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Realizado
por:
Angelo
Riccio
*MATERIA.
*ATOMO.
*ESTRUCTURAS DEL ATOMO.
*MODELOS ATOMICOS.
*HISTORIA.
*ESTRUCTURA CRISTALINA.
CONTENIDO
*La Materia es todo aquello que tiene localización
espacial, posee una cierta cantidad de energía, y está
sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con
aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el
término 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 físicos. Es decir es todo
aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede
tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.
La materia másica está jerárquicamente organizada
en varios niveles y subniveles. La materia másica
puede ser estudiada desde los puntos de vista micro-
y macroscópico.
El nivel microscópico de la materia másica puede entenderse como un
agregado de moléculas. Éstas a su vez son agrupaciones de átomos que
forman parte del nivel microscópico. A su vez existen niveles microscópicos
que permiten descomponer los átomos en constituyentes aún más
elementales.
Estos elementales son:
Electrones: partículas leptónicas con carga eléctrica negativa.
Protones: partículas bar iónicas con carga eléctrica positiva.
Neutrones: partículas bariónicas sin carga eléctrica (pero con momento
magnético).
A partir de aquí hay todo un conjunto de partículas subatómicas que acaban
finalmente en los constituyentes últimos de la materia. Así por ejemplo
virtualmente los bariones del núcleo (protones y neutrones) se mantienen
unidos gracias a un campo escalar formado por piones (bosones de espín
cero).
igualmente los protones y neutrones, sabemos que no son partículas
elementales, sino que tienen constituyentes de menor nivel que
llamamos quarks (que a su vez se mantienen unidos mediante el intercambio
de gluones virtuales).
*Nivel Microscópico!
*Nivel Macroscópico!
Macroscópicamente, la materia másica se presenta en las condiciones imperantes en
el sistema solar, en uno de cuatro estados de agregación molecular:
sólido, líquido, gaseoso y plasma. De acuerdo con la teoría cinética molecular la
materia se encuentra formada por moléculas y éstas se encuentran animadas
de movimiento, el cual cambia constantemente de dirección y velocidad cuando
chocan o bajo el influjo de otras interacciones físicas. El estado físico de
una sustancia puede ser:
Sólido: si la energía cinética es menor que la potencial.
Líquido: si la energía cinética y potencial son aproximadamente iguales.
Gaseoso: si la energía cinética es mayor que la potencial.
Plasma: si la energía cinética es tal que los electrones tienen una energía total
positiva.
La manera más adecuada de definir materia másica 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 gravitación, que consiste en la atracción que
actúa siempre entre objetos materiales aunque estén separados por grandes
distancias.
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El átomo es un constituyente de la materia ordinaria, con
propiedades químicas bien definidas, formado a su vez por
constituyentes más elementales sin propiedades químicas
bien definidas. Cada elemento químico está formado por
átomos del mismo tipo; y que por lo tanto no son posibles
de dividir mediante procesos químicos.
Los átomos se clasifican de acuerdo al número de protones
y neutrones que contenga su núcleo. El número de
protones o número atómico determina su elemento
químico, y el número de neutrones determina su isótopo.
Un átomo con el mismo número de protones que de
electrones es eléctricamente neutro. Si por el contrario
posee un exceso de protones o de electrones, su carga
neta es positiva o negativa, y se denomina ion.
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El átomo está formado por un
núcleo, que contiene neutrones y
protones, el que a su vez esta
rodeado por electrones. La carga
eléctrica de un átomo es nula.
**Modelo de Dalton
Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en1808 por John
Dalton, quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas.
Este primer modelo atómico postulaba:
La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, 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.
*Modelo de Thomson
Luego del descubrimiento del electrón en 1897por Joseph John Thomson, se determinó
que la materia se componía de dos partes, una negativa y una positiva. La parte
negativa estaba constituida por electrones, los cuales se encontraban según este modelo
inmersos en una masa de carga positiva a manera de pasas en un pastel (de la analogía
del inglés 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 formación de iones, positivos y negativos, y la presencia de los
electrones dentro de la estructura atómica, Thomson ideó un átomo parecido a un
pastel de frutas. Una nube positiva que contenía las pequeñas partículas negativas (los
electrones) suspendidos en ella. El número de cargas negativas era el adecuado para
neutralizar la carga positiva. En el caso de que el átomo perdiera un electrón, la
estructura quedaría positiva; y si ganaba, la carga final sería negativa. De esta
forma, explicaba la formación de iones
*Modelo de Rutherford
Este modelo fue desarrollado por el físico 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 átomo se
compone de una parte positiva y una negativa, sin embargo, a diferencia del
anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también
contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican
en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio
vacío entre ellos.
A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del átomo del público
no científico. Rutherford predijo la existencia del neutrón en el año 1920, por esa
razón en el modelo anterior (Thomson), no se habla de éste.
Por desgracia, el modelo atómico de Rutherford presentaba varias incongruencias:
Contradecía las leyes del electromagnetismo deJames Clerk Maxwell, las cuales
estaban muy comprobadas mediante datos experimentales.
Según las leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento (en este caso el
electrón) debería emitir energía constantemente en forma de radiación y llegaría un
momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se destruiría. Todo
ocurriría muy brevemente.
No explicaba los espectros atómicos.
*Modelo de Bohr
Este modelo es estrictamente un modelo del átomo de hidrógeno tomando como punto de
partida el modelo de Rutherford, Niels Bohr trata de incorporar los fenómenos de
absorción y emisión de los gases, así como la nueva teoría de la cuantización de la energía
desarrollada por Max Planck y el fenómeno del efecto fotoeléctrico observado por Albert
Einstein.
“El átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro y electrones
moviéndose alrededor del núcleo en orbitas bien definidas.” Las orbitas están cuantizadas
(los e- pueden estar solo en ciertas orbitas)
Cada orbita tiene una energía asociada. La más externa es la de mayor energía.
Los electrones pueden saltar de una a otra orbita. Si lo hace desde una de menor energía
a una de mayor energía absorbe un cuanto de energía (una cantidad) igual a la diferencia
de energía asociada a cada orbita. Si pasa de una de mayor a una de menor, pierde
energía en forma de radiación (luz).
*El mayor éxito de Bohr fue dar la explicación al espectro de emisión del hidrogeno. Pero
solo la luz de este elemento. Proporciona una base para el carácter cuántico de la luz, el
fotón es emitido cuando un electrón cae de una orbita a otra, siendo un pulso de energía
radiada
*Modelo de Schrödinger: Modelo Actual
Después de que Louis-Victor de Broglie propuso
la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924, la
cual fue generalizada por Erwin
Schrödinger en 1926, se actualizó nuevamente el
modelo del átomo.
En el modelo de Schrödinger se abandona la
concepción de los electrones como esferas
diminutas con carga que giran en torno al
núcleo, que es una extrapolación de la experiencia
a nivel macroscópico hacia las diminutas
dimensiones del átomo. En vez de
esto, Schrödinger describe a los electrones por
medio de una función de onda, el cuadrado de la
cual representa la probabilidad de presencia en
una región delimitada del espacio. Esta zona de
probabilidad se conoce como orbital.
*
Cada sustancia del universo, las piedras, el mar, nosotros mismos, los
planetas y hasta las estrellas más lejanas, están enteramente formada por
pequeñas partículas llamadas átomos.
Son tan pequeñas que no son posible fotografiarlas. Para hacernos una idea
de su tamaño, un punto de esta línea puede contener dos mil millones de
átomos.
Estas pequeñas partículas son estudiadas por la química, ciencia que surgió
en la edad media y que estudia la materia.
Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la
materia. Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo
griego Demócrito consideró que la materia estaba constituida por
pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas.
Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir
"indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser
eternos, inmutables e indivisibles.
Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por
los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para
que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.
*
La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y
empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de
manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las
tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico de
los cristales y su formación.
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 antrópicas y discontinuas. Suelen aparecer como entidades
puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábito) cuando
están bien formados. No obstante, su morfología externa no es suficiente
para evaluar la denominada cristalinidad de un material.
En cuanto a la estructura:
Si nos fijamos con detenimiento, en estos gráficos existe siempre una fracción de los
mismos que se repite. Asimismo, los cristales, átomos, iones omoléculas se empaquetan y
dan lugar a motivos que se repiten del orden de 1 Ángstrom = 10-8 cm; a esta
repetitividad, en tres dimensiones, la denominamos red cristalina.
El conjunto que se repite, por translación 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 típico ejemplo de
un compuesto iónico. Las esferas
púrpuras son cationes de sodio, y las
esferas verdes son aniones de cloruro.
Estructura del Diamante.
