Atomos y estructura cristalina! Angelo Riccio

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Trabajo! atomos

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<ul><li> 1. *Realizado por: Angelo Riccio</li></ul> <p> 2. CONTENIDO * MATERIA. * ATOMO. * ESTRUCTURAS DEL ATOMO. * MODELOS ATOMICOS. * HISTORIA. * ESTRUCTURA CRISTALINA. 3. * La Materia es todo aquello que tiene localizacin espacial, posee una cierta cantidad de energa, y est sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En fsica y filosofa, materia es el trmino para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios fsicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc. La materia msica est jerrquicamente organizada en varios niveles y subniveles. La materia msica puede ser estudiada desde los puntos de vista microy macroscpico. 4. * Nivel Microscpico! El nivel microscpico de la materia msica puede entenderse como un agregado de molculas. stas a su vez son agrupaciones de tomos que forman parte del nivel microscpico. A su vez existen niveles microscpicos que permiten descomponer los tomos en constituyentes an ms elementales. Estos elementales son: Electrones: partculas leptnicas con carga elctrica negativa. Protones: partculas bar inicas con carga elctrica positiva. Neutrones: partculas barinicas sin carga elctrica (pero con momento magntico). A partir de aqu hay todo un conjunto de partculas subatmicas que acaban finalmente en los constituyentes ltimos de la materia. As por ejemplo virtualmente los bariones del ncleo (protones y neutrones) se mantienen unidos gracias a un campo escalar formado por piones (bosones de espn cero). igualmente los protones y neutrones, sabemos que no son partculas elementales, sino que tienen constituyentes de menor nivel que llamamos quarks (que a su vez se mantienen unidos mediante el intercambio de gluones virtuales). 5. * Nivel Macroscpico! Macroscpicamente, la materia msica se presenta en las condiciones imperantes en el sistema solar, en uno de cuatro estados de agregacin molecular: slido, lquido, gaseoso y plasma. De acuerdo con la teora cintica molecular la materia se encuentra formada por molculas y stas se encuentran animadas de movimiento, el cual cambia constantemente de direccin y velocidad cuando chocan o bajo el influjo de otras interacciones fsicas. El estado fsico de una sustancia puede ser: Slido: si la energa cintica es menor que la potencial. Lquido: si la energa cintica y potencial son aproximadamente iguales. Gaseoso: si la energa cintica es mayor que la potencial. Plasma: si la energa cintica es tal que los electrones tienen una energa total positiva. La manera ms adecuada de definir materia msica es describiendo sus cualidades: *Presenta dimensiones, es decir, ocupa un lugar en un espacio-tiempo determinado. *Presenta inercia: la inercia se define como la resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o movimiento.La materia es la causa de la gravedad o gravitacin, que consiste en la atraccin que acta siempre entre objetos materiales aunque estn separados por grandes distancias. 6. * El tomo es un constituyente de la materia ordinaria, con propiedades qumicas bien definidas, formado a su vez por constituyentes ms elementales sin propiedades qumicas bien definidas. Cada elemento qumico est formado por tomos del mismo tipo; y que por lo tanto no son posibles de dividir mediante procesos qumicos. Los tomos se clasifican de acuerdo al nmero de protones y neutrones que contenga su ncleo. El nmero de protones o nmero atmico determina su elemento qumico, y el nmero de neutrones determina su istopo. Un tomo con el mismo nmero de protones que de electrones es elctricamente neutro. Si por el contrario posee un exceso de protones o de electrones, su carga neta es positiva o negativa, y se denomina ion. 7. * El tomo est formado por un ncleo, que contiene neutrones y protones, el que a su vez esta rodeado por electrones. La carga elctrica de un tomo es nula. 8. * *Modelo de Dalton Fue el primer modelo atmico con bases cientficas, fue formulado en1808 por John Dalton, quien imaginaba a los tomos como diminutas esferas. Este primer modelo atmico postulaba: La materia est formada por partculas muy pequeas llamadas tomos, que son indivisibles y no se pueden destruir. Los tomos de un mismo elemento son iguales entre s, tienen su propio peso y cualidades propias. Los tomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes. Los tomos permanecen sin divisin, an cuando se combinen en las reacciones qumicas. Los tomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples. Los tomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar ms de un compuesto. 9. *Modelo de ThomsonLuego del descubrimiento del electrn en 1897por Joseph John Thomson, se determin que la materia se compona de dos partes, una negativa y una positiva. La parte negativa estaba constituida por electrones, los cuales se encontraban segn este modelo inmersos en una masa de carga positiva a manera de pasas en un pastel (de la analoga del ingls plum-pudding model) o uvas en gelatina. Posteriormente Jean Perrin propuso un modelo modificado a partir del de Thompson donde las "pasas" (electrones) se situaban en la parte exterior del "pastel" (la carga positiva). Para explicar la formacin de iones, positivos y negativos, y la presencia de los electrones dentro de la estructura atmica, Thomson ide un tomo parecido a un pastel de frutas. Una nube positiva que contena las pequeas partculas negativas (los electrones) suspendidos en ella. El nmero de cargas negativas era el adecuado para neutralizar la carga positiva. En el caso de que el tomo perdiera un electrn, la estructura quedara positiva; y si ganaba, la carga final sera negativa. De esta forma, explicaba la formacin de iones 10. *Modelo de Rutherford Este modelo fue desarrollado por el fsico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thomson, ya que mantiene que el tomo se compone de una parte positiva y una negativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un ncleo, el cual tambin contiene virtualmente toda la masa del tomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al ncleo en rbitas circulares o elpticas con un espacio vaco entre ellos.A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepcin ms comn del tomo del pblico no cientfico. Rutherford predijo la existencia del neutrn en el ao 1920, por esa razn en el modelo anterior (Thomson), no se habla de ste. Por desgracia, el modelo atmico de Rutherford presentaba varias incongruencias: Contradeca las leyes del electromagnetismo deJames Clerk Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas mediante datos experimentales. Segn las leyes de Maxwell, una carga elctrica en movimiento (en este caso el electrn) debera emitir energa constantemente en forma de radiacin y llegara un momento en que el electrn caera sobre el ncleo y la materia se destruira. Todo ocurrira muy brevemente. No explicaba los espectros atmicos. 11. *Modelo de Bohr Este modelo es estrictamente un modelo del tomo de hidrgeno tomando como punto de partida el modelo de Rutherford, Niels Bohr trata de incorporar los fenmenos de absorcin y emisin de los gases, as como la nueva teora de la cuantizacin de la energa desarrollada por Max Planck y el fenmeno del efecto fotoelctrico observado por Albert Einstein. El tomo es un pequeo sistema solar con un ncleo en el centro y electrones movindose alrededor del ncleo en orbitas bien definidas. Las orbitas estn cuantizadas (los e- pueden estar solo en ciertas orbitas) Cada orbita tiene una energa asociada. La ms externa es la de mayor energa. Los electrones pueden saltar de una a otra orbita. Si lo hace desde una de menor energa a una de mayor energa absorbe un cuanto de energa (una cantidad) igual a la diferencia de energa asociada a cada orbita. Si pasa de una de mayor a una de menor, pierde energa en forma de radiacin (luz).*El mayor xito de Bohr fue dar la explicacin al espectro de emisin del hidrogeno. Pero solo la luz de este elemento. Proporciona una base para el carcter cuntico de la luz, el fotn es emitido cuando un electrn cae de una orbita a otra, siendo un pulso de energa radiada 12. *Modelo de Schrdinger: Modelo ActualDespus de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por Erwin Schrdinger en 1926, se actualiz nuevamente el modelo del tomo. En el modelo de Schrdinger se abandona la concepcin de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al ncleo, que es una extrapolacin de la experiencia a nivel macroscpico hacia las diminutas dimensiones del tomo. En vez de esto, Schrdinger describe a los electrones por medio de una funcin de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una regin delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital. 13. * Cada sustancia del universo, las piedras, el mar, nosotros mismos, los planetas y hasta las estrellas ms lejanas, estn enteramente formada por pequeas partculas llamadas tomos. Son tan pequeas que no son posible fotografiarlas. Para hacernos una idea de su tamao, un punto de esta lnea puede contener dos mil millones de tomos. Estas pequeas partculas son estudiadas por la qumica, ciencia que surgi en la edad media y que estudia la materia. Desde la Antigedad, el ser humano se ha cuestionado de qu estaba hecha la materia. Unos 400 aos antes de Cristo, el filsofo griego Demcrito consider que la materia estaba constituida por pequesimas partculas que no podan ser divididas en otras ms pequeas. Por ello, llam a estas partculas tomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demcrito atribuy a los tomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles. Sin embargo las ideas de Demcrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filsofos de su poca y hubieron de transcurrir cerca de 2200 aos para que la idea de los tomos fuera tomada de nuevo en consideracin. 14. * La estructura cristalina es la forma slida de cmo se ordenan y empaquetan los tomos, molculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repeticin que se extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografa es el estudio cientfico de los cristales y su formacin. El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde las correlaciones internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades antrpicas y discontinuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogneas y con formas geomtricas definidas (hbito) cuando estn bien formados. No obstante, su morfologa externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material. 15. En cuanto a la estructura: Si nos fijamos con detenimiento, en estos grficos existe siempre una fraccin de los mismos que se repite. Asimismo, los cristales, tomos, iones omolculas se empaquetan y dan lugar a motivos que se repiten del orden de 1 ngstrom = 10-8 cm; a esta repetitividad, en tres dimensiones, la denominamos red cristalina. El conjunto que se repite, por translacin ordenada, genera toda la red (todo el cristal) y la denominamos unidad elemental o celda unidad. EJEMPLOS:Estructura de un cristal de cloruro de sodio, un tpico ejemplo de un compuesto inico. Las esferas prpuras son cationes de sodio, y las esferas verdes son aniones de cloruro.Estructura del Diamante.</p>