QUIMICA
F.C.E.yT.
UNIDAD III
MODELOS ATOMICOS CLASICOS
Naturaleza eléctrica de la
materia. Experimento del tubo
de descarga. Experimento de
Millikan.
Modelo atómico de Thomson,
Modelo atómico de Rutherford.
Componentes
fundamentales
del átomo. Número atómico.
Número de masa. Isótopos
1
NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA
 Experimento del tubo de descarga.
Experimento de Millikan.
La electricidad (del griego elektron = ámbar) es un fenómeno
físico originado por cargas eléctricas y cuya energía se
manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y
químicos, entre otros.
NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA

Tales de Mileto en el
año 600 a. C., observó
que frotando una
varilla de ámbar con
una piel o con lana, se
obtenían pequeñas
cargas (efecto
triboeléctrico), y
frotando mucho
tiempo se observaban
chispas.
2
NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA
Tubo de descarga

En la década 1900
científicos estaban
interesados en el estudio
de la Radiación:
Placa metálica
(+), ánodo
Tubo de vidrio
evacuado
Emisión y transmisión de
la energía a través del
espacio en forma de
ondas.

Para estas investigaciones
se utilizó el tubo de rayos
catódicos.
Placa metálica,
cátodo, emite
rayo
NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA
Ejemplos de tubos de Rayos catódicos
3
NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA
•
•
•
Solo campo magnético, incide el rayo en el punto A
Solo campo eléctrico, incide en el punto C
Ambos campos anulados, incide en B
• Rayos catódicos son atraídos por la placa (+) y
repelidos por la (-), los rayos catódicos tienen carga
negativa
NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA
J. J. Thomson (en 1890)
utilizó los tubos de
rayos catódicos para
calcular la relación
carga /masa del electrón
cuyo valor es
-1,76 x 106 Coulomb/g.
4
NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA
Experimento de Millikan
Rayos catódicos inciden sobre el vidrio y metales, estos
emiten rayos capaces de atravesar la materia
NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA
Conclusiones del experimento

R.A. Milliikan (entre 1908 y 1917) pudo medir la
carga del electrón: -1,6022 x 10-19 Coulombios

A partir de estos datos se calculó la masa de un
electrón:
 -1,6022 x 10-19 [Coulombios] / Masa = -1,76 x 106
[Coulombios /g]
Masa = 9,10 x 10-28 g
5
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
 Modelo
atómico de Thomson,
Modelo atómico de Rutherford.
Componentes fundamentales del
átomo. Número atómico. Número
de masa. Isótopos
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
Modelo atómico de Thomson

Un átomo podría
visualizarse como una
esfera uniforme cargada
positivamente, dentro de
la cual se encontraban
los electrones, como “si
fueran pasas en un
pastel”.

Este modelo se aceptó
como teoría durante
algunos años.
6
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
Rayos X y Radioactividad

En 1895, Röntgen observó que cuando los rayos catódicos
incidían sobre el vidrio y los metales, hacían que éstos
emitieran radiación muy energética:

Atravesaban la materia

Oscurecían las placas fotográficas

Producían fluorescencia en algunas sustancias

No eran desviados por un imán.

Se les dio el nombre de rayos X.

Becquerel encontró que algunos compuestos de uranio
emitían radiación similar a los rayos X, pero
espontáneamente.

Marie Curie sugirió el nombre de radioactividad.
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
7
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS

La descomposición de sustancias radioactivas produce tres
tipos de radiaciones:

Rayos a: Partículas cargadas positivamente

Rayos b: Electrones

Rayos g: Radiación de alta energía (sin carga)
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS

En 1910, EE. Rutherford, utilizó partículas a,
provenientes de una fuente radioactiva para
demostrar la estructura del átomo de Thompson.
8
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS

Interpretación microscópica de los resultados
Observó que la mayoría de las partículas α, atravesaban
sin desviaciones
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
El modelo atómico de Rutherford:
 La
mayor parte de los átomos debe ser espacio
vacío.
 Las
carga positivas están concentradas en un
denso conglomerado llamado núcleo.
 Las
partículas con carga positiva se llaman
protones.
 Otros
experimentos encontraron que la masa de
los protones es 1,6726 x 10-24 g, es decir 1840
veces la masa de los electrones.
9
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS

Los científicos visualizaban al átomo hasta entonces:
 La
masa del núcleo constituye la mayor parte de
la masa total del átomo.
 El
núcleo ocupa un volumen igual a 1/1013 del
volumen del átomo.

J. Chadwick, en 1932, probó la existencia de una
partícula de masa ligeramente superior a los
protones, pero sin carga: Se les llamó neutrones.
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
Modelo atómico de Thomson
100 picometros
0,001 picometros
1 picometro = 1 x 10-12 m
10
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS

En síntesis las partículas fundamentales
del átomo son:
PARTICULA
MASA (g)
CARGA
(coulombs)
CARGA
UNITARIA
Electrón
Protón
9,11 x 10-28
1,67 x 10-24
- 1,60 x 10-19
1,60 x 10-19
-1
+1
Neutrón
1,67 x 10-24
0,0
0
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
Número atómico, número de masa e isótopos
 Número
atómico (Z): Es el número de protones,
que es igual al número de electrones. La
identidad química está determinada por Z.
 Número
de masa (A): Es la suma de protones y
neutrones.
11
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
 Isótopos:
Átomos que tienen el mismo
número atómico pero diferente número de
masa.
Hidrógeno: 1 1 H
12
6C
Deuterio: 2 1 H
13
6C
Tritio: 3 1 H
14
6C
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
 Las
propiedades químicas de los elementos están
determinadas por:
 Los
protones y los electrones
 Los
neutrones no participan en los cambios químicos.
 Los
isótopos del mismo elemento tienen un
comportamiento químico semejante.
12
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
Definición de masa atómica relativa (MAR) de
un átomo cualquiera X
𝑴𝒂𝒔𝒂 𝒅𝒆𝒍 á𝒕𝒐𝒎𝒐 𝑿
𝒑 + 𝒏 . 𝟏, 𝟔𝟕. 𝟏𝟎−𝟐𝟒 𝒈
𝑴𝑨𝑹 𝑿 =
=
𝟏
𝟏
𝟏𝟐
−𝟐𝟒
.
𝒎𝒂𝒔𝒂
𝒅𝒆𝒍
𝑪
𝟏𝟐
𝟏𝟐 . 𝟔 + 𝟔 . 𝟏, 𝟔𝟕. 𝟏𝟎 𝒈
= 𝒑 + 𝒏 =Z+n = A
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS

Cada isótopo contribuye a la masa atómica relativa (MAR)
promedio de un elemento X de acuerdo con su abundancia
natural.

Es un promedio ponderado (no el común):
𝑴𝑨𝑹(𝑿) = 𝒇𝟏 𝑴𝑨𝑹( 𝐴1𝑋) + 𝒇𝟐 𝑴𝑨𝑹( 𝐴2𝑋) + 𝒇𝟑 𝑴𝑨𝑹( 𝐴3𝑋) + ⋯
13
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS
Por ejemplo: Carbono: MAR(C) =
0,989 x 12 + 0,011 x 13 = 12,01
Por ejemplo: Cobre: MAR(Cu) =
0,6909 x 63 + 0,3091 x 65 =
63,618
1
0,9
0,8
0,8
Abundancia
Abundancia
1
0,9
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,1
0
0
C 12
C 13
Cu 63
Isótopos
Cu 65
Isótopos
MODELOS ATÓMICOS CLÁSICOS

Fallas de Modelo de Rutherford :
El modelo atómico de Rutherford era
incapaz de explicar ciertos hechos: - La
carga negativa del electrón en movimiento
iría perdiendo energía hasta caer contra el
núcleo y esto haría que los átomos fuesen
inestables.
14