La Sociedad Peruana de Física (SOPERFI) es una asociación sin fines de lucro que agrupa a profesionales que se dedican a las Ciencias Físicas en los diferentes campos de la Física Básica y Aplicada.
SOPERFI cumpliendo con el compromiso establecido en la REUNIÓN DE FELASOFI 2003 convoca a los jóvenes peruanos a participar en la OLIMPIADA NACIONAL DE FÍSICA 2008 con los siguientes objetivos:
1. Fomentar entre los jóvenes escolares el interés y gusto por las ciencias y en especial por la Ciencia Física.
2. Identificar talentos entre los estudiantes secundarios, conseguirles apoyo y motivarlos a que conitnuen su camino hacia el estudio e investigación en Física.
Cronograma
Convocatoria: 26 de mayoInscripción hasta el 20 de junio del 2008
Prueba convocatoria taller: 21 de junio del 2008.
Resultados: 23 de junioConvocatoria al taller: 24 de junio
Desarrollo del taller: junio-julio
Prueba de selección del campeón: 26 de julio
Ceremonia de premiación: 02 de agosto
Taller olímpico: agosto – setiembre
INFORMES:SOCIEDAD PERUANA DE FISICA (SOPERFI)Av. Las Camelias 491 of. 403San Isidro. LimaTelefax 222 33 01www.soperfi.org.pe
soperfi@soperfi.org.pe
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lunes, 11 de agosto de 2008
XVII Simposio Peruano de Física
XVII Simposio Peruano de Física - XII Encuentro Peruano de Física - I Congreso Peruano de Física MédicaDel 10 al 16 DE agosto del 2008LIMA
El Simposio Peruano de Física, SPF, es el evento más importante que realiza la Sociedad Peruana de Física (SOPERFI).
Esta actividad la realiza con una periodicidad bienal y en estrecha colaboración con la Escuela de Física de una Universidad Peruana. El primer SPF se realizó en la ciudad de Lima en abril de 1975, en colaboración con la Escuela de Física de la Universidad Nacional de Ingeniería.
Más información AQUI
El Simposio Peruano de Física, SPF, es el evento más importante que realiza la Sociedad Peruana de Física (SOPERFI).
Esta actividad la realiza con una periodicidad bienal y en estrecha colaboración con la Escuela de Física de una Universidad Peruana. El primer SPF se realizó en la ciudad de Lima en abril de 1975, en colaboración con la Escuela de Física de la Universidad Nacional de Ingeniería.
Más información AQUI
http://www.soperfi.org.pe/joomla/index.php?view=article&catid=40%3Asimposio&id=76%3Asimposio2008&option=com_content&Itemid=65
sábado, 9 de agosto de 2008
URANIO Y PLUTONIO
¿Qué es el plutonio?
El plutonio es el elemento químico 94 de la Tabla Periódica. Se descubrió en 1940 por un equipo de científicos que investigaba el comportamiento del uranio en la fisión. Glenn T. Seaborg (Premio Nobel de Química) era el director de este equipo.
Es un metal radiactivo artificial cuyos isótopos impares son fisionables.
· ¿De dónde procede?
El plutonio no existe en la naturaleza. Se produce cuando el combustible nuclear se quema en los reactores nucleares convencionales. El combustible irradiado procedente de los reactores nucleares está formado fundamentalmente por uranio (con un porcentaje del 96%, aproximadamente) y plutonio (con un porcentaje algo inferior al 1%).
La gestión de combustible gastado tiene dos alternativas en la gestión a largo plazo, denominadas ciclo abierto y ciclo cerrado.
El ciclo abierto consiste en considerar que el combustible gastado es un residuo radiactivo de alta actividad desde el momento de su descarga del reactor, teniendo que almacenar el combustible de manera definitiva.
El ciclo cerrado consiste en someter al combustible gastado a un proceso mecánico-químico que permite separar al uranio y plutonio que aun contienen productos de fisión y transuránicos. El uranio y plutonio recuperados se emplean para fabricar nuevo combustible y los productos de fisión y los transuránicos constituyen el residuo de alta actividad. Pero, como se ha separado el plutonio que está presente en cantidades apreciables y tiene una vida muy larga (25.000 años), disminuye el tiempo de confinamiento necesario a sólo 800 años. El proceso mecánico-químico se conoce como reelaboración o reproceso.
· ¿Cuáles son las aplicaciones del plutonio recuperado?
El plutonio es un elemento que tiene fundamentalmente cuatro isótopos – de número másico 239, 240, 241 y 242- de los que únicamente son fisionables por neutrones térmicos los que tienen número impar, 239 y 241, que deben ser considerados como combustibles nucleares. El plutonio producido en los combustibles nucleares se quema en parte durante la estancia de éste en el reactor, contribuyendo a la producción de energía y al inventario de los productos de fisión.
Aunque son datos variables, alrededor del 25% de la energía generada en una central nuclear procede de este plutonio.
En el combustible gastado quedan, por tonelada, entre 7 y 8 kilogramos de plutonio sin quemar. Este plutonio, recuperado en el reproceso, se usa para sustituir el uranio- 235 en el combustible nuclear, fabricando pastillas de óxido de uranio y óxido de plutonio mezclados, que se llama combustible MOX.
· ¿Es peligroso el plutonio?El plutonio es tóxico y radiactivo.
El principal tipo de radiación que emite (radiación alfa) no atraviesa una hoja de papel, es decir, una fina capa de un material puede parar la radiación. Por ejemplo, unos guantes de algodón podrían proteger las manos contra la radiación en la manipulación del plutonio.
· ¿Puede el plutonio provocar cáncer o enfermedades letales?
La peligrosidad del plutonio se debe, en parte, a la radiactividad, pero principalmente a su toxicidad química por tratarse de un elemento pesado, como el plomo. La radiación que emite (alfa) cuando se ha ingerido o inhalado, puede producir cáncer de pulmón (si se ha inhalado) o cánceres de otros tipos según donde esté depositado.
Las dosis letales y sus consecuencias del plutonio inhalado o ingerido son:
Inhalado12 mg. Muerte en 60 días1,9 mg. Muerte en 1 año0,7 mg. Muerte en 3 años
Ingerido0,2 mg. Muerte en más de 15 años
La toxicidad química produce efectos en la salud semejantes a los restantes elementos químicos pesados.
· ¿Es igual el plutonio que puede extraerse del combustible gastado procedente de una central nuclear que el plutonio que se emplea en bombas atómicas?
No. El plutonio que se emplea en la fabricación de las bombas atómicas tiene una concentración en el isótopo plutonio-239 del orden del 90%, mientras que el plutonio que se produce en las centrales nucleares alcanza, como máximo, una concentración del 60%.
· Aspectos legales de salvaguardia del plutonio
La producción, transporte y manipulación de materiales nucleares, incluyendo el combustible gastado que contiene plutonio, está sujeto a una estricta normativa a nivel internacional y nacional.
Tanto el uranio como el plutonio son elementos metálicos muy pesados. Ambos son radioactivos. El uranio es encontrado en la naturaleza como un mineral frecuentemente acompañado por otros, por lo cual es necesario realizar todo un proceso mecánico y químico para purificarlo. Normalmente las primeras etapas de purificación se realizan en la zona del yacimiento. Tal cual encontrado es una mezcla de los isótopos uranio235 (0,7%) y uranio 238 (99,3%). El plutonio, por el contrario, no es un elemento natural, es producido artificialmente en reactores.
IRAN, PAIS PRODUCTOR DE URANIO Y PLUTONIO
La Comunidad Internacional tenía plena razón cuando denunció que Irán estaba, posiblemente, construyendo armas de destrucción masiva y que se encontraba en posibilidad de fabricar una bomba atómica con la producción de uranio y plutonio, como lo señaló en un informe oficial, divulgado el 11 de noviembre de 2003, el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA).El informe presentado en esa fecha a los 35 países miembros del Consejo de Gobernadores la OIEA por parte de su Director General, Mohamed El Baradai, luego que una misión de inspectores realizara durante un mes una visita a las instalaciones y emplazamientos nucleares en Irán, confirmó en buena parte las sospechas.
El mandatario iraní había declarado, el pasado 17 de octubre en la cumbre de la Organización de la Conferencia Islámica (OCI), que su país no fabricaría armas nucleares porque un programa para ello “está descartado”, rectificando las afirmaciones del portavoz del ministerio de Asuntos Exteriores, Hamid Reza Asefi, quien el 28 de septiembre dijo en Teherán, que “Irán no tenía ninguna intención de abandonar su programa nuclear”.
De acuerdo con el informe de la OIEA, Irán reconoció a finales de octubre, en carta que hizo llegar a este organismo de la ONU, que había irradiado uranio con miras a “experiencias de extracción de plutonio”. Esa labor se realizó entre 1988 y 1992 en el Centro de Investigaciones Nucleares de la capital iraní. El plutonio y el uranio son utilizados, precisamente, para la fabricación de bombas atómicas.
El enriquecimiento de uranio es un proceso utilizado en la generación de combustible para plantas de energía nuclear, pero también puede ser empleado para fabricar armas nucleares, según precisó el informe de la OIEA.
Las 10 ciudades con mayor contaminación del mundo
1. Chernobyl (Ucrania). Se produjo el 26 de abril de 1986 en Chernobyl (Ucrania) la peor catástrofe de la industrialización, con las explosiones radioactivas de la central nuclear. Su aire contiene uranio, plutonio y otros metales, así como partículas de radioactividad desde que tuvo lugar la catástrofe nuclear. Se cree que unas 5.5 millones de personas en Bielorusia, Ucrania y Rusia están afectadas por esta central. Todavía se mantiene la zona de exclusión, alrededor de la planta, de 30 km de extensión. El cáncer de tiroides que provoca el iodo radioactivo, es habitual en niños y adolescentes de la zona. Desde 2002 se han detectado unos 4000 casos y se cree que es por la presencia de iodo radioactivo en la leche, componente que ha ingresado en toda la cadena de alimentos de la zona. La exportación de prácticamente todos los productos alimenticios de Chernobyl están prohibidos en todo el mundo.
2. Dzerzhinsk (Rusia). Afecta a unas 300.000 personas. Las fábricas de armamento de los tiempos de la 'Guerra Fría' han dejado su estela en forma de gases y productos químicos orgánicos altamente tóxicos. En Dzerzhinsk se fabricaba gas mostaza y gas sarin. La esperanza de vida para los hombres es de 47 años y para las mujeres de 42. Alrededor de 190 químicos diferentes fueron liberados a las aguas subterráneas. Según la agencia medioambiental local, entre 1930-1998, casi 300.000 toneladas de desperdicios químicos fueron arrojados negligentemente en la ciudad. Si bien no hay fábricas de armamento en la actualidad, otras fábricas donde trabaja la mayor parte de la población siguen eliminando sus desperdicios al medio ambiente. Según el Instituto Blacksmith en el cementerio de la ciudad sólo hay fallecidos menores de 40 años.
3. Haina (República Dominicana). Los restos de una planta de reciclaje de baterías de vehículos, ya clausurada, afectan todavía a una población de 85.000 habitantes. Cuando cerró la fábrica en 1997, se le hicieron exámenes a unos 200 niños del lugar y todos tenían altísimas concentraciones de plomo en la sangre con peligro de daño neuronal permanente. Un estudio realizado por la Universidad de Santo Domingo, destacó que en los habitantes de la zona proliferaban las deformaciones de nacimiento, daño ocular, desórdenes de aprendizaje y personalidad y en algunos casos muerte por envenenamiento con plomo por la actividad de la fábrica.
4. Zabwe (Zambia). Los niños de la segunda ciudad más grande de Zambia registran en su sangre los efectos de un área con altísimos niveles de contaminación debido a las numerosas industrias que la pueblan y de las explotaciones de cobre. Se calcula que la contaminación en esta ciudad afecta a unas
5. La Oroya (Perú). Desde 1922, adultos y niños de esta ciudad minera están expuestos a las emisiones nocivas de una planta de fundición. La planta actualmente propiedad de la Doe Run Corporation (EE.UU.) es responsable de altos niveles de plomo en la sangre encontrado en niños de esa comunidad. También se han encontrado en la zona altas concentraciones de dióxido de azufre, por lo cual la vegetación cercana a la planta ya no existe. En 2004, la planta ha pedido una extensión de la concesión al gobierno del Perú por cuatro años, la cual le ha sido concedida.
6. Linfen (China). Su aire registra óxido de carbono, arsénico y plomo en dosis alarmantes. La ciudad es la principal meca de la industria de carbón del país. Los hospitales locales ven en aumento los casos de bronquitis, neumonía y cáncer de pulmón. También hay altos índices de plomo en sangre, en los niños chinos de la provincia de Shanxi, donde se encuentra la ciudad.
7. Mailuu-Suu (Kirziguistán). La mina de uranio que alberga la ciudad regala a sus habitantes material de desecho con un alto nivel de radioactividad.
8. Norilsk (Rusia). Dióxido de sulfuro y partículas de metales pesados como níquel o cobalto contaminan el aire que respiran 134.000 personas. El aire, dicen los visitantes, huele a sulfuro.
9. Ranipet (India) .Las plantas químicas que pueblan la ciudad han dejado alrededor de un millón y medio de toneladas de residuos durante dos décadas. La esperanza de vida de los adultos apenas alcanza los 40 años.10. Rudnaya Pristan (Rusia) Sus habitantes padecen intoxicaciones frecuentes por partículas de plomo que proceden de diferentes minas.
Enfermedades no diagnosticadas y guerras radiologicas
La experimentación y la utilización de la bomba atómica, y luego de municiones y de blindajes de uranio empobrecido, contaminaron los lugares donde se realizaron los experimentos y los sitios donde se desarrollaron las operaciones bélicas. Nuevas enfermedades afectaron tanto a los soldados de la alianza atlántica como a sus enemigos, así como a la población civil. Mucho tiempo después del restablecimiento de la paz, las radiaciones siguen contaminando a todo el que ve expuesto a ellas. Aunque los gobiernos «occidentales» obstaculizado voluntariamente, y durante el mayor tiempo posible, toda investigación médica en ese campo, una abundante documentación ha ido acumulándose durante años. Hoy publicamos una amplia síntesis en la que Asaf Durakovic hace un balance de los conocimientos actuales sobre esta catástrofe humanitaria. En lo adelante, la forma en que los países de la OTAN hacen la guerra puede matar también a sus propios ciudadanos en tiempo de paz.
La primera guerra del Golfo dejó en el medio ambiente 350 toneladas de uranio empobrecido y en la atmósfera entre 3 y 6 millones de gramos de aerosoles de uranio empobrecido.Sus consecuencias para la salud humana, conocidas bajo el nombre de síndrome de la guerra del Golfo, consisten la aparición de afecciones complejas multiorgánicas progresivas e invalidantes, dolores musculares, afecciones dolorosas del esqueleto y de las articulaciones, dolores de cabeza, afecciones neurosiquiátricas, cambios bruscos de los estados de ánimo, confusión mental, problemas con la vista, problemas para caminar, pérdida de la memoria, linfoadenopatías, pérdida de la capacidad respiratoria, impotencia y alteraciones morfológicas y funcionales del sistema urinario.
Los conocimientos actuales de las causas son totalmente insuficientes. Después de la Operación Anaconda, realizada en Afganistán en 2002, nuestro equipo examinó a la población en las regiones de Jalalabad, Spin Gar, Tora Bora y Kabul y comprobó que los civiles presentaban síntomas similares a los de la guerra del Golfo. Durante 24 horas se recogieron muestras de orina de 8 sujetos que presentaban síntomas y que fueron seleccionados siguiendo los siguientes parámetros:
1. Los síntomas comenzaron poco después de los bombardeos.
2. Las personas se encontraban en la región bombardeada.
3. Manifestaciones clínicas.
Se recogieron muestras entre un grupo de comprobación compuesto de habitantes que no presentaban síntomas en las regiones no bombardeadas. Todas las muestras fueron examinadas para determinar la concentración y la correlación entre cuatro isótopos U234, U235, U236 et U238. Para ello utilizamos un espectómetro de masa multicolector con fuente de ionización por plasma y acoplamiento inductivo. Los primeros resultados de la provincia de Jalalabad probaron que la eliminación de uranio total en la orina era significativamente más importante entre todas las personas expuestas que entre la población no expuesta. El análisis de las correlaciones isotópicas de uranio reveló la presencia de uranio no empobrecido.
LAS BOMBAS ATOMICAS Y NUCLEARES
Hiroshima: 8:15 a.m. del 6 de agosto de 1945
El 6 de agosto de 1945, la ciudad japonesa de Hiroshima, situada en Honshu, la isla principal del Japón, sufrió la devastación, hasta entonces desconocida, de un ataque nuclear. Ese día, cerca de las siete de la mañana, los japoneses detectaron la presencia de aeronaves estadunidenses dirigiéndose al sur del archipiélago; una hora más tarde, los radares de Hiroshima revelaron la cercanía de tres aviones enemigos. Las autoridades militares se tranquilizaron: tan pocos aviones no podrían llevar a cabo un ataque aéreo masivo. Como medida precautoria, las alarmas y radios de Hiroshima emitieron una señal de alerta para que la población se dirigiera a los refugios antiaéreos.
A las 8:15, el bombardero B-29, “Enola Gay”, al mando del piloto Paul W. Tibblets, lanzó sobre Hiroshima a little boy, nombre en clave de la bomba de uranio. Un ruido ensordecedor marcó el instante de la explosión, seguido de un resplandor que iluminó el cielo. En minutos, una columna de humo color gris-morado con un corazón de fuego (a una temperatura aproximada de 4000º C) se convirtió en un gigantesco “hongo atómico” de poco más de un kilómetro de altura. Uno de los tripulantes de “Enola Gay” describió la visión que tuvo de ese momento, acerca del lugar que acaban de bombardear: “parecía como si la lava cubriera toda la ciudad”.
Tokio, localizado a 700 kilómetros de distancia, perdió todo contacto con Hiroshima: hubo un silencio absoluto. El alto mando japonés envió una misión de reconocimiento para informar sobre lo acontecido. Después de tres horas de vuelo, los enviados no podían creer lo que veían: de Hiroshima sólo quedaba una enorme cicatriz en la tierra, rodeada de fuego y humo.
Nagasaki: 11:02 del 9 de agosto de 1945
Después de la explosión sobre Hiroshima, los norteamericanos esperaban la rendición inmediata de Japón. Pero esto no sucedió. El alto mando japonés dio por hecho que los Estados Unidos sólo tenían una bomba atómica y, ya que el daño estaba hecho, se mantuvieron en armas. Sin embargo, esta actitud de los japoneses fue prevista por los estadunidenses y, para demostrar que tenían más bombas y de mayor fuerza destructiva, arrojaron una segunda bomba.
El 9 de agosto, a las 11:02 de la mañana, el espectáculo de la aniquilación nuclear se repitió en Nagasaki, situada en una de las islas menores de Japón llamada Kyushu. El bombardero B-29, “Bock’s Car”, lanzó sobre esa ciudad industrial a fat boy, una bomba de plutonio, con la capacidad de liberar el doble de energía que la bomba de uranio.
Cinco días después, los japoneses se rindieron incondicionalmente ante las fuerzas aliadas. Con ello, la Segunda Guerra Mundial, que empezó en 1939, se dio por terminada.
Tormentas de Fuego
Las bombas nucleares devastaron Hiroshima y Nagasaki. Sin embargo, los efectos del bombardeo sobre cada ciudad no fueron iguales: la situación geográfica de cada lugar influyó sobre el grado de destrucción. En Hiroshima, emplazada sobre un valle, las olas de fuego y radiación se expandieron más rápidamente y a mayor distancia que en Nagasaki, cuya orografía montañosa contuvo la expansión de la destrucción.
Dos kilómetros a la redonda de donde explotaron las bombas, la catástrofe fue absoluta: el fuego y el calor mataron instantáneamente a todos los seres humanos, plantas y animales. En esta zona no permaneció en pie ni una sola edificación y se quemaron además las estructuras de acero de los edificios de concreto. Las ondas expansivas de la explosión hicieron estallar vidrios de ventadas situadas incluso a 8 kilómetros del lugar de la explosión. Los árboles fueron arrancados desde la raíz y quemados por el calor.
En algunas superficies, como los muros de algunos edificios, quedaron plasmadas las “sombras” de carbón de las personas que fueron desintegradas repentinamente por la explosión.
El fuego se apoderó de las ciudades, especialmente de Hiroshima, donde se formó una “tormenta de fuego” con vientos de hasta 60 kilómetros por hora. Había incendios por todas lados. Miles de personas y animales murieron quemados, o bien sufrieron graves quemaduras e incluso heridas por los fragmentos de vidrio y otros materiales que salieron disparados por la explosión. Las tejas de barro de las casas se derritieron y la gran mayoría de las residencias de madera ardieron en llamas. Los sistemas telefónicos y eléctricos quedaron prácticamente arruinados. Se calcula que en Hiroshima desaparecieron cerca de 20 mil edificios y casas, y en Nagasaki quedó destruida el 40% de la ciudad.
Los daños fueron inenarrables, pero la verdadera tragedia fue la pérdida de vidas humanas. Hiroshima, con una población de 350 mil habitantes, perdió instantáneamente a 70 mil y en los siguientes cinco años murieron 70 mil más a causa de la radiación. En Nagasaki, donde había 270 mil habitantes, murieron más de 70 mil antes de que terminara el año y miles más durante los siguientes años. Se calcula que en total murieron cerca de 250 mil personas. La mayoría murió en el acto pero otros yacían retorciéndose en el suelo, clamando en su agonía por el intolerable dolor de sus quemaduras. Quienes lograron escapar milagrosamente de las quemaduras de la onda expansiva, murieron a los veinte o treinta días como consecuencia de los mortales rayos gamma. Generaciones de japoneses debieron soportar malformaciones en sus nacimientos por causa de la radiactividad.
Deambulando como Fantasmas
Según los testimonios de quienes presenciaron la devastación, los sobrevivientes de la explosión parecían fantasmas que deambulaban entre cenizas y humo. Fantasmas sin pelo, pues se les quemó en la explosión, o fantasmas ciegos, que lo último que vieron fue el resplandor nuclear. Como la mayoría de los médicos y enfermeras estaban muertos o heridos, mucha gente herida no tenía a dónde ir, así que permanecían frente al lugar donde estuvo su casa, desolados. La gran mayoría de los habitantes de Hiroshima y Nagasaki estuvieron expuestos a la lluvia radioactiva y las consecuencias de esta exposición sobre sus cuerpos no fueron perceptibles de inmediato, en muchos casos pasaron días, meses y hasta años antes de que es manifestaran los síntomas del daño.
El efecto psicológico inmediato a la destrucción fue la parálisis. La población entró en una especie de inacción. La limpieza de las ciudades y el rescate de cuerpos se organizó en algunos sectores hasta algunas semanas después de la explosión. Otro de los efectos que causó la explosión fue la sensación de terror constante.
FISICA NUCLEAR
Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Es así, como Demócrito formula la teoría de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos (del griego atomos, indivisible).
En 1803 el químico inglés John Dalton propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia. Según Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.
Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrón en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas alrededor del Sol. Hoy día sabemos que la carga positiva del átomo se concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.
El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad de Manchester, bajo la dirección de Ernest Rutherford entre los años 1909 a 1911. El experimento utilizado consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partículas , se dedujo la distribución de la carga eléctrica al interior de los átomos.
En 1803 el químico inglés John Dalton propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia. Según Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.
Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrón en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas alrededor del Sol. Hoy día sabemos que la carga positiva del átomo se concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.
El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad de Manchester, bajo la dirección de Ernest Rutherford entre los años 1909 a 1911. El experimento utilizado consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partículas , se dedujo la distribución de la carga eléctrica al interior de los átomos.
ORBITRON
Orbitron es un sistema de seguimiento satelital, en tiempo real o simulado, para profesionales o aficionados al clima, las comunicaciones o la astronomía. Es gratuito y permite cargar hasta 20.000 satélites al mismo tiempo para su observación y seguimiento.
Y no so lo de satélites, también de naves como la ISS se pueden trackear con este programa, les dejo con la definicion que ponen ellos mismos.
Orbitron es un sistema de seguimiento satelital para radioaficionados y observadores. También es usado por profesionales del clima, usuarios de satélites de comunicaciones y astrónomos aficionados. El programa muestra las posiciones de los satélites en cualquier momento (en tiempo real o simulado). Es gratuito (Cardware) y es probablemente uno de los más simples y poderosos programas de este tipo, de acuerdo a las opiniones de cientos de usuarios de todo el mundo…
Orbitron es un sistema de seguimiento satelital para radioaficionados y observadores. También es usado por profesionales del clima, usuarios de satélites de comunicaciones y astrónomos aficionados. El programa muestra las posiciones de los satélites en cualquier momento (en tiempo real o simulado). Es gratuito (Cardware) y es probablemente uno de los más simples y poderosos programas de este tipo, de acuerdo a las opiniones de cientos de usuarios de todo el mundo…
http://www.stoff.pl/
miércoles, 6 de agosto de 2008
BIBLIOGRAFIA
- www.astrocosmo.cl/anexos/m-ato_bohr.htm
es.wikipedia.org/wiki/Átomo_hidrogenoide
es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo
es.wikipedia.org/wiki/Bombardeos_at%C3%B3micos_sobre_Hiroshima_y_Nagasaki
www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-11.html
LA ECUACION DE SCHRÖDINGER
Podemos generalizar inmediatamente la ecuación de Schrödinger para una partícula libre al caso de una partícula en presencia de un potencial independiente del tiempo V(x). En este caso la energía es
y la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo se puede postular de la siguiente forma
La validez de esta ecuación ha sido confirmada ampliamente mediante los resultados que de ella se desprenden en diversos problemas.Para un problema dado se tiene que proporcionar la forma del potencial V(x). Esto determina la forma particular de la ecuación diferencial que satisface la función de onda.
Una vez resuelta la ecuación de Schrödinger, la función de onda resultante contiene toda la información sobre la partícula.
- Números cuánticos.
En este modelo atómico, se utilizan los mismos números cuánticos que en el modelo de Bohr y con los mismos valores permitidos, pero cambia su significado físico, puesto que ahora hay que utilizar el concepto de orbital.
- Número Cuántico Principal (n)
Significado Físico:
. Energía total del electrón (nivel energético en que se encuentra el electrón).
· Distancia del electrón al núcleo.
Valores Permitidos:
1, 2, 3....
- Número Cuántico Secundario o Azimutal (l)
Significado Físico:
Subnivel energético en donde está el electrón, dentro del nivel determinado por n.
Valores Permitidos:
0, 1, 2, ..., n-1
- Números Cuántico Magnético (ml )
Significado Físico:
Orientación del orbital cuando se aplica un campo magnético externo.
Valores Permitidos:
-l, ..., 0, ..., + l
Estos tres números cuánticos anteriores determinan al orbital.
Estos tres números cuánticos anteriores determinan al orbital.
LOS PRIMEROS MODELOS ATOMICOS
Estructura Atómica
La teoría aceptada hoy es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleón, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa.
El Núcleo Atómico
El núcleo del átomo se encuentra formado por nucleones, los cuales pueden ser de dos clases:
Protones: Partícula de carga eléctrica positiva igual a una carga elemental, y 1,6726 × 10–19 kg. y una masa 1837 veces mayor que la del electron
Neutrones: Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un poco mayor que la del proton
El núcleo más sencillo es el del hidrógeno, formado únicamente por un protón. El núcleo del siguiente elemento en la tabla periódica, el helio, se encuentra formado por dos protones y dos neutrones. La cantidad de protones contenidas en el núcleo del átomo se conoce como número atómico, el cual se representa por la letra Z y se escribe en la parte inferior izquierda del símbolo químico. Es el que distingue a un elemento químico de otro. Según lo descrito anteriormente, el número atómico del hidrógeno es 1 (1H), y el del helio, 2 (2He).
La cantidad total de nucleones que contiene un átomo se conoce como número másico, representado por la letra A y escrito en la parte superior izquierda del símbolo químico. Para los ejemplos dados anteriormente, el número másico del hidrógeno es 1(1H), y el del helio, 4(4He).
Existen también átomos que tienen el mismo número atómico, pero diferente número másico, los cuales se conocen como isótopos. Por ejemplo, existen tres isótopos naturales del hidrógeno, el protio (1H), el deuterio (2H) y el tritio (3H). Todos poseen las mismas propiedades químicas del hidrógeno, y pueden ser diferenciados únicamente por ciertas propiedades físicas.
Otros términos menos utilizados relacionados con la estructura nuclear son los isótonos, que son átomos con el mismo número de neutrones. Los isóbaros son átomos que tienen el mismo número másico.
Debido a que los protones tienen cargas positivas se deberían repeler entre sí, sin embargo, el núcleo del átomo mantiene su cohesión debido a la existencia de otra fuerza de mayor magnitud, aunque de menor alcance conocida como la interacción nuclear fuerte.
Interacciones eléctricas entre protones y electrones
La estabilidad del átomo se debe a la acción de dos fuerzas opuestas que hacen mantenerse a distancia a los electrones del núcleo. Los protones están fuertemente cargados de electricidad positiva y los electrones negativamente. La interacción entre estas partículas hace que los electrones se sientan poderosamente atraídos por la carga eléctrica contraria de los protones, dando como resultado una centrípeta que tiende a atraer a los electrones hacia el núcleo.
La existencia de una fuerza antagónica (fuerza centrífuga), la cual es debida a la increíble velocidad a la que gira el electrón sobre el núcleo, contrarresta a la fuerza de atracción y hace posible que los electrones se mantengan siempre a determinadas distancias del núcleo. El famoso físico danés Niels Bohr, calculó la velocidad a la cual gira el electrón alrededor del núcleo en ¡no menos de siete mil billones de revoluciones por segundo (7 × 1015)!
Lo más maravilloso e increíble del átomo es el hecho de que algo tan sólido y aparentemente estático como una roca esté íntegramente formado por partículas en contínuo movimiento.
Nube electrónica
Alrededor del núcleo se encuentran los electrones que son partículas elementales de carga negativa igual a una carga elemental y con una masa de 9,10 × 10–31 kg.
La cantidad de electrones de un átomo en su estado basal es igual a la cantidad de protones que contiene en el núcleo, es decir, al número atómico, por lo que un átomo en estas condiciones tiene una carga eléctrica neta igual a 0.
A diferencia de los nucleones, un átomo puede perder o adquirir algunos de sus electrones sin modificar su identidad química, transformándose en un ion, una partícula con carga neta diferente de cero.
El concepto de que los electrones se encuentran en órbitas satelitales alrededor del núcleo se ha abandonado en favor de la concepción de una nube de electrones deslocalizados o difusos en el espacio, el cual representa mejor el comportamiento de los electrones descrito por la mecánica cuántica únicamente como funciones de densidad de probabilidad de encontrar un electrón en una región finita de espacio alrededor del núcleo.Ayme
Dimensiones Atómicas
La mayor parte de la masa de un átomo se concentra en el núcleo, formado por los protones y los neutrones, ambos conocidos como nucleones, los cuales son 1836 y 1838 veces más pesados que el electrón respectivamente.
El tamaño o volumen exacto de un átomo es difícil de calcular, ya que las nubes de electrones no cuentan con bordes definidos, pero puede estimarse razonablemente en 1,0586 × 10–10 m, el doble del radio de Bohr para el átomo de hidrógeno. Si esto se compara con el tamaño de un protón, que es la única partícula que compone el núcleo del hidrógeno, que es aproximadamente 1 × 10–15 se ve que el núcleo de un átomo es cerca de 100.000 veces menor que el átomo mismo, y sin embargo, concentra prácticamente el 100% de su masa.
Para efectos de comparación, si un átomo tuviese el tamaño de un estadio, el núcleo sería del tamaño de una canica colocada en el centro, y los electrones, como partículas de polvo agitadas por el viento alrededor de los asientos.
Historia de la Teoría Atómica
El concepto de átomo existe desde la Antigua Grecia propuesto por los filósofos griegos Demócrito, Leucipo y Epicuro, sin embargo, no se generó el concepto por medio de la experimentación sino como una necesidad filosófica que explicara la realidad, ya que, como proponían estos pensadores, la materia no podía dividirse indefinidamente, por lo que debía existir una unidad o bloque indivisible e indestructible que al combinarse de diferentes formas creara todos los cuerpos macroscópicos que nos rodean.
El siguiente avance significativo se realizó hasta en 1773 el químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier postuló su enunciado: "La materia no se crea ni se destruye, simplemente se transforma."; demostrado más tarde por los experimentos del químico inglés John Dalton quien en 1804, luego de medir la masa de los reactivos y productos de una reacción, y concluyó que las sustancias están compuestas de átomos esféricos idénticos para cada elemento, pero diferentes de un elemento a otro.
Luego en 1811 Amedeo Avogadro, físico italiano, postuló que a una temperatura, presión y volumen dados, un gas contiene siempre el mismo número de partículas, sean átomos o moléculas, independientemente de la naturaleza del gas, haciendo al mismo tiempo la hipótesis de que los gases son moléculas poliatómicas con lo que se comenzó a distinguir entre átomos y moléculas.
El químico ruso Dmítri Ivánovich Mendeléyev creó en 1869 una clasificación de los elementos químicos en orden creciente de su masa atómica, remarcando que existía una periodicidad en las propiedades químicas. Este trabajo fue el precursor de la tabla periódica de los elementos como la conocemos actualmente.
La visión moderna de su estructura interna tuvo que esperar hasta el experimento de Rutherford en 1911 y el modelo atómico de Bohr. Posteriores descubrimientos científicos, como la teoría cuántica, y avances tecnológicos, como el microscopio electrónico, han permitido conocer con mayor detalle las propiedades físicas y químicas de los átomos.
Evolución del Modelo Atómico
La concepción del átomo que se ha tenido a lo largo de la historia ha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados en el campo de la física y la química. A continuación se hará una exposición de los modelos atómicos propuestos por los científicos de diferentes épocas. Algunos de ellos son completamente obsoletos para explicar los fenómenos observados actualmente, pero se incluyen a manera de reseña histórica.
Modelo de Dalton
Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1808 por John Dalton. 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.
Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
Sin embargo desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la precencia de los electrones (e-) o protones(p+).
Modelo de Thomson
Modelo atómico de ThomsonArtículo principal: Modelo atómico de Thomson
Luego del descubrimiento del electrón en 1897 por 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).
Detalles del modelo atómico
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; pero dejó sin explicación la existencia de las otras radiaciones
Modelo de Rutherford
Modelo atómico de RutherfordArtículo principal: Modelo atómico 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 de James 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
Modelo atómico de BohrArtículo principal: Modelo atómico 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 no radian energía (luz) mientras permanezcan en orbitas estables.
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 energia (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. Bohr no puede explicar la existencia de orbitas estables y para la condición de cuantización. Bohr encontró que el momento angular del electrón es h/2π por un método que no puede justificar
Modelo de Schrödinger: Modelo Actual
Densidad de probabilidad de ubicación de un electrón para los primeros niveles de energía.
Artículo principal: Modelo atómico de Schrödinger
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. La gráfica siguiente muestra los orbitales para los primeros niveles de energía disponibles en el átomo de hidrógeno y oxígeno.
La teoría aceptada hoy es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleón, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa.
El Núcleo Atómico
El núcleo del átomo se encuentra formado por nucleones, los cuales pueden ser de dos clases:
Protones: Partícula de carga eléctrica positiva igual a una carga elemental, y 1,6726 × 10–19 kg. y una masa 1837 veces mayor que la del electron
Neutrones: Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un poco mayor que la del proton
El núcleo más sencillo es el del hidrógeno, formado únicamente por un protón. El núcleo del siguiente elemento en la tabla periódica, el helio, se encuentra formado por dos protones y dos neutrones. La cantidad de protones contenidas en el núcleo del átomo se conoce como número atómico, el cual se representa por la letra Z y se escribe en la parte inferior izquierda del símbolo químico. Es el que distingue a un elemento químico de otro. Según lo descrito anteriormente, el número atómico del hidrógeno es 1 (1H), y el del helio, 2 (2He).
La cantidad total de nucleones que contiene un átomo se conoce como número másico, representado por la letra A y escrito en la parte superior izquierda del símbolo químico. Para los ejemplos dados anteriormente, el número másico del hidrógeno es 1(1H), y el del helio, 4(4He).
Existen también átomos que tienen el mismo número atómico, pero diferente número másico, los cuales se conocen como isótopos. Por ejemplo, existen tres isótopos naturales del hidrógeno, el protio (1H), el deuterio (2H) y el tritio (3H). Todos poseen las mismas propiedades químicas del hidrógeno, y pueden ser diferenciados únicamente por ciertas propiedades físicas.
Otros términos menos utilizados relacionados con la estructura nuclear son los isótonos, que son átomos con el mismo número de neutrones. Los isóbaros son átomos que tienen el mismo número másico.
Debido a que los protones tienen cargas positivas se deberían repeler entre sí, sin embargo, el núcleo del átomo mantiene su cohesión debido a la existencia de otra fuerza de mayor magnitud, aunque de menor alcance conocida como la interacción nuclear fuerte.
Interacciones eléctricas entre protones y electrones
La estabilidad del átomo se debe a la acción de dos fuerzas opuestas que hacen mantenerse a distancia a los electrones del núcleo. Los protones están fuertemente cargados de electricidad positiva y los electrones negativamente. La interacción entre estas partículas hace que los electrones se sientan poderosamente atraídos por la carga eléctrica contraria de los protones, dando como resultado una centrípeta que tiende a atraer a los electrones hacia el núcleo.
La existencia de una fuerza antagónica (fuerza centrífuga), la cual es debida a la increíble velocidad a la que gira el electrón sobre el núcleo, contrarresta a la fuerza de atracción y hace posible que los electrones se mantengan siempre a determinadas distancias del núcleo. El famoso físico danés Niels Bohr, calculó la velocidad a la cual gira el electrón alrededor del núcleo en ¡no menos de siete mil billones de revoluciones por segundo (7 × 1015)!
Lo más maravilloso e increíble del átomo es el hecho de que algo tan sólido y aparentemente estático como una roca esté íntegramente formado por partículas en contínuo movimiento.
Nube electrónica
Alrededor del núcleo se encuentran los electrones que son partículas elementales de carga negativa igual a una carga elemental y con una masa de 9,10 × 10–31 kg.
La cantidad de electrones de un átomo en su estado basal es igual a la cantidad de protones que contiene en el núcleo, es decir, al número atómico, por lo que un átomo en estas condiciones tiene una carga eléctrica neta igual a 0.
A diferencia de los nucleones, un átomo puede perder o adquirir algunos de sus electrones sin modificar su identidad química, transformándose en un ion, una partícula con carga neta diferente de cero.
El concepto de que los electrones se encuentran en órbitas satelitales alrededor del núcleo se ha abandonado en favor de la concepción de una nube de electrones deslocalizados o difusos en el espacio, el cual representa mejor el comportamiento de los electrones descrito por la mecánica cuántica únicamente como funciones de densidad de probabilidad de encontrar un electrón en una región finita de espacio alrededor del núcleo.Ayme
Dimensiones Atómicas
La mayor parte de la masa de un átomo se concentra en el núcleo, formado por los protones y los neutrones, ambos conocidos como nucleones, los cuales son 1836 y 1838 veces más pesados que el electrón respectivamente.
El tamaño o volumen exacto de un átomo es difícil de calcular, ya que las nubes de electrones no cuentan con bordes definidos, pero puede estimarse razonablemente en 1,0586 × 10–10 m, el doble del radio de Bohr para el átomo de hidrógeno. Si esto se compara con el tamaño de un protón, que es la única partícula que compone el núcleo del hidrógeno, que es aproximadamente 1 × 10–15 se ve que el núcleo de un átomo es cerca de 100.000 veces menor que el átomo mismo, y sin embargo, concentra prácticamente el 100% de su masa.
Para efectos de comparación, si un átomo tuviese el tamaño de un estadio, el núcleo sería del tamaño de una canica colocada en el centro, y los electrones, como partículas de polvo agitadas por el viento alrededor de los asientos.
Historia de la Teoría Atómica
El concepto de átomo existe desde la Antigua Grecia propuesto por los filósofos griegos Demócrito, Leucipo y Epicuro, sin embargo, no se generó el concepto por medio de la experimentación sino como una necesidad filosófica que explicara la realidad, ya que, como proponían estos pensadores, la materia no podía dividirse indefinidamente, por lo que debía existir una unidad o bloque indivisible e indestructible que al combinarse de diferentes formas creara todos los cuerpos macroscópicos que nos rodean.
El siguiente avance significativo se realizó hasta en 1773 el químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier postuló su enunciado: "La materia no se crea ni se destruye, simplemente se transforma."; demostrado más tarde por los experimentos del químico inglés John Dalton quien en 1804, luego de medir la masa de los reactivos y productos de una reacción, y concluyó que las sustancias están compuestas de átomos esféricos idénticos para cada elemento, pero diferentes de un elemento a otro.
Luego en 1811 Amedeo Avogadro, físico italiano, postuló que a una temperatura, presión y volumen dados, un gas contiene siempre el mismo número de partículas, sean átomos o moléculas, independientemente de la naturaleza del gas, haciendo al mismo tiempo la hipótesis de que los gases son moléculas poliatómicas con lo que se comenzó a distinguir entre átomos y moléculas.
El químico ruso Dmítri Ivánovich Mendeléyev creó en 1869 una clasificación de los elementos químicos en orden creciente de su masa atómica, remarcando que existía una periodicidad en las propiedades químicas. Este trabajo fue el precursor de la tabla periódica de los elementos como la conocemos actualmente.
La visión moderna de su estructura interna tuvo que esperar hasta el experimento de Rutherford en 1911 y el modelo atómico de Bohr. Posteriores descubrimientos científicos, como la teoría cuántica, y avances tecnológicos, como el microscopio electrónico, han permitido conocer con mayor detalle las propiedades físicas y químicas de los átomos.
Evolución del Modelo Atómico
La concepción del átomo que se ha tenido a lo largo de la historia ha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados en el campo de la física y la química. A continuación se hará una exposición de los modelos atómicos propuestos por los científicos de diferentes épocas. Algunos de ellos son completamente obsoletos para explicar los fenómenos observados actualmente, pero se incluyen a manera de reseña histórica.
Modelo de Dalton
Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1808 por John Dalton. 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.
Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
Sin embargo desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la precencia de los electrones (e-) o protones(p+).
Modelo de Thomson
Modelo atómico de ThomsonArtículo principal: Modelo atómico de Thomson
Luego del descubrimiento del electrón en 1897 por 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).
Detalles del modelo atómico
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; pero dejó sin explicación la existencia de las otras radiaciones
Modelo de Rutherford
Modelo atómico de RutherfordArtículo principal: Modelo atómico 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 de James 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
Modelo atómico de BohrArtículo principal: Modelo atómico 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 no radian energía (luz) mientras permanezcan en orbitas estables.
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 energia (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. Bohr no puede explicar la existencia de orbitas estables y para la condición de cuantización. Bohr encontró que el momento angular del electrón es h/2π por un método que no puede justificar
Modelo de Schrödinger: Modelo Actual
Densidad de probabilidad de ubicación de un electrón para los primeros niveles de energía.
Artículo principal: Modelo atómico de Schrödinger
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. La gráfica siguiente muestra los orbitales para los primeros niveles de energía disponibles en el átomo de hidrógeno y oxígeno.
FISICA ATOMICA
La física atómica estudia las propiedades y el comportamiento de los átomos. John Dalton (1766-1844), generalmente reconocido como el fundador de la teoría atómica de la materia, pese a que el atomismo tuvo continuados exponentes desde el tiempo de Demócrito. Dalton dio a la teoría contenido científico sólido y la transformó así en la base de la física y de la química. Los átomos de un elemento, dijo, son iguales pero el átomo de un elemento difiere del átomo de otro. Creyó que los átomos eran indivisibles.
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