Por qué existe una tabla

Por que se utiliza la tabla periodica

Los seres humanos siempre hemos estado tentados a encontrar una explicación a la complejidad de la materia que nos rodea. Al principio se pensaba que los elementos de toda materia eran al agua, la tierra, el fuego y el aire. Sin embargo al cabo del tiempo y gracias a la mejora de las técnicas de experimentación física y química, nos dimos cuenta de que la materia es en realidad más compleja de lo que parece. Los químicos del siglo XIX encontraron entonces la necesidad de ordenar los nuevos elementos descubiertos. La primera manera, la más natural, fue la de clasificarlos por masas atómicas, pero esta clasificación no reflejaba las diferencias y similitudes entre los elementos. Muchas más clasificaciones fueron adoptadas antes de llegar a la tabla periódica que es utilizada en nuestros días.

Visión histórica del átomo

VISIÓN HISTÓRICA

Los filósofos griegos discutieron mucho sobre la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más sencillo de lo que parecía.

 En el siglo V a.c., Leucipo pensaba que sólo había un tipo de materia. Sostenía, además, que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, acabaríamos encontrando una porción que no se podría seguir dividiendo. Un discípulo suyo, Demócrito, bautizó a estas partes indivisibles de materia con el nombre de átomos, término que en griego significa “que no se puede dividir”.

 Empédocles estableció que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, agua, aire y fuego.

Aristóteles negó la existencia de los átomos de Demócrito y reconoció la teoría de los 4 elementos, que, gracias al prestigio que tenía, se mantuvo vigente en el pensamiento de la humanidad durante 2000 años. Hoy sabemos que aquellos 4 elementos iniciales no forman parte de los 106 elementos químicos actuales.

Malena Passero

Modelo atómico de Rutherford 
    El modelo atómico de Rutherford es un modelo atómico o teoría sobre la estructura interna del átomo propuesto por el químico y físico británico-neozelandéz. Ernest Rutherford para explicar los resultados de su experimento de la lámina de oro, realizado en 1911.
Este experimento consistió en :
_Colocar un electrodo que expulsara partículas alfa
_Enfrente de ese electrodo colocar una fina lámina de oro
_Detrás de la lamina de oro un recipiente floreciente  
   Al cruzar por la lámina de oro, las partículas alfa cruzaban cerca del núcleo de las moléculas de oro y se desviaban chocando con la lámina fluorescente dando un destello.

Nahuel Sack, Alexis criscuoli

John Dalton y su modelo atómico

La era atómica comenzó en 1808, cuando un profesor de escuela presentó sus ideas respecto a cómo debían ser las partículas más pequeñas de materia.

Nació en Eaglesfield, Inglaterra, en 1766, en el seno de una humilde familia de tejedores. Siendo todavía un niño, tenía que ayudar a sus padres a tejer ropa y trabajar en las labores del campo, al mismo tiempo que estudiaba. Su familia pertenecía a un grupo religioso cuyos acólitos se llaman “cuáqueros”, que en síntesis, promueven la humildad y reniegan de las autoridades eclesiásticas. 

A diferencia de otros niños pobres, él pudo ir a la escuela y tuvo un buen profesor que lo incentivó a seguir estudiando. Se esforzó, tuvo buenas notas y con sólo 12 años, empezó a trabajar como profesor, debido a sus necesidades económicas. Le encantaba investigar y aprender, y con ese espíritu trabajó durante toda su vida. Cuando murió, a los 78 años (1844), miles de personas acudieron a rendirle homenaje en el funeral. ¿Sabes de quién estamos hablando? De John Dalton, el responsable del primer modelo de átomo con base científica. En el fondo, con Dalton la humanidad comenzó el camino que la condujo a utilizar la energía atómica.

El modelo atómico de Dalton fue expuesto en un libro llamado “Nuevo sistema de filosofía química”, y en síntesis decía lo siguiente:

• La materia está formada por partículas pequeñísimas llamadas “átomos”.
• Estos átomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reacción química, y nunca cambian.
• Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa y dimensiones; por ejemplo, todos los átomos de hidrógeno son iguales.
• Por otro lado, los átomos de elementos diferentes, son diferentes; por ejemplo, los átomos de oxígeno son diferentes a los átomos de hidrógeno.
• Los átomos pueden combinarse para formar compuestos químicos. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse y formar moléculas de agua.
• Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
• Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. Por ejemplo, un átomo de carbono con uno de oxígeno forman monóxido de carbono (CO), mientras que dos átomos de oxígeno con uno de carbono, forman dióxido de carbono (CO2)

Algunas de estos planeamientos perdieron vigencia con el tiempo. Hoy sabemos que los átomos sí se pueden dividir y que no todos los átomos de un mismo elemento son iguales; pero es innegable que fueron muy importantes para la ciencia.

Esa no fue, sin embargo, la única contribución de John Dalton. Hizo muchos otros aportes en el campo de la meteorología y la física, e incluso en la medicina: cuando tenía 26 años se dio cuenta de que tanto él como su hermano confundían los colores. Realizó un detallado estudio de la enfermedad visual que padecía, el primero de su tipo, y por tanto desde ese momento se llamó “daltonismo”. En 1832 fue invitado a visitar al rey Guillermo IV y, cuál no fue la sorpresa de los presentes cuando el eminente científico llegó vistiendo un llamativo traje de color rojo. Claro, él lo veía gris oscuro, porque era, además de Dalton, daltónico.

Joaquin Lucas Torterolo

 Modelo Atómico de Bohr 

Bohr unió la idea de átomo nuclear de Rutherford con las ideas de una nueva rama de la Ciencia: la Física Cuántica. Así, en 1913 formuló una hipótesis sobre la estructura atómica en la que estableció tres postulados: ¤ El electrón no puede girar en cualquier órbita, sino sólo en un cierto número de órbitas estables. En el modelo de Rutherford se aceptaba un número infinito de órbitas. ¤ Cuando el electrón gira en estas órbitas no emite energía. ¤ Cuando un átomo estable sufre una interacción, como puede ser el imapacto de un electrón o el choque con otro átomo, uno de sus electrones puede pasar a otra órbita estable o ser arrancado del átomo. El átomo de hidrógeno según el modelo atómico de Bohr ¤ El átomo de hidrógeno tiene un núcleo con un portón. ¤ El átomo de hidrógeno tiene un electrón que está girando en la primera órbita alrededor del núcleo. Esta órbita es la de menor energía. ¤ Si se le comunica energía a este electrón, saltará desde la primera órbita a otra de mayor energía. cuando regrese a la primera órbita emitirá energía en forma de radiación luminosa. Joaquín  Lucas Torterolo

Biografia de Dalton, Thompson y Rutherford

John Dalton  

Eaglesfield, Cumberland (Reino Unido), 6 de septiembre de 1766 y murió  Mánchester, 27 de julio de 1844; fue un naturalista, químico, matemático y meteorólogobritánico.

John Dalton nació en una familia cuáquera de la población de Eaglesfield, en Cumberland, Inglaterra. Hijo de un tejedor, sabemos que tuvo cinco hermanos, de los cuales sobrevivieron dos: Jonathan, mayor que Dalton, y Mary, de la que se desconoce su fecha de nacimiento. Dalton fue enviado a una escuela cuáquera donde aprendió matemática y destacó lo suficiente para, a la edad de 12 años, poder contribuir a la economía familiar dando clases a otros niños, primero en su casa y después en el templo cuáquero. Los ingresos eran modestos por lo que se dedicó a trabajos agrícolas hasta que en 1781 se asoció con su hermano Jonathan, que ayudaba a uno de sus primos a llevar una escuela cuáquera en la cercana Kendal.

                          Teoría Atómica:

La más importante de todas las investigaciones de Dalton fue la teoría atómica, que está indisolublemente asociada a su nombre. Se ha propuesto que esta teoría se la sugirieron, o bien sus investigaciones sobre el etileno («gas oleificante») y metano (hidrógeno carburado) o los análisis que realizó del óxido nitroso (protóxido de nitrógeno) y del dióxido de nitrógeno (dióxido de ázoe), son puntos de vista que descansan en la autoridad de Thomas Thomson. Sin embargo, un estudio de los cuadernos de laboratorio propio de Dalton, descubierto en las habitaciones de la Lit & Phil, llegó a la conclusión de que lejos de haber sido llevado por su búsqueda de una explicación de la ley de las proporciones múltiples a la idea de que la combinación química consiste en la interacción de los átomos de peso definido y característico, la idea de los átomos surgió en su mente como un concepto puramente físico, inducido por el estudio de las propiedades físicas de la atmósfera y otros gases. Los primeros indicios de esta idea se encuentran al final de su nota ya mencionada sobre la absorción de gases, que fue leída el 21 de octubre de 1803, aunque no se publicó hasta 1805.

Joseph John Thompson

Manchester, Reino Unido, 18 de diciembre de 1856 y murió en  Cambridge, Reino Unido, 30 de agosto de 1940; fue un científico británico, descubridor del electrón, de los isótopos e inventor del espectrómetro de masa. En 1906 fue galardonado con el Premio Nobel de Física.

Thomson nació en 1856 en Cheetham Hill, un distrito de Manchester en Inglaterra, y tenía ascendencia escocesa. En 1870 estudió ingeniería en el Owens College, hoy parte de la Universidad de Manchester, y se trasladó al Trinity College de Cambridge en 1876. En 1880, obtuvo su licenciatura en Matemáticas (Segunda Wrangler y segundo premio Smith) y MA (obteniendo el Premio Adams) en 1883. En 1884 se convirtió en profesor de Física en Cavendish. Uno de sus alumnos fue Ernest Rutherford, quien más tarde sería su sucesor en el puesto.

En 1890 se casó con Rose Elizabeth Paget, hija de Sir Edward George Paget, KCB, un médico, y en ese entonces Regius Profesor de Medicina (Regius Professor of Physic) en Cambridge. Con ella, fue padre de un hijo, George Paget Thomson, y una hija, Joan Paget Thomson. Su hijo se convirtió en un destacado físico, quien a su vez fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1937 por demostrar las propiedades de tipo ondulatorio de los electrones.

Descubrimiento de los isótopos:

También, Thomson examinó los rayos positivos y, en 1911, descubrió la manera de utilizarlos para separar átomos de diferente masa. El objetivo se consiguió desviando los rayos positivos en campos eléctricos y magnéticos (espectrometría de masas). Así descubrió que el neón tiene dos isótopos (el neón-20 y el neón-22).

En la esquina inferior derecha de esta placa fotográfica hay marcas para los dos isótopos del neón: neón - 20 y neón - 22. En 1913, como parte de su exploración en la composición de los rayos canales, Thomson canalizó una corriente de neón ionizado mediante un campo magnético y un campo eléctrico y midió su desviación colocando una placa fotográfica en el camino del rayo. Thomson observó dos parches de luz sobre la placa fotográfica (ver imagen a la derecha), lo que supone dos parábolas de desviación. Thomson llegó a la conclusión de que el gas neón se compone de dos tipos de átomos de diferentes masas atómicas (neón-20 y neón-22).

Ernest Rutherford

Conocido también como Lord Rutherford: Brightwater, Nueva Zelanda, 30 de agosto de 1871 y murió en Cambridge, Reino Unido, 19 de octubre de 1937; fue un físico y químico neozelandés.

Se dedicó al estudio de las partículas radioactivas y logró clasificarlas en alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Halló que la radiactividad iba acompañada por una desintegración de loselementos, lo que le valió ganar el Premio Nobel de Química en 1908. Se le debe un modelo atómico, con el que probó la existencia del núcleo atómico, en el que se reúne toda la cargapositiva y casi toda la masa del átomo. Consiguió la primera transmutación artificial con la colaboración de su discípulo Frederick Soddy.

Su padre, James, era un escocés granjero y mecánico, y su madre, Martha Rutherford, nacida en Inglaterra, que era maestra, emigró antes de casarse. Ambos deseaban dar a sus hijos una buena educación y tratar de que pudiesen proseguir sus estudios.

Rutherford destacó muy pronto por su curiosidad y su capacidad para la aritmética. Sus padres y su maestro lo animaron mucho, y resultó ser un alumno brillante, lo que le permitió entrar en el Nelson College, en el que estuvo tres años. También tenía grandes cualidades para el rugby, lo que le valía ser muy popular en su escuela. El último año, terminó en primer lugar en todas las asignaturas, gracias a lo cual entró en la Universidad, en el Canterbury College, en el que siguió practicando el rugby y en el que participó en los clubes científicos y de reflexión.

El núcleo atómico:

En 1907, obtiene una plaza de profesor en la Universidad de Mánchester, en donde trabajará junto a Hans Geiger. Junto a éste, inventará un contador que permite detectar las partículas alfa emitidas por sustancias radiactivas (prototipo del futuro contador Geiger), ya que ionizando el gas que se encuentra en el aparato, producen una descarga que se puede detectar. Este dispositivo les permite estimar el número de Avogadro de modo muy directo: averiguando el periodo de desintegración del radio, y midiendo con su aparato el número de desintegraciones por unidad de tiempo. De ese modo dedujeron el número de átomos de radio presente en su muestra.

En 1908, junto a uno de sus estudiantes, Thomas Royds, demuestra de modo definitivo lo que se suponía: que las partículas alfa son núcleos de helio. En realidad, lo que prueban es que una vez liberadas de su carga, las partículas alfa son átomos de helio. Para demostrarlo, aisló la sustancia radiactiva en un material suficientemente delgado para que las partículas alfa lo atravesaran efectivamente, pero para ello bloquea cualquier tipo de "emanación" de elementos radiactivos, es decir, cualquier producto de la desintegración. Recoge a continuación el gas que se halla alrededor de la caja que contiene las muestras, y analiza su espectro. Encuentra entonces gran cantidad de helio: los núcleos que constituyen las partículas alfa han recuperado electrones disponibles.

Ese mismo año gana el Premio Nobel de Química por sus trabajos de 1908. Sufrirá sin embargo un pequeño disgusto, pues él se considera fundamentalmente un físico. Una de sus citas más famosas es que "la ciencia, o es Física, o es filatelia", con lo que sin duda situaba la física por encima de todas las demás ciencias.

Brandon S. Sosa Peralta.

Modelo mecánico del átomo de Bohr

A continuación se presenta un montaje experimental que permite demostrar la aparición de ondas estacionarias circulares en un anillo de caucho que se hace vibrar. Considerando que el anillo representa la órbita seguida por el electrón alrededor del protón, y que el electrón puede visualizarse como una onda de materia, se encuentra que solo para ciertas frecuencias de vibración del sistema aparecen estados estacionarios. Estos corresponden, según la analogía establecida, a las órbitas estables planteadas por Bohr en su modelo.

Materiales & Equipos

• Generador de señales
• Parlante
• Tabla de madera con anillo de cauchos

Descripción del experimento

El modelo del átomo de hidrógeno planteado por Niels Bohr en 1.913 consiste en un núcleo conformado por un protón sobre el que gira un electrón siguiendo una órbita circular. El electrón no se precipita hacia el núcleo por acción de la fuerza electrostática existente entre las cargas debido a que hay ciertas órbitas estables en las que puede permanecer el electrón.
Cada órbita estable tiene asociado un radio y una energía que depende de un índice entero n. Estos estados estables surgen de la suposición de que el momento angular L del electrón está cuantizado según la relación:
La suposición de que el momento angular está cuantizado no resulta del todo natural de interpretar; sin embargo si se combina esta hipótesis, con la relación propuesta por de Broglie, en donde el electrón tiene asociada una longitud de onda (λ = h / mv), se encuentra que las órbitas estables son aquellas en las que quedan inscritas exactamente un número entero de longitudes de onda; es decir son aquellas que satisfacen la siguiente condición:
Se concluye entonces que las órbitas estables en donde permanece el electrón son aquellas en donde pueden quedar inscritas un número entero de longitudes de onda asociadas al electrón. En la siguiente figura se presentan dos casos de orbitas en donde una es permitida y la otra no.

V.A

Biografia de Bohr

Niels Henrik David Bohr

Nacimiento: 7 de octubre de 1885

                   Copenhague, Dinamarca

Fallecimiento: 18 de noviembre de 1962, 77 años ibíd.

Residencia: Dinamarca

Nacionalidad: Danesa

Campo: Física

Instituciones: Universidad de Copenhague

Alma máter: Universidad de Copenhague

Supervisor doctora: Christian Christiansen

Conocido por :Realizar importantes contribuciones para la comprensión de la estructura del átomo.

Premios Destacados: Premio Nobel de Física en 1922

V.A

Teorías Atomistas de Dalton, Thomson y Rutherford

joshep John Thomson: realizó una serie de experimentos en tubos de rayos catódicos, que le condujeron al descubrimiento de los electrones. Thomson utilizó el tubo de rayos catódicos en tres diferentes experimentos.

En su tercer experimento (1897), Thomson determinó la relación entre la carga y la masa de los rayos catódicos, al medir cuánto se desvían por un campo magnético y la cantidad de energía que llevan. Encontró que la relación carga/masa era más de un millar de veces superior a la del ion Hidrógeno, lo que sugiere que las partículas son muy livianas o muy cargadas
                                                                                                                                                                                    Las conclusiones de Thomson fueron audaces: los rayos catódicos estaban hechos de partículas que llamó "corpúsculos", y estos corpúsculos procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que significa que los átomos son, de hecho, divisibles. Thomson imaginó que el átomo se compone de estos corpúsculos en un mar lleno de carga positiva; a este modelo del átomo, atribuido a Thomson, se le llamó el modelo de pudín de pasas.

                                                                                                                                                                                                                             El modelo atómico de Thomson, es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por Joseph John Thomson, descubridor del electrón en 1897, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como un budín de pasas. Se pensaba que los electrones se distribuían Dicho modelo fue rebatido tras el experimento de Rutherford, cuando se descubrió el núcleo del átomo. uniformemente alrededor del átomo. En otras ocasiones, en lugar de una sopa de carga negativa se postulaba con una nube de carga positiva.

Limitaciones del modelo atómico de Thomson:

Según el modelo de Thomson, los átomos están constituidos por una distribución de carga y masa regular, y éstos están unidos unos con otros formando la sustancia. Es decir, la sustancia debería poseer una estructura interna homogénea y, por tanto, las partículas al atravesarla deberían tener un comportamiento uniforme. Tras los experimentos de Rutherford, y tras el descubrimiento de las partículas subatómicas se vio que lo dicho por Thomson no se cumplía.

        Por otro lado, aunque Thomson explicó la formación de iones, dejó sin explicación la existencia de las otras reacciones.

John Dalton: tomó como punto de partida una serie de evidencias experimentales conocidas en su época:

ü  Las sustancias elementales no pueden descomponerse.

ü  Las sustancias, simples o compuestas, tienen siempre las mismas propiedades características.

ü  Los elementos no desaparecen al formarse un compuesto, pues se pueden recuperar por descomposición de éste.

ü  La masa se conserva en las reacciones químicas, que provenía de la Ley de conservación de la masa del químico francés Lavoisier.

ü  La proporción de los elementos que forman un compuesto es constante, que provenía de la Ley de las proporciones definidas del también químico francés Proust.

     La materia está formada por partículas pequeñísimas llamadas “átomos”. Estos átomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reacción química, y nunca cambian. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa y dimensiones; por ejemplo, todos los átomos de hidrógeno son iguales. Por otro lado, los átomos de elementos diferentes, son diferentes; por ejemplo, los átomos de oxígeno son diferentes a los átomos de hidrógeno. Los átomos pueden combinarse para formar compuestos químicos. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse y formar moléculas de agua. Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. Por ejemplo, un átomo de carbono con uno de oxígeno forman monóxido de carbono, mientras que dos átomos de oxígeno con uno de carbono, forman dióxido de carbono.

El modelo atómico de Dalton, fue el primer modelo atómico con bases científicas, formulado en 1808 . Para Dalton los átomos eran esferas macizas.

Dalton explicó su teoría formulando una serie de enunciados simples:

                                            .La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas, que son indivisibles y no se pueden destruir.  

                                            ·Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.

                                            ·Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.

                                            ·Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.

·         Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.

Limitaciones del modelo atómico de Dalton:

En un principio, Dalton dijo que la materia estaba formada por átomos, es decir, por partículas indivisibles e inalterables. Pero al descubrirse la existencia de las partículas subátomicas, se comprobó que el átomo no era indivisible. A pesar de que la teoría de Dalton era errónea, significó un avance muy importante en el camino de la comprensión de la materia. Además, la aceptación del modelo de Dalton no fue inmediata, y durante bastantes años muchos científicos se resistieron a reconocer la existencia del átomo.

                     

                     Ernest   Rutherford centró sus investigaciones en las características de las radiactividad, diseñando su famosa experiencia de bombardear láminas delgadas de distintas sustancias, utilizando como proyectiles las partículas alfa (α).

Realizó en 1911 una experiencia que supuso en paso adelante muy importante en el conocimiento del átomo. La experiencia de Rutherford consistió en bombardear con partículas alfa una finísima lámina de oro. Las partículas alfa atravesaban la lámina de oro y eran recogidas sobre una pantalla de sulfuro de cinc. Poseía información sobre el tamaño, masa y carga del núcleo, pero no tenía información alguna acerca de la distribución o posición de los electrones.

El modelo atómico de Rutherford es unateoría sobre la estructura interna del átomo propuesto por el químico y físico británico neozelandés Ernest Rutherford para explicar los resultados de su "experimento de la lámina de oro", realizado en 1911.

El modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza", constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo", muy pequeño, que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del     átomo.

Limitaciones del modelo atómico de Rutherford:

Rutherford propuso que los electrones orbitarían en ese espacio vacío alrededor de un minúsculo núcleo atómico, situado en el centro del átomo. Además se abrían varios problemas nuevos que llevarían al descubrimiento de nuevos hechos y teorías al tratar de explicarlos:

Por un lado se planteó el problema de cómo un conjunto de cargas positivas podían mantenerse unidas en un volumen tan pequeño, hecho que llevó posteriormente a la postulación y descubrimiento de la fuerza nuclear fuerte, que es una de las cuatro interacciones fundamentales.

Por otro lado existía otra dificultad proveniente de la electrodinámica clásica que predice que una partícula cargada y acelerada, como sería el caso de los electrones orbitando alrededor del núcleo, produciría radiación electromagnética, perdiendo energía y finalmente cayendo sobre el núcleo. Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al átomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden de  s, toda la energía del átomo se habría radiado, con la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo. Se trata, por tanto de un modelo físicamente inestable, desde el punto de vista de la física clasica    

Nicolás Yair Malicoutakis