¿Cómo es realmente un ÁTOMO? La evolución de la teoría atómica
Summary
TLDREl script explora la evolución de los modelos atómicos desde la teoría atómica de Dalton hasta el modelo cuántico actual. Se narra la historia de científicos como Thompson, Rutherford y Bohr, y sus contribuciones al entendimiento del núcleo atómico y los electrones. El video también destaca la importancia de la teoría cuántica y cómo la dualidad onda-partícula de la materia influye en la descripción de los orbitales atómicos, lo que ayuda a predecir el comportamiento y la reactividad química de los elementos.
Takeaways
- 🌟 La teoría atómica es fundamental para entender la estructura y el comportamiento de los átomos, y es base de la mayoría de los avances científicos posteriores.
- 🔬 John Dalton propuso la teoría atómica moderna en 1804, estableciendo que todo está compuesto por átomos indivisibles e indestructibles, y que los átomos de un mismo elemento son idénticos.
- 💡 Joseph John Thompson descubrió el electrón y propuso el modelo del átomo conocido como 'pudín de ciruela', donde los electrones están incrustados en una matriz de carga positiva.
- 🌐 Ernest Rutherford, con sus experimentos de la capa de oro, descubrió que la carga positiva del átomo está concentrada en un núcleo pequeño y denso, lo que desafió el modelo del pudín de ciruela.
- 🚀 Niels Bohr, influenciado por la teoría cuántica de Max Planck, propuso un modelo atómico que incluía órbitas estacionarias para los electrones, lo que ayudó a explicar fenómenos como el efecto fotoeléctrico.
- 🌌 El modelo de Bohr, aunque útil, es incompleto y fue superado por el modelo mecánico cuántico, que describe el comportamiento de los electrones como ondas y no como partículas clásicas.
- 🔬 La ecuación de Schrödinger permite resolver la ecuación de onda para obtener funciones de onda que describen el comportamiento de los electrones en los orbitales atómicos.
- 🌐 Los orbitales atómicos son espacios en los que es altamente probable encontrar a un electrón, y son clave para entender la reactiviy de los elementos y su disposición en la tabla periódica.
- 🔬 La ciencia evoluciona constantemente, y los modelos atómicos han ido cambiando a medida que se han desarrollado nuevas teorías y experimentos que mejoran nuestra comprensión del átomo.
- 🌟 La comprensión del átomo y su estructura sigue siendo un campo de investigación activa, y es importante reconocer que nuestra comprensión puede seguir evolucionando y cambiando en el futuro.
Q & A
¿Qué frase habría salvado Richard Feynman en caso de una catástrofe que perdiera todo conocimiento científico?
-Richard Feynman habría salvado la frase 'Todas las cosas están hechas de partículas pequeñas en constante movimiento que se atraen y se repelen entre sí', refiriéndose a los átomos y la teoría atómica.
¿Qué es la teoría atómica y por qué es fundamental para el conocimiento científico?
-La teoría atómica es un conjunto de principios que describen la composición de la materia en términos de átomos, que son indivisibles y en constante movimiento. Es fundamental porque permite explicar muchos fenómenos y es la base de casi todo el conocimiento científico posterior.
¿Qué modelo atómico propuso John Dalton y cuáles eran sus cinco principios?
-John Dalton propuso un modelo atómico que se basaba en cinco principios: 1) Todo está compuesto por átomos indivisibles e indestructibles. 2) Los átomos de un elemento químico son idénticos. 3) Los átomos de diferentes elementos varían en tamaño y masa. 4) Los compuestos químicos son combinaciones de números enteros de átomos. 5) Las reacciones químicas son el resultado de reordenar átomos.
¿Qué descubrió Joseph John Thompson y cómo afectó su descubrimiento a la teoría atómica?
-Joseph John Thompson descubrió el electrón a través de sus experimentos con tubos de rayos catódicos. Su descubrimiento afectó la teoría atómica al proporcionar evidencia de que los átomos están compuestos por partículas subatómicas con carga negativa, lo que llevó a la teoría de los 'corpúsculos' o electrones.
¿Cuál fue el modelo atómico propuesto por Ernest Rutherford y cómo lo diferencia del modelo de Thompson?
-Ernest Rutherford propuso el modelo atómico planetario, que consistía en un núcleo donde se concentra toda la carga positiva del átomo, con electrones orbitando alrededor de este núcleo. Esto se diferencia del modelo de Thompson, que sugería una distribución uniforme de carga positiva con electrones incrustados.
¿Qué fenómenos no podía explicar el modelo atómico clásico y cómo la teoría cuántica ayudó a resolverlos?
-El modelo atómico clásico no podía explicar por qué los electrones en órbita no colapsaban en el núcleo emitiendo radiación electromagnética. La teoría cuántica, con la introducción de la energía cuantizada y la idea de que los electrones solo pueden estar en órbitas específicas, ayudó a resolver estos fenómenos.
¿Qué modelo atómico propuso Niels Bohr y cómo cambió nuestra comprensión del comportamiento de los electrones?
-Niels Bohr propuso un modelo atómico que incluía la teoría cuántica, sugiriendo que los electrones solo pueden ocupar órbitas específicas y estacionarias, y que solo pueden cambiar de órbita absorbiendo o emitiendo energía en forma de fotónes. Esto cambió nuestra comprensión del comportamiento de los electrones al introducir la idea de energías discretas y transiciones electrónicas.
¿Qué es la ecuación de Schrödinger y cómo se relaciona con el modelo atómico cuántico?
-La ecuación de Schrödinger es una ecuación de onda que describe cómo se comportan los electrones en un átomo. Resolviendo esta ecuación se obtienen las funciones de onda que definen los orbitales atómicos, que son esferas en las que es altamente probable encontrar a un electrón, formando así el modelo atómico cuántico.
¿Cómo los modelos atómicos han evolucionado a lo largo del tiempo y qué nos enseñan sobre la naturaleza de la ciencia?
-Los modelos atómicos han evolucionado desde la teoría de Dalton, pasando por los modelos de Thompson, Rutherford, Bohr, hasta el modelo cuántico de Schrödinger. Esto nos enseña que la ciencia es un proceso continuo de descubrimiento y adaptación, donde los modelos se refinan o reemplazan según nuevos hallazgos y teorías.
¿Qué es el principio de exclusión de Pauli y cómo se relaciona con el modelo atómico?
-El principio de exclusión de Pauli establece que no pueden existir dos electrones en el mismo estado cuántico, lo que significa que en una misma órbita atómica no pueden estar más de dos electrones con spins opuestos. Esto se relaciona con el modelo atómico al determinar cómo se distribuyen los electrones en los orbitales.
¿Cómo la función de onda de Schrödinger nos ayuda a entender el comportamiento de los electrones en un átomo?
-La función de onda de Schrödinger, al ser una solución a su ecuación de onda, nos proporciona información sobre la probabilidad de encontrar un electrón en un punto específico en el espacio. Esto nos ayuda a entender cómo se distribuyen los electrones en torno al núcleo y a predecir sus propiedades y comportamientos.
Outlines
🔬 La Teoría Atómica y su Evolución
Este párrafo introduce la importancia de la teoría atómica y su relevancia para explicar fenómenos científicos. Se menciona la pregunta histórica a Richard Feynman sobre la frase que salvaría en caso de una catástrofe, a lo que respondió mencionando los átomos y su movimiento constante. La sección también aborda la evolución de los modelos atómicos, desde Dalton, Thompson, Rutherford hasta el modelo cuántico, y destaca la importancia de la teoría atómica para el entendimiento de conceptos como la presión de gases o la construcción de tecnologías avanzadas.
👨🔬 John Dalton y su Teoría Atómica
Se narra cómo John Dalton, basándose en observaciones experimentales y en el trabajo previo de Lavoisier y Proust, formuló su teoría atómica en 1804. Dalton propuso cinco puntos fundamentales: los átomos son indivisibles e indestructibles, los átomos de un mismo elemento son idénticos, los átomos de elementos diferentes varían en tamaño y masa, los compuestos químicos son combinaciones de átomos en números enteros y las reacciones químicas son reordenamientos de átomos. La teoría de Dalton estableció las bases para el avance posterior en la ciencia química.
🔭 Descubrimiento del Electrón por J.J. Thomson
Este párrafo relata el trabajo de Joseph John Thomson y su descubrimiento del electrón a través de experimentos con tubos de rayos catódicos. Thomson observó que los rayos se desviaban en presencia de campos eléctricos y magnéticos, lo que le permitió concluir que estaban compuestos por partículas con carga negativa. Sus hallazgos llevaron a la teoría de los 'corpúsculos', precursores de los electrones, y al modelo del átomo conocido como 'pudín de ciruela', donde los electrones estarían dispersos en una matriz de carga positiva.
🌌 Ernest Rutherford y el Modelo Planetario del Átomo
Se describe el trabajo de Ernest Rutherford, quien desafió el modelo 'pudín de ciruela' de Thomson con sus experimentos de la 'capa de oro'. Al dirigir rayos alfa a una delgada capa de oro, Rutherford observó que muchos rayos se desviaban en ángulos grandes, lo que indicaba que la carga positiva del átomo estaba concentrada en un núcleo pequeño y denso. Esto llevó a la propuesta del modelo planetario, donde los electrones orbitan alrededor de un núcleo central cargado positivamente.
🌀 Niels Bohr y la Teoría Cuántica del Átomo
Este párrafo explica cómo Niels Bohr, influenciado por la teoría cuántica de Max Planck, desarrolló un modelo atómico que incorporaba la cuantización de la energía. Bohr propuso que los electrones orbitan en órbitas discretas y estacionarias alrededor del núcleo, y que solo pueden absorber o emitir energía en cantidades específicas al saltar de una órbita a otra, lo que se manifiesta como radiación electromagnética. Este modelo fue crucial para entender fenómenos como el efecto fotoeléctrico y fue un paso importante hacia el modelo atómico cuántico actual.
🚀 El Modelo Cuántico del Átomo y la Función de Onda
El párrafo final abarca el modelo cuántico del átomo, donde se reconoce la dualidad onda-partícula de la materia y se introduce la función de onda para describir el comportamiento de los electrones. Se resalta que el modelo de Bohr, aunque útil, es obsoleto en comparación con el modelo cuántico que utiliza la ecuación de Schrödinger para predecir la probabilidad de encontrar un electrón en un área determinada, conocida como orbital. Los orbitales son fundamentales para entender la química y la tabla periódica de los elementos, y representan el estado actual de conocimiento sobre la estructura atómica.
🎥 Conclusión y Promesa de un Próximo Vídeo
Este párrafo concluye el script con un toque humorístico, prometiendo un próximo video sobre un tema más ligero, sugiriendo que el contenido será 'muy chulo'. El autor reflexiona sobre la naturaleza de la ciencia y cómo la comprensión del átomo ha evolucionado a lo largo del tiempo, admitiendo la incertidumbre inherente en el proceso científico y la posibilidad de que nuestra comprensión del átomo continúe cambiando.
Mindmap
Keywords
💡Cataclismo
💡Teoría atómica
💡Modelos atómicos
💡Electrones
💡Núcleo atómico
💡Teoría cuántica
💡Función de onda
💡Orbitales atómicos
💡Ecuación de Schrödinger
💡Principio de exclusión de Pauli
Highlights
La frase clave que Richard Feynman consideraría salvar en caso de cataclismo es 'todas las cosas están hechas de partículas pequeñas en constante movimiento que se atraen y se repelen entre sí', refiriéndose a los átomos y la teoría atómica.
La teoría atómica es fundamental para explicar fenómenos como la presión de gases, cambios de fase y la construcción de dispositivos electrónicos.
John Dalton propuso la teoría atómica moderna basada en observaciones experimentales y la ley de conservación de masa de Lavoisier y la ley de proporciones constantes de Proust.
Dalton formuló cinco principios fundamentales de la teoría atómica, incluyendo que los átomos son indivisibles y que los compuestos químicos son combinaciones de átomos en números enteros.
Joseph John Thompson descubrió el electrón a través de experimentos con tubos de rayos catódicos, lo que llevó a la teoría de los corpúsculos dentro de los átomos.
Thompson propuso el modelo del átomo conocido como 'pudín de ciruela', donde los electrones están incrustados en una matriz de carga positiva.
Ernest Rutherford rebatió el modelo del 'pudín de ciruela' con experimentos que demostraron que la carga positiva está concentrada en un núcleo central del átomo.
Rutherford y Hans Geiger diseñaron los experimentos de la 'capa de oro', que revelaron la existencia del núcleo atómico.
Niels Bohr, bajo la supervisión de Rutherford, propuso un modelo atómico que incluía las ideas de la teoría cuántica y la energía cuantizada de Max Planck.
Bohr teorizó que los electrones solo pueden estar en órbitas específicas y que las transiciones entre ellas involucran la absorción o emisión de energía en forma de radiación electromagnética.
El modelo de Bohr ayudó a explicar el efecto fotoeléctrico y predecir el comportamiento de los electrones en átomos de hidrógeno.
El modelo mecánico cuántico, propuesto por Erwin Schrödinger, describe el comportamiento de los electrones como ondas y utiliza la ecuación de Schrödinger para encontrar funciones de onda.
La dualidad onda-partícula de la materia, sugerida por Louis de Broglie, fue fundamental para el desarrollo del modelo cuántico.
Los orbitales atómicos son espacios de probabilidad donde es altamente probable encontrar a un electrón, descritos por las soluciones de la ecuación de Schrödinger.
El principio de exclusión de Pauli establece que un orbital solo puede contener dos electrones con spins opuestos.
El modelo cuántico ayuda a predecir la reactividad química de los elementos y su orden en la tabla periódica.
La evolución de los modelos atómicos demuestra la naturaleza dinámica de la ciencia, que se basa en la revisión y actualización de teorías según nuevos hallazgos.
La comprensión del átomo ha cambiado significativamente a lo largo del tiempo, y el modelo actual sigue siendo objeto de investigación y posible refinamiento.
Transcripts
si en caso de cataclismo se perdiera
todo el conocimiento científico y
solamente pudieras salvar una frase para
las siguientes generaciones que poblaran
la tierra cuál sería en 1961 un alumno
de pregrado en caltech le hizo a Richard
feinmann esta misma pregunta En una
conferencia el físico respondió que la
frase que él salvaría es todas las cosas
están hechas de partículas pequeñas en
constante movimiento que se atraen y se
repelen entre sí estaba hablando por
supuesto de los átomos y de la teoría
atómica antes de nada recordaros que
estáis viendo Sainz matters y yo soy Ana
morales y este vídeo está patrocinado
por la universitat politécnica de
valencia la upv en la que ahora podéis
cursar un montón de grados y másters muy
interesantes dicho esto vamos a hablar
de la teoría atómica y de la evolución
del modelo del átomo la razón por la que
feinmann respondió que lo primero que
deberíamos salvar del conocimiento es la
teoría atómica es que hay muchísimas
cosas que podemos explicar en términos
de átomos A qué velocidad van cuántos
hay cómo están colocados Es respondiendo
a este tipo de preguntas que podemos
hablar de presión de gases de cambios de
fase o de condiciones atmosféricas y que
podemos construir cosas como bombillas
motores y teléfonos móviles por eso y
por muchas cosas más quiero que hagamos
un pequeño viaje a través de las
diferentes teorías que han intentado
explicar qué es y cómo funciona un átomo
los modelos atómicos de Dalton Thompson
Rutherford y el modelo mecánico cuántico
que es el concepto de átomo vigente hoy
en día
[Aplausos]
[Música]
empezamos nuestro viaje en el New
College Manchester que se convertiría en
lo que más tarde se conocería como el
Harris Manchester College fue allí donde
el físico químico y meteorólogo inglés
John Dalton propuso una formulación
moderna de la teoría atómica por primera
vez Dalton pudo construir su teoría
gracias a una serie de observaciones
experimentales basadas en el anterior
trabajo de Antonio Lavoisier y Joseph
dos químicos franceses famosos por sus
leyes de conservación de masa y de
proporciones constantes por un lado
Antón Lavoisier descubrió que la masa de
los elementos químicos al principio de
una reacción Siempre es igual a la masa
de los productos finales de la reacción
siempre que hablemos de un sistema
estanco Por ejemplo si se hace
reaccionar gas metano con oxígeno un
proceso que llamamos combustión los
productos de la reacción eran dióxido de
carbono y agua y la masa de estos
productos era la misma que la de los
reactivos iniciales
observación dio lugar a que lo formulaba
lo que se conoce como ley de
conservación de masa por otro lado
cuando Joseph Bruce hacía reaccionar un
elemento con oxígeno el contenido de
oxígeno del producto final estaba fijado
en uno o dos valores y en algunos casos
más pero el producto final nunca tenía
un contenido de oxígeno al azar por
ejemplo el producto de hacer reaccionar
hierro con oxígeno siempre contenía o
bien un 27% de oxígeno o bien un 48%. Si
en lugar de hierro usaba cobre Entonces
el producto tenía un 18 o un 25% de
oxígeno Bruce concluyó basándose en
estas observaciones que los elementos se
combinan entre sí en proporciones
constantes y definidas Esta es la ley de
preposiciones constantes de prust piensa
que para aquel entonces no existía aún
el concepto de estequiometría para
explicar la ley de conservación de masa
y la ley de proporciones constantes
entre otras observaciones John Dalton
formuló en 1804 una teoría que se
reunificaría todas estas ideas bajo
cinco directrices que reciben el nombre
de teoría atómica 1 todo está compuesto
por átomos que son indivisibles
indestructibles dos todos los átomos de
un elemento químico son idénticos 3 los
átomos de diferentes elementos químicos
varían en tamaño y masa 4 los compuestos
químicos son combinaciones de números
enteros de átomos y 5 una reacción
química es el resultado de reordenar
átomos para Dalton el mundo estaba
formado por pequeñas piezas como estas
bolitas que podrían combinarse con otras
piezas para formar compuestos lo cual
explica que se conserve la masa porque
los átomos al principio de la reacción
son los mismos que hay al final además
las piezas no se podían combinar
arbitrariamente ya que por ejemplo un
átomo de carbono solo se podía combinar
con un átomo de oxígeno o con dos átomos
de oxígeno pero no con uno y medio
Porque no es un número entero la
presentación de la teoría atómica fue
uno de más importantes de la historia de
la ciencia porque asienta las bases de
casi todo lo que vino después sin
embargo igual te habrás fijado en que
esta teoría tiene un par de errores que
más tarde hemos tenido que revisar y
modificar esto es más que normal y
necesario porque el conocimiento se
construye y evoluciona a través de las
generaciones porque tenemos tecnologías
más punteras y porque la humanidad
avanza socialmente y tenemos que revisar
lo que hemos hecho con anterioridad para
poder adaptarlo a los experimentos y
conclusiones modernas
nuestra siguiente parada Cambridge Reino
Unido nos lleva a hablar del que
posiblemente sea uno de los científicos
más brillantes que ha habido jamás ser
Joseph John Thompson fue Thompson quien
descubrió lo que más tarde se conocería
como electrón y fueron sus experimentos
con tubos de rayos catódicos los que lo
llevaron a escribir estas conclusiones
en abril de 1897 un tubo de rayos
catódicos que es un tubo de vidrio
sellado en el que se ha hecho el vacío
es decir el que se ha extraído todo el
aire del interior vale o la mayoría de
partículas al menos porque él vacía
absoluto aún no se ha conseguido en uno
de los extremos del tubo se coloca un
cátodo que es un material conductor del
que emana corriente eléctrica y un ánodo
que es un material conductor que recibe
corriente eléctrica al aplicar un
voltaje un rayo de partículas fluye del
cátodo al arroz este Rayo católico viaja
hasta el final del tubo de vidrio que
está revestido de un material
fosforescente que brilla cuando las
partículas de nuestro Rayo impactan
contra él de esta forma podemos detectar
un rayo catódico con un tubo de vidrio y
un voltaje aplicado sin embargo De qué
está hecho un rayo catódico qué
partículas son las que se desprenden del
cátodo son átomos o qué son Thompson
comprobó que al colocar dos placas
cargadas negativa y positivamente
alrededor del Rayo católico el Rayo se
desviaba alejándose de la placa negativa
y acercándose a la positiva esto
significaba que el Rayo catódico estaba
compuesto por partículas cargadas
negativamente pues las cargas iguales se
repelen y las opuestas se atraen el
físico añadió además dos imanes a cada
lado del Rayo y observó que el campo
magnético generado por estos también lo
desviaba este resultado le permitió
calcular la ratio carga masa de las
partículas que conformaban el Rayo
católico y Consecuentemente comprobar
que la masa de dichas partículas era
aproximadamente mil veces más pequeña
que la masa teórica de los átomos lo más
impactante fue que al cambiar el
material del cátodo los resultados eran
completamente idénticos es decir que ya
podía salir este rayo de partículas
despedido de un cátodo de plata como de
uno de hierro como de uno de cobre que
la masa y la carga negativa de las
partículas era exactamente la misma fue
este experimento el que le llevó a
concluir su teoría de los corpúsculos
que ahora llamamos electrones y dice así
uno los rayos catódicos están compuestos
por partículas cargadas dos estas
partículas corpúsculos son componentes
de los átomos 3 los corpúsculos que
constituyen los átomos de todos los
elementos son idénticos 4 estos
corpúsculos son los únicos componentes
de los átomos integrados en una matriz
si bien estas hipótesis fueron
controversiales en su momento tras años
de investigación las aceptamos casi
todas a excepción de la última Y es que
Thomson creía que los átomos estaban
compuestos por una matriz cargada
positivamente a la que podríamos Llamar
sopa en la cual estaban integrados los
corpúsculos con carga negativa este fue
el primer modelo de átomo que
incorporaba la existencia de los
electrones y se conoce comúnmente como
el modelo del pudin de ciruela
[Música]
nuestro viaje nos lleva a hablar de
Ernest Rutherford también en Manchester
este físico inglés nacido en Nueva
Zelanda fue el padre de la física
nuclear y la enciclopedia británica lo
considera el mejor experimentalista
después de Michael faraday descubrió los
conceptos de semivira radioactiva
partículas Alfa y partículas Beta sin
embargo lo que nos concierne ahora mismo
es su visión del átomo y sus componentes
y cómo logró rebatir el modelo del Putin
de ciruela de Thompson Rutherford se
preguntaba si había alguna forma de
determinar la distribución de carga que
hay en los átomos la presencia de los
electrones era Ya casi indiscutible pero
estaban realmente incrustados en una
matriz de carga positiva o no con esta
pregunta en mente Rutherford diseñó
junto con
hansen una serie de experimentos para
poder determinar la distribución de la
carga dentro del átomo comúnmente
llamados experimentos guyer marchen o
experimentos de la capa de oro de
Rutherford resulta que las partículas
Alfa que son partículas minúsculas
cargadas positivamente de hecho
constituidas dos protones y dos
neutrones Aunque Rutherford y Compañía
esto aún no lo supieran se pueden
generar en masa en un rayo de partículas
Alfa Rutherford y marchen dirigieron uno
de estos rayos hacia una capa de oro
extremadamente fina dentro de una
cápsula revestida con un material
fosforescente algo parecido al tubo de
rayos catódicos de Thomson pero con un
rayo de partículas Alfa que tienen mucha
más masa y viajan más rápidamente que
los electrones la hipótesis era la
siguiente si el modelo del pudín de
ciruela de Thomson era correcto las
partículas Alfa deberían atravesar los
átomos Porque tanto la carga positiva
como la negativa de estos estaría bien
distribuida en todo el volumen del átomo
si por el contrario los rayos Alfa se
desviaban esto querría decir según los
cálculos de nuestros físicos que la
carga positiva está acumulada en un
punto Cuanto más concentrada está la
carga más potente Es simplemente
efectivamente el resultado evidenció que
la trayectoria de los rayos Alfa se
desviaba cuando estos impactan contra
los átomos de un material el oro en este
caso no solamente se desviaron en
diversos ángulos sino que algunos
Incluso efectuaron un cambio de sentido
volviendo de nuevo al lugar donde se
habían generado la fuente de partículas
Alfa esto significaba entonces que la
carga positiva del átomo estaba
concentrada en un punto central de este
lo que Rutherford llamaría el núcleo
Fíjate que el padre de la física nuclear
descubrió el núcleo casualidad pues no
claro el modelo que es ruteford propuso
consistía en un núcleo donde toda la
carga positiva del átomo estaba
concentrada y una esfera donde los
electrones podían moverse libremente
atados a este núcleo por las fuerzas
electrostáticas que atraen a las cargas
negativas y a las positivas entre sí
algo parecido a como los planetas
orbitan alrededor del sol por tanto el
modelo de Rutherford a veces conocido
como el modelo Planetario quedaría así
uno el átomo es en su mayoría espacio
vacío 2 los electrones cargados
negativamente orbitan por el espacio
alrededor de un núcleo 3 el núcleo
contiene toda la carga positiva que no
se haya distribuida homogéneamente 4 el
núcleo ocupa el centro del átomo Aunque
la hipótesis de que los átomos tienen un
núcleo con carga positiva y una nube de
electrones alrededor No es del todo
falsa faltarían unos cuantos matices
para redondear la visión que tenemos del
átomo y es que resulta que mientras
tanto un joven danés bajo la supervisión
de Rutherford en realidad que estaba en
dos partes intentaría Añadir al átomo
una de las últimas piezas que faltaban
la teoría cuántica y Esto fue vital
porque definiría la energía que pueden
tener los electrones dar una idea de su
distribución por orbitales y explicar y
predecir fenómenos como los rayos x las
florescencia la fosforescencia los
enlaces iónicos y muchísimos más así que
ha llegado el momento vamos a
remangarnos un poco porque vamos a
hablar de nills
[Música]
en 1911 niels borg que era un físico de
origen danés viajaría a Reino Unido
gracias a una importante beca de la
fundación
allí trabajaría y compartiría ideas con
los científicos que en aquel momento
estaban intentando dilucidar la
estructura tónica Thompson Rutherford y
brack que amamos en este canal Aunque
vos no consiguió impresionar a Thompson
con sus propios experimentos con rayos
catódicos sí que logró capturar la
atención de físicos más jóvenes entre
ellos los mismos ernst Rutherford y Max
planck y Esto fue vital porque Max
planck Mientras tanto estaba
desarrollando una teoría que desafiaría
todo lo que se conocía sobre la física
hasta el momento la teoría cuántica Es
que la física clásica o la física de
toda la vida la de Newton La del
madrileño uniforme y compañía era
incapaz de resolver algunos fenómenos
estrechamente ligados a la estructura
atómica y a los electrones
que el modelo atómico de router fallaba
en algo fundamental y es que las leyes
de la física clásica predecían que los
electrones al orbitar alrededor de un
núcleo debían emitir energía en forma de
radiación electromagnética al
transformar su energía cinética en
radiación los electrones deberían
Describir una órbita en espiral
que colapsará al cabo de 16 picos
segundos contra el núcleo En otras
palabras si el átomo se trata como un
sistema clásico por ejemplo un sistema
solar en que el sol está cargado
positivamente y los planetas están
cargados negativamente Entonces el
resultado es que los átomos no son
estables y claro está son estables
porque si no ni tú ni yo estaríamos aquí
básicamente para solucionar este
problema del colapso de los átomos de
Rutherford propuso en 1913 un modelo
atómico que incluía también las ideas de
Max planck que había propuesto que la
energía estaba cuantizada y que una
radiación electromagnética una luz tiene
una energía igual a la constante de
planck por su frecuencia Pero antes de
explicar el modelo de Bohr vamos a dejar
Clara una cosa
toda esta explicación de momento es en
base al átomo de hidrógeno que sabemos
tiene un solo electrón y un solo protón
por tanto tenemos un sistema con un
núcleo positivo y un solo electrón
orbitando alrededor de este en este
modelo el electrón no puede estar en
cualquier parte tiene que estar en una
órbita específica el electrón podría
encontrarse en cualquiera de estas
órbitas pero lo va a hacer
preferentemente en la de menor energía
que es la que se encuentra más cerca del
núcleo ya que un sistema Por lo general
tiende a ser más estable cuando es menos
energético así el átomo de hidrógeno en
su estado fundamental tendrá su electrón
tranquilamente orbitando en la primera
capa sin embargo bor teorizaba que hay
otras capas dos tres cuatro cuyo radio
va un aumento estas capas estarían a una
distancia del núcleo fija Y serían
concéntricas cada capa además tendría
una energía asociada que iría en aumento
es decir si un electrón estuviera
orbitando en la capa 4 es detendría más
energía asociada que si estuviera
orbitando en la capa 3 pero claro el
electrón prefiere estar fundamental como
hemos dicho tranquilamente orbitando
alrededor del núcleo en la órbita
descrita por la capa 1 para poder
orbitar en una capa superior pongamos
dos habría que suministrarle energía de
hecho habría que suministrarle una
cantidad de energía igual a la
diferencia energética entre las capas 1
y 2 Ni más ni menos si a es electrón le
damos esa cantidad exacta de energía
puede aumentar su nivel de uno a dos y
orbitar en la segunda capa y aún más
importante un electrón en capas
superiores a uno puede perder energía
que siempre la diferencia entre la capa
de la que parte y la capa a la que se
dirige y regresará capas inferiores
emitiendo Esa diferencia de energía
entre capas en forma de radiación
electromagnética liberando un fotón con
una frecuencia asociada que es lo que
aportaba plan si te fijas en el esquema
verás que las diferentes transiciones
que pueden hacer los electrones para
relajarse hacia capas con menor energía
son específicas cada una de estas
transiciones tiene una diferencia de
energía asociada que en forma de
radiación electromagnética es decir en
forma de fotón con una frecuencia que se
relaciona con su energía a través de la
constante de planck esta fue la
explicación que dio Board al experimento
de balmer que era un señor suizo que
había observado que el hidrógeno emitía
colores específicos cuando se les
suministraba energía que en este caso
eran rojo
cian azul Violeta y morado y que
corresponden a las transiciones del
electrón de hidrógeno cayendo desde
estas capas hasta la capa 2 el modelo de
borg nos queda entonces así uno un
electrón describe una órbita alrededor
del núcleo sin emitir radiación
electromagnética al contrario que en un
sistema clásico 2 estas órbitas son
estacionarias y cada una de ellas se
encuentra una distancia del núcleo
diferente tres un electrón no puede
orbitar a una distancia distinta a la de
estas órbitas pues está obligado a girar
solo en estas órbitas de radio fijado 4
cada órbita tiene una energía superior a
la que la precede 5 los electrones solo
pierden o ganan energía cuando saltan de
una órbita a otra absorbiendo o
emitiendo radiación electromagnética en
el proceso 6 esta radiación
electromagnética tiene una frecuencia
específica que es proporcional a la
diferencia de energía entre órbitas
relacionadas entre sí por la constante
de planck y 7 las órbitas pueden
contener un número máximo de dos
electrones cuando una órbita está llena
los electrones comienzan a ocupar la
siguiente órbita esto forma parte de
algo que se llama principio de exclusión
de pauli y que no hemos explicado si
queréis lo podéis Buscar pero es que si
no me sale un vídeo de 4 horas con todas
estas observaciones Bohr pudo construir
en 1913 una teoría que no solo nos
ayudaría a predecir el comportamiento de
los electrones dentro del átomo sino que
unificaría la teoría cuántica con el
modelo atómico Y encima facilitaría la
explicación de muchos fenómenos Como por
ejemplo el efecto fotoeléctrico de
Einstein sin embargo Pese a que este sea
un modelo que funciona en la práctica
debo decirte muy a mi pesar porque me
gusta mucho que la teoría de Board es
incompleta harían falta unos 13
frenéticos años de investigación
científica para un físico pusiera Un
puño sobre la mesa y revelar al que
sería el modelo vigente hasta la fecha
el modelo mecánico cuántico
[Música]
Austria el 12 de agosto de 1887 él es el
padre del siguiente modelo atómico Pero
antes de endiosar más a este hombre le
recomiendo que le eches un ojo a la
descripción donde voy a dejar algunos
artículos sobre cosas bastante chungas
que hizo el rodinger y que seguramente
te cambian la perspectiva de hecho me
gustaría hablar de ellas en un vídeo
pero ahora no me da tiempo si queréis
que hable de las cosas chungas que ha
hecho rodinger me lo dejáis en los
comentarios pero de momento volvamos a
los modelos atómicos recuerdas eso que
decíamos de que los electrones están
asociados a órbitas circulares alrededor
del núcleo según el modelo de Bohr
es mentira Bueno en realidad más que
mentira es un modelo relativamente
obsoleto es importante conocerlo Porque
nos ayuda a predecir el comportamiento
de algunos fenómenos y usarlos sigue
siendo válido hoy en día de hecho es muy
común estudiar química en Secundaria con
el modelo de Bohr y no llegar a ver en
profundidad el modelo cuántico hasta los
primeros años de la universidad y es que
resulta que hasta ahora hemos estado
viendo teorías que se sostienen sobre la
idea de que los electrones se comportan
como partículas igual que lo harían los
planetas del sistema solar es decir que
hasta ahora hemos considerado que los
electrones son objetos localizados a los
que se puede atribuir características
como masa volumen y carga y esto
relativamente cierto pero incompleto
porque los electrones igual que los
fotones y toda la materia una escala
extremadamente pequeña al tamaño importa
se comportan como partículas y como
ondas tal y como dijo Luis de brogli que
adaptando las ideas de Einstein y planck
plantearía una teoría que decía que la
materia pequeña estaba sujeta a lo que
llamamos dualidad Honda partícula Este
era el punto en el que los días
anteriores fallaron intentamos escribir
los electrones solamente como partículas
pero resulta que era muy importante
también describirlos como ondas tal y
como haríamos con las cuerdas de una
guitarra por ponerte un ejemplo práctico
de entender obviamente no es así
exactamente como lo haríamos y para
describir el comportamiento de una onda
Siempre vamos a necesitar
una función y la función que Define
estas ondas en nuestro caso electrones
es la función de onda y esta función es
extremadamente importante porque
haciendo las preguntas correctas nos
puede ayudar a predecir todo aquello
sobre nuestro electrón que sea medible
físicamente es decir observable energía
total momento momento angular Spin
energía genética etc y para encontrar la
función de onda que describe nuestro
sistema vamos a necesitar una ecuación
de onda que será específica para cada
sistema que queramos describir en
resumen resolver la ecuación de onda de
rodinger nos permite encontrar las
funciones de onda que describen Cómo se
comportan los electrones alrededor de un
estas funciones nos van a permitir
calcular observables de nuestro sistema
como la energía Pero además nos van a
permitir Describir el comportamiento más
probable de los electrones y el espacio
que ocupan es decir nos permite calcular
y describir los orbitales atómicos que
es uno de los conceptos clave para poder
entender el mundo de los átomos y cómo
se comportan entre ellos orbital atómico
es el nombre que recibe una función de
onda que hemos encontrado como solución
a la ecuación de onda de rodinger para
un átomo y define un espacio en el que
es altamente probable que se encuentre
un electrón y es importante Añadir que
en el modelo mecánico cuántico del átomo
no hablamos de posiciones certeras sino
de probabilidades Aunque definamos Estos
espacios donde es probable que los
electrones se encuentren esto no quiere
decir que la probabilidad de que el
electrón esté en otro sitio sea cero
vale estas soluciones a la ecuación de
onda los orbitales atómicos describen
Estos espacios en que probablemente se
colocan los electrones y en cada uno de
ellos caben dos electrones a medida que
avanzamos en la tabla periódica y nos
encontramos átomos con máximas
electrones aparecen orbitales más y más
complejos lo cual tiene mucho que ver
con el orden de la tabla periódica y con
cómo se comporta cada elemento cosa de
la que ya hablamos en este vídeo o por
aquí largo y tendido por tanto el modelo
cuántico nos quedaría así uno las
partículas se pueden tratar como ondas
de materia dos la ecuación de onda de
rodinger se puede resolver para obtener
una serie de funciones de onda que
definen un espacio donde es altamente
probable que se encuentre el electrón 3
Estos espacios de probabilidad se
conocen como orbitales atómicos y son la
descripción del átomo y los electrones
más aceptada hasta la fecha 4 los
orbitales atómicos nos ayudan a predecir
el comportamiento y la reactividad de
los distintos elementos así como
ordenarlos en la tabla periódica si bien
hemos visto que una serie de científicos
de dimensiones titánicas se fueron
refutando teorías y modelos uno tras
otro es importantísimo entender que
todos los modelos atómicos supusieron un
gran avance para el mundo científico hay
que comprender que la ciencia es todo
eso que hacemos para intentar Describir
el mundo de la manera más objetiva y
fiel a la naturaleza si es que eso es
posible y que la gran mayoría de veces
la ciencia de ayer de ahora y
posiblemente de mañana no tiene todas
las respuestas Pues la ciencia como el
arte la cultura la filosofía está
evolucionando constantemente y esto es
estrictamente necesario hay que revisar
los modelos actualizarlos y nunca dar
por sentado que la comunidad científica
lo sabe absolutamente todo los
científicos somos personas cuyas
características fundamentales son el
escepticismo y la presunción de
objetividad en nuestro trabajo pero no
lo sabemos todo y por eso investigamos
Entonces cómo es un átomo en realidad
pues no lo sabemos y yo personalmente
creo que es casi absurdo preguntárselo
es como preguntar qué es la realidad la
realidad para nosotros es como
percibimos el mundo y la idea de el
átomo ha ido cambiando mucho con los
años pero más que corregir errores hemos
ido hilando más fino cuándo vamos a
terminar de afinar la idea del átomo
quién sabe lo único que podemos hacer es
construir modelos que concuerden con los
experimentos y seguir intentando
comprender el mundo Aunque comprender lo
del todo sea quizás imposible
recordaros que podéis ver los cursos de
grado y Máster de la upv en su web y nos
vemos en el siguiente vídeo en el que
esta vez sí vamos a hablar de los
vampiros que lo tengo por ahí
escondido el vídeo ese Pero va a quedar
muy chulos lo prometo
تصفح المزيد من مقاطع الفيديو ذات الصلة
5.0 / 5 (0 votes)