plank de incorporar el cuanto a la teoría de la luz, Bohr introdujo el
cuanto en la estructura atómica; pero debían pasar otros trece años para que
surgiese una verdadera teoría cuántica.
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La característica esencial del modelo de Bohr
es que los electrones se ubican alrededor del núcleo
únicamente a cierta distancia bien determinada. El
por qué de esta disposición del átomo no se
estableció hasta el desarrollo de la mecánica
cuántica una década más tarde
En el modelo de Bohr se mezclan ideas cuánticas
junto con otras de la física clásica, sin otro criterio que el de que el modelo
continuara funcionando
(extraido del libro "En busca del gato de
Schrödinger", john Gribbin, página 47).
NACIMIENTO DEL PROTÓN Y EL NEUTRÓN
En 1919, empleando técnicas similares a las que había permitido
identificar a las partículas alfa, Rutherford demostró que las colisiones de
partículas alfa con núcleos se obtenían núcleos de hidrógeno. Dado que el
hidrógeno es el átomo más liviano, su núcleo jugó un papel fundamental en el
modelo confeccionado por Rutherford, es así que lo denominó "protón" (el
primero). Siendo la función más evidente del núcleo equilibrar eléctricamente
al átomo ¿por qué ha de haber más protones que electrones?, por ejemplo el
hidrógeno posee un protón y un electrón; el núcleo del átomo de helio, que
posee dos electrones, debía tener dos protones y el átomo de Uranio que
poseía 92 electrones necesitaba 92 partículas positivas en su núcleo.
Si el helio tiene el doble de protones que el hidrógeno y la masa del
átomo está casi toda contenida en el núcleo, cabe esperar que un litro de helio
pese el doble que el de hidrógeno. El problema es que un mismo volumen de
helio es cuatro veces más pesado que el de hidrógeno.
Este hecho hizo que, en 1920, Rutherford postulara la existencia de
otra partícula que ubicó también en el núcleo, sin carga y que fuera un poco
mayor que el protón (en realidad es un poco mas grande que el protón y el
electrón juntos) y lo denominó Neutrón. La existencia del neutrón pudo
comprobarse recién en 1932.
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Desde el siglo XVIII se sabe que la luz es una onda. Pero el
descubrimiento que su origen está ligada a las cargas eléctricas y de que no es
más que un tipo particular de ondas generadas eléctricamente, fue uno de los
grandes triunfos del siglo XIX. Plank intuyó (de alguna manera) una
discontinuidad en la energía pero nunca aceptó realmente la idea de que la luz
no fuera una onda clásica. Sin embargo Einstein se dio cuenta que el postulado
cuántico de Plank podría ser muy fructífero si se lo llevaba a sus últimas
consecuencias. El fenómeno fotoeléctrico, por el cual una plancha de zinc
iluminada con luz ultravioleta emitía corriente en su superficie, no dependía de
la intensidad de la luz sino de su frecuencia. Esto no era lógico desde el punto
de vista ondulatorio. En 1905 Einstein sugirió que la luz podía estar compuesta
por corpúsculos en lugar de ondas clásicas, así podría explicarse este efecto.
Las partículas que componen la luz y demás radiaciones electromagnéticas
reciben el nombre de fotones. Este trabajo le valió el premio Novel.
Nuevo Comienzo
La guerra europea de 1914 frenó los desplazamientos de los científicos
de un país a otro, entorpeciendo (y a veces cortando) las comunicaciones entre
ellos. En las naciones intervinientes, los investigadores jóvenes tuvieron que
dejar los laboratorios para presentarse en batalla, donde muchos de ellos
perdieron la vida. Después de la guerra, los científicos alemanes y austriacos
no fueron invitados a las conferencias internacionales durante varios años
consecutivos. En Rusia, inmersa en su revolución, la ciencia perdió su
cosmopolitismo y a una generación de gente de ciencia jóvenes.
Una nueva generación de "pensantes" se encontró con la teoría cuántica
en el punto medio del camino que representa el modelo de Bohr y se encargó de
relacionarlo con la mecánica cuántica. La nueva generación de científicos no
poseía una sólida formación dentro del área de la física clásica, por lo que no
les fue difícil desechar ideas clásicas en su teoría sobre el átomo. No
partieron de la nada, basados en la constante de Plank, el modelo de Bohr y la
idea de Einstein de la noción de probabilidad en la teoría atómica (que se
transformó en el soporte fundamental de la teoría cuántica). Irónicamente, la
idea fue rechazada posteriormente por su creador con su famoso
comentario, << Dios no juega a los dados
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Profesora: Paola Hernández
Guía de trabajo en clases:
1.- Identifica los aportes científicos que proporcionaron las bases para el
modelo atómico expuesto. Escribe nombres de los científicos y fechas para
cada uno.
2.- Escribe el nombre de la teoría atómica expuesta en este documento,
fecha de su publicación y autor.
3.- Escribe los postulados de la teoría atómica en cuestión.
4.- Identifica y escribe las falencias que presenta el modelo
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