El Modelo Nuclear y los Niveles de Energía

En 1911, Ernest Rutherford realizó un experimento crucial que cambió nuestra comprensión de la estructura atómica. Bombardeó una fina lámina de oro con partículas alfa y observó cómo estas eran desviadas.

Example: El experimento de Rutherford se asemeja a disparar balas a través de una hoja de papel y observar que algunas rebotan, lo que sugiere la presencia de una estructura sólida dentro del átomo.

Las características del modelo atómico de Rutherford son:

• El átomo está formado por un pequeño núcleo con carga positiva.
• Alrededor del núcleo se encuentran los electrones dispersos con diferentes trayectorias.
• Casi toda la masa está concentrada en el núcleo.

En 1913, Niels Bohr refinó aún más el modelo atómico estudiando el átomo de hidrógeno. Analizó los espectros de absorción y emisión al calentar el átomo, llegando a la conclusión de que el electrón giraba en órbitas alrededor del protón.

Las características del modelo atómico de Bohr son:

• Solo son posibles ciertas órbitas con radios específicos.
• Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares estacionarias sin emitir ni absorber energía.
• Cada nivel tiene un valor determinado de energía, aumentando cuanto más alejado está del núcleo.
• Un electrón puede alcanzar niveles de energía más altos al absorber radiación.
• Cuando el electrón regresa a su órbita original, emite energía en forma de fotón.

Definition: La ecuación de Planck $E=h·f$ describe la relación entre la energía de un fotón y su frecuencia, fundamental en el modelo de Bohr.

El modelo atómico actual, desarrollado en 1926 por Schrödinger, de Broglie y Heisenberg, se basa en la mecánica cuántica y propone que los electrones se mueven constantemente en orbitales, sin una posición fija dentro del átomo.

Conceptos Fundamentales de la Estructura Atómica

Esta página introduce conceptos clave para entender la estructura atómica y la notación química.

Definition: El número atómico $Z$ es el número de protones que tiene un átomo en su núcleo.

Definition: El número másico $A$ es la suma del número de protones y neutrones en el núcleo de un átomo.

La notación química de un átomo se representa como:

A
X
Z

Donde X es el símbolo del elemento, A es el número másico y Z el número atómico.

Vocabulary: Isótopos: Son átomos de un mismo elemento con igual número de protones $Z$ pero diferente número de neutrones, resultando en diferentes números másicos $A$.

Example: El carbono tiene varios isótopos, como ¹²C, ¹³C, y ¹⁴C.

Otros conceptos importantes:

• Ion: Átomo que ha ganado o perdido electrones.
• Catión: Átomo que pierde electrones, quedando con carga positiva $ej. Ca²⁺$.
• Anión: Átomo que gana electrones, quedando con carga negativa $ej. S²⁻$.

La masa atómica que aparece en la tabla periódica para elementos con varios isótopos se calcula como una media ponderada, considerando la abundancia de cada isótopo.

Example: Para calcular la masa atómica del plomo, que tiene cuatro isótopos, se usa la fórmula: $207·28.2$ + $208·57.8$ + $209·1.2$ + $204·2$ / 100 = 207.8 uma

Radiación Electromagnética

La radiación electromagnética, también conocida como energía radiante, es emitida por el sol y llega a la Tierra a través del espacio en forma de ondas electromagnéticas.

Definition: La radiación electromagnética es una forma de energía que se propaga en ondas, combinando campos eléctricos y magnéticos oscilantes.

Características principales de las ondas electromagnéticas:

• Están formadas por distintos tipos de radiaciones, cada una con una energía determinada.
• Se describen mediante parámetros como la longitud de onda $λ$ y el periodo $T$.

Vocabulary:

• Longitud de onda $λ$: Distancia entre dos crestas consecutivas de una onda, medida en metros.
• Periodo $T$: Tiempo que tarda una onda en completar un ciclo, medido en segundos.

La relación entre estos parámetros se expresa como:

λ = c · T

Donde c es la velocidad de la luz en el vacío.

Highlight: El espectro electromagnético abarca desde las ondas de radio de baja energía hasta los rayos gamma de alta energía, pasando por la luz visible que podemos percibir con nuestros ojos.

La comprensión de la radiación electromagnética es fundamental para muchos campos de la ciencia, desde la física atómica hasta la astronomía, y tiene numerosas aplicaciones prácticas en tecnología y medicina.

Radiación Electromagnética

La radiación electromagnética es fundamental para entender el comportamiento atómico.

Definition: La radiación electromagnética es energía que se propaga en forma de ondas electromagnéticas.

Vocabulary: Frecuencia $f$ - medida en Hercios $Hz$ Vocabulary: Longitud de onda $λ$ - medida en metros $m$

Highlight: La ecuación de Planck establece que E = h·f, donde h es la constante de Planck.

Evolución de los Modelos Atómicos

El concepto de átomo ha evolucionado significativamente desde la antigua Grecia hasta la era moderna. Esta página presenta un recorrido cronológico por los principales modelos atómicos, comenzando con las ideas de Demócrito en el 450 a.C.

Highlight: El término "átomo" proviene del griego y significa "indivisible", reflejando la creencia inicial de que era la partícula más pequeña de la materia.

Demócrito propuso que la materia estaba compuesta por partículas indivisibles llamadas átomos. Siglos después, en 1803, John Dalton presentó el primer modelo atómico científico con las siguientes características:

• Los elementos están formados por partículas esféricas minúsculas.
• Los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí.
• Los átomos no pueden dividirse.
• Los átomos de elementos distintos tienen diferente masa y propiedades.
• Los compuestos están formados por la unión de átomos en proporciones constantes y simples.

Definition: El modelo atómico de Dalton concebía los átomos como esferas sólidas e indivisibles, sentando las bases para la química moderna.

En 1898, J.J. Thomson revolucionó la comprensión atómica al descubrir los electrones mediante experimentos con tubos de rayos catódicos. Su modelo, conocido como el "pudín de pasas", proponía que:

• Los átomos son esferas positivas con electrones incrustados.
• El átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo.
• El átomo es neutro, con las cargas negativas de los electrones compensadas por la carga positiva.

Vocabulary: Isótopos: Átomos de un mismo elemento con igual número de protones pero diferente número de neutrones, un concepto descubierto por Thomson.