Schrodinger (Tercero 2)

Modelo atómico de Schrödinger:

¿Que es?

 El modelo atómico del físico Erwin Schrödinger (creado en el año 1924) es un modelo cuántico no relativista (Estableció el modelo mecano-cuántico del átomo). Se basa en la solución de la ecuación de Schrodinger para un potencial electrostático con simetría esférica ( o también se puede llamar átomo hidrogenoide) .

Características y elementos impotantes a destacar :

*Según este modelo atómico, se dispone que los electrones eran contemplados en forma de una onda estacionaria, además que la amplitud de la materia decaía velozmente al superar el radio atómico.

* Concebía originalmente los electrones como ondas de materia. Así la ecuación se interpretaba como la ecuación ondulatoria que describía la evolución en el tiempo y el espacio de dicha onda material.

* Cabe distinguir que dicho modelo llega a predecir de manera adecuada las líneas de emisión espectrales, tanto de los átomos neutros como de los átomos ionizados. 

*También este modelo  llega a determinar la modificación de los diferentes niveles de energia, siempre y cuando exista un campo magnético o un campo eléctrico.

 *También en este modelo realizando algunos cambios semiheurísticos este modelo llega a determinar el enlace químico y la estabilidad que tendrán las moléculas.

*El modelo postula que cuando se requiere una alta precisión en los niveles energéticos es posible emplear un modelo parecido al de Schrödinger, solo si el electrón está descrito através de la ecuación relativista de Dirac, en la cual se dice que el átomo se encuentra en su propio eje.

El modelo de Schrödinger llega a describir de forma adecuada la estructura electrónica que tienen los átomos, pero tiene algunas carencias y fallas ...

- En  lo que refiere a su formación original no posee el espín de los electrones, este es un error que posteriormente es solucionado.

-También este modelo desconoce los efectos relativistas que tienen los electrones veloces, este defecto también es reparado posteriormente.

-Otra falla también es que es que no puede explicar el motivo de porqué un electrón que se encuentra en estado cuántico excitado baja a un nivel inferior siempre y cuando este existiera.

 El nombre de "modelo atómico" de Schrödinger puede llevar a una confusión ya que no explica la estructura completa del átomo. El modelo de Schrödinger explica sólo la estructura electrónica del átomo y su interacción con la estructura electrónica de otros átomos, pero no explica como es el núcleo atómico ni su estabilidad.

Imagen del modelo: 

 Erwin Schrödinger:

 

Un poco sobre él ..

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger fue un importante físico austríaco, naturalizado irlandés. Nació en Edberg, imperio austro-hungaro un 12 de Agosto de 1887. realizó importantes contribuciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica. Recibió el Premio Nobel de Física en 1933 por haber desarrollado la ecuación de Schrödinger. Tras mantener una larga correspondencia con Albert Einstein propuso el experimento mental del gato de Schrödinger que mostraba las paradojas e interrogantes a los que abocaba la física cuántica.Era hijo de Rudolf Schrödinger,y Georgine Emilia Brenda.

 
Instituciones:

Universidad de Wroclaw Universidad de Zúrich Universidad de Berlín
Universidad de Oxford
Universidad de Graz
Instituto de Estudios Avanzados de Dublín.

 Otros Datos..

1. Fecha de la muerte: 4 de enero de 1961, Viena, Austria
2. Cónyuge: Annemarie Bertel (m. 1920–1961)
3. Libros: ¿Qué es la vida?
4. Premios: Premio Nobel de Física, Medalla Max Planck

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Modelo atomico segun RUTHERFORD, Ayelen Medina, Sofia Otero

                Modelo atómico según                                        RUTHERFORD      

Rutherford fue uno de los primeros y más importantes investigadores en física nuclear. Poco después del descubrimiento de la radiactividad en 1896 por el físico francés Antoine Henri Becquerel, Rutherford identificó los tres componentes principales de la radiación y los denominó rayos alfa, beta y gamma. También demostró que las partículas alfa son núcleos de helio. Su estudio de la radiación le llevó a formular una teoría de la estructura atómica que fue la primera en describir el átomo como un núcleo denso alrededor del cual giran los electrones.
En 1919 Rutherford dirigió un importante experimento en física nuclear cuando bombardeó nitrógeno con partículas alfa y obtuvo átomos de un isótopo de oxígeno y protones. Esta transmutación de nitrógeno en oxígeno fue la primera que produjo una reacción nuclear de forma artificial. Inspiró la investigación de los científicos posteriores sobre otras transformaciones nucleares y sobre la naturaleza y las propiedades de la radiación. Rutherford y el físico británico Sir Frederick Soddy desarrollaron la explicación de la radiactividad que todavía aceptan los científicos actuales.

                                            ¿QUE ES?

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

El modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que incorporó el hecho de que el átomo estaba formado por dos partes: La corteza, que está constituida por todos los electrones que hay en el átomo, girando a gran distancia alrededor del núcleo, y el núcleo, que es muy pequeño; en él se encuentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo. 

Este modelo suponía que el átomo, estaba formado por tres partículas: protones y neutrones, estos se encuentran en el núcleo; y electrones (está en la corteza). Aunque hoy se sabe que los protones y los neutrones son partículas compuestas y que las interacciones entre ellos requieren partículas transmisoras de las fuerzas nucleares.


                                           

Rutherford dedujo que:

• La materia está casi vacía; el núcleo es 100.000 veces más pequeño que el radio del átomo.
• La mayoría de las partículas alfa no se desvían porque pasan por la corteza, y no por el núcleo.
• Las que pasan cerca del núcleo se desvían porque son repelidas.
• Cuando el átomo suelta electrones, el átomo se queda con carga negativa, convirtiéndose en un ión negativo; pero si, por el contrario, el átomo gana electrones, la estructura será positiva y el átomo se convertirá en un ión negativo.
• El átomo es estable.

Robert Andrews Millikan

                                   MILLIKAN

           Rober Andrews Millikan nació en San Marino , California (EE.UU)  un 22 de marzo de 1868.
Fue un físico experimental ganador del Premio Nobel de Física en 1923, debido a su trabajo para determinar el valor de la carga del electrón y el efecto fotoeléctrico.También investigo los rayos cósmicos.  

Robert Andrews Millikan en 1891

  En el año 1907 se dedico a únicamente a medir la carga del electrón , estudiando los efectos de los campos gravitatorios y eléctricos sobre una gota de agua los resultados sugerían que la carga eléctrica de las gotas eran múltiplos de una carga eléctrica elemental, pero no era convincente.Pero en 1910  remplazo las gotas de agua por gotas de aceite , deduciendo sus  observaciones  el primer valor preciso de la constante " eléctrica elemental" . 
     Luego empleo sus habilidades en la verificación experimental de la ecuación introducida por Albert Einstein  en 1905  para describir el efecto fotoeléctrico .
     Estudio en un principio la radio-actividad de los minerales de uranio y la descarga de los gases .Luego realizo  investigaciones  sobre radiaciones ultravioletas.
                                   INTRODUCCIÓN TEÓRICA                                                                   

El experimento consiste en introducir en un gas, gotas de aceite de un radio del orden de un micrómetro. Estas gotitas caen muy lentamente, con movimiento uniforme, con su peso compensado por la viscosidad del medio. Este tipo de movimiento viene regido por la ley de Stokes. Ahora bien, las gotas se cargan electrostática- mente al salir del atomizador por lo que su movimiento de caída se altera fuertemente si se hace actuar un campo eléctrico vertical. Ajustando convenientemente el campo, puede lograrse que la gota permanezca en suspensión.

Conociendo el valor m de la masa de la gota, la intensidad E del campo eléctrico y el valor g de la gravedad, puede calcularse la carga q de la gota en equilibrio:

mg = qE

Millikan comprobó que las variaciones de esta carga eran siempre múltiplos de una carga elemental, indudablemente la del electrón. Por consiguiente pudo medir la carga eléctrica que posee un electrón. Este valor es: e = 1,602 × 10-19 culombios.

Para medir la velocidad caída de la gota al aire libre se ocupa la Ley de Stokes con lo cual se calcula la masa de la gota observando la velocidad de ascenso de la gota en el campo eléctrico nos permite calcular la fuerza sobre ella, y de aquí, la carga que posee la gota de aceite. Sin embargo, el experimento entregará la carga total de una gota, a través de esto podremos obtener una tabla y cierto grado de conocimiento experimental que la carga de un solo electrón puede ser determinada. Se seleccionarán gotas las cuales asciendan o desciendan lentamente, con lo cual tendremos la certeza que la gota posee una pequeña cantidad de electrones. Con todo esto, conoceremos la naturaleza atómica y eléctrica de la gota.

                                   CARGA DEL ELECTRÓN                                                                                            

Propiedades de la carga eléctrica 

  Millikan comenzó a trabajar en su experimento con una gota de aceite con objeto de medir la carga del electrón. Robert A. Millikan y su estudiante de grado Harvey Fletcher utilizaron el experimento de la gota de aceite para medir la carga del electrón (y con ello su masa) y el número de Avogadro.
          La carga elemental es una de las constantes fundamentales de la física y su determinación precisa es de gran importancia para la ciencia. El experimento medía la fuerza de una pequeña gota cargada suspendida contra la fuerza gravitatoria por un campo eléctrico creado entre dos electrodos. Conociendo el campo eléctrico, la carga acumulada sobre la gota podía ser determinada. Se repitió el experimento muchas veces, y se determinó que los resultados obtenidos podrían ser explicados si existía una carga elemental única (1,592 x1 0^-19 coulomb) y las cargas identificadas fueran múltiplos enteros de este número. El valor actual asociado a la misma es de 1,602176487|(40) x 10^-19 C y existen variadas razones para justificar esta desviación, entre ellas posiblemente la inapropiada estimación del valor de la viscosidad del aire. 
           La belleza del experimento de la gota de aceite es que al mismo tiempo que determinaba de forma precisa la carga fundamental, el aparato de Millikan también demostró que la carga estaba cuantizada.

 En mecánica cuántica , el comportamiento de un electrón en un átomo se describe por un orbital, que es una distribución de probabilidad más que una órbita. En la figura, el sombreado indica la probabilidad relativa de «encontrar» el electrón en este punto cuando se tiene la energía correspondiente a los números cuánticos dados.

Aparato diseñado por Millikan para su experimento con la gota de aceite. 1909-1910

 Procedimiento experimental

El aparato de Robert Millikan incorpora un par de placas metálicas paralelas horizontales. Al aplicar una diferencia de potencial entre las placas, se crea un campo eléctrico uniforme en el espacio entre ellas. Se utilizó un anillo de material aislante para mantener las placas separadas. Cuatro agujeros se cortaron en el anillo, tres para la iluminación con una luz brillante, y otra para permitir la visualización a través de un microscopio.
Una fina niebla de gotas de aceite se roció a una cámara por encima de las placas. El aceite era de un tipo utilizado normalmente en aparatos de vació y fue elegido porque tenía una presión de vapor extremadamente baja. El aceite ordinario se evaporaría bajo el calor de la fuente de luz causando que la masa de la gota de aceite cambiara durante el transcurso del experimento. Algunas gotas de aceite se cargaban electricamente a través de la fricción con la boquilla cuando fueron rociadas, mientras otras se descargaban hasta hacerse cationes y otras se volvían neutras. Como alternativa, la carga podría llevarse a cabo mediante la inclusión de una fuente de radiación ionizante (como un tubo de rayos X).

PROCEDIMIENTO DEL EXPERIMENTO DE MILLIKAN

                                ( en caso de que no se pueda reproducir , debajo hay otro)

          

                CONCLUSIONES 
         

 Su experimento demostró que la carga de cada gota es siempre algún múltiplo de un valor único, muy pequeño, que propuso es la unidad fundamental de todas las cargas eléctricas. Millikan fue el primero en determinar la carga del electrón. Con este valor y con la relación determinada por Thompson, calculó que la masa del electrón es más o menos 1/2000 de la masa del átomo más ligero que se conoce: el átomo de  hidrógeno.

 Esto confirmó que el átomo no es ya la mínima partícula de materia 

Metodo Atomico de Bohr. Elizalde- Ayala- Vico- Ceballos- Almada

MÉTODO ATÓMICO DE BOHR:

¿Que es? 

Es un modelo clásico del átomo, pero fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantizacion a partir de ciertos postulados. Fue propuesto para explicar como los electrones pueden tener orbitras estables alrededor del núcleo y por que los átomos prestaban espectros de emisión característicos.

Ademas el modelo de bohr incorporaba ideas tomadas del efecto fotoeléctrico, explicado por Albert Einstein en 1905.

En fin de solucionar el problema planteado, el Danés Niels Borh en 1913 realizo una ipotesis sobre la estructura atómica. Para ello estableció unos postulados que se pueden resumir así: 

1- El electrón solo se mueve en unas orbitras en las que no emite energía. Tiene en cada orbitra una determinada energía, que es tanto mayor cuando mas alejada este la orbitra del núcleo.

2-La emisión de energía se produce cuando un electrón salta desde un estado inicial de mayor energía hasta otro de menor energía.  

El átomo tiene distintas orbitras.

Se desprende energía cuando el electrón salta de una orbitra mas lejana al nucleo a otra mas cercana.

CARACTERÍSTICAS: 

El modelo atómico de Bohr presenta las siguientes características:

* Los electrones no son atraídos por el núcleo, sino que se mueven alrededor del él describiendo órbitas circulares.

* Los electrones adquieren energía, se excitan, por efecto del calor o la electricidad. Al adquirir mayor energía pasan de una órbita interior a otra exterior de mayor energía. De esta manera se vuelven inestables.

 Entonces, para recuperar su estabilidad regresan a la órbita interior, perdiendo la energía adquirida.
* El nivel energético de los electrones depende de la órbita en que se encuentren.

IMPORTANCIA:

• Se ha dicho que la teoría atómica es la teoría más importante en la historia de la ciencia. Esto se debe a las implicaciones que ha tenido, tanto para la ciencia básica como por las aplicaciones que se han derivado de ella.
  Toda la química y bioquímica modernas se basan en la teoría de que la materia está compuesta de átomos de diferentes elementos, que no pueden transmutarse por métodos químicos. Por su parte, la química ha permitido el desarrollo de la industria farmacéutica, petroquímica, de abonos, el desarrollo de nuevos materiales, incluidos los semiconductores, y otros avances.

CONCLUSIÓN:

La evolución de los modelos físicos del átomo se vio impulsada por los datos experimentales. El modelo de Rutherford, en el que los electrones se mueven alrededor de un núcleo positivo muy denso, explicaba los resultados de experimentos de dispersión, pero no el motivo de que los átomos sólo emitan luz de determinadas longitudes de onda (emisión discreta).

Bohr partió del modelo de Rutherford pero postuló además que los electrones sólo pueden moverse en determinadas órbitas; su modelo explicaba ciertas características de la emisión discreta del átomo de hidrógeno, pero fallaba en otros elementos.

Modelo atómico según Thomson.

 El electrón se descubrió en el año 1987. Experimentos estimaron que la cantidad de electrones presentes en los átomos es de Z, equivalente aproximadamente a A/2 donde A es el peso atómico de los átomos. También se sabía que los átomos son neutros. Luego si la carga del electrón es –e, la carga total negativa es –Ze, siendo la carga positiva de la misma magnitud. Como la masa de un electrón es muy pequeña comparada con el átomo, esto sugirió que la mayor parte de la masa está relacionada con la carga positiva.

 Con estos resultados, Joseph John Thomson propuso un modelo atómico que proponía que los electrones estaban incrustados en el interior de una esfera uniforme de carga eléctrica positiva. Estos electrones estarían distribuidos de igual manera debido a la repulsión mutua que sufrían entre ellos.  Por otro lado, en una situación estable, estos electrones se mantendrían en reposo. A este modelo se lo denominó “pastel de pasas”. Para llegar a esta conclusión realizó una serie de experimentos.

Primer experimento.

  El científico investigó si las cargas negativas de los rayos catódicos podrían ser separadas en un medio magnético. Thomson construyó un tubo de rayos catódicos en cuyos extremos colocó dos ranuras que a su vez fueron conectadas a un electrómetro. Así comprobó que cuando los rayos son desviados magnéticamente, se registra poca carga. Thomson deduce que la carga negativa es inseparable de los rayos.

  Segundo experimento.

El científico usó otro tubo de rayos catódicos en el que logró un vacío casi completo. Quería comprobar si bajo la presencia de un campo eléctrico, los rayos catódicos podrían desviarse. Thomson creía que sus experimentos eran defectuosos porque contenían trazas de gas. Thomson construyó un tubo de rayos catódicos con un vacío casi perfecto, y con uno de los extremos recubierto con pintura fosforescente. Thomson descubrió que los rayos de hecho se podían doblar bajo la influencia de un campo eléctrico.

  Tercer experimento.

En 1897 Thomson determinó la relación entre la carga y la masa de los rayos catódicos, al medir cuánto se desvían por un campo magnético y la cantidad de energía que llevan. Encontró que la relación carga/masa era más de un millar de veces superior a la del ion Hidrógeno, lo que sugiere que las partículas son muy livianas o muy cargadas.

 Conclusiones.

 Los rayos catódicos estaban hechos de partículas que llamó "corpúsculos", y estos corpúsculos procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que significa que los átomos son, de hecho, divisibles. Thomson imaginó que el átomo se compone de estos corpúsculos en un mar lleno de carga positiva; a este modelo del átomo, atribuido a Thomson, se le llamó el modelo de pudin de pasas.

Midiendo las desviaciones de las partículas, Thomson demostró que la relación masa/carga era la misma para todas las partículas. También demostró que se pueden obtener partículas con esta misma relación q/m utilizando cualquier material como cátodo, lo cual significa que estas partículas, ahora llamadas electrones, son un constituyente fundamental de toda la materia. 

 

 En 1906 fue galardonado con el Premio Nobel de Física por su trabajo sobre la conducción de la electricidad a través de los gases.

 Pamela Azambuja, Fabiana González, Antonella Amaro 3°2.

De Los Santos,Coppes,Gentile,Monzon,Flores

MODELO ACTUAL:

¿QUE ES?:Es un modelo de gran complejidad matemática, tanta que usándolo sólo se puede resolver con exactitud el átomo de hidrógeno. Para resolver átomos distintos al de hidrógeno se recurre a métodos aproximados.

ORIGEN:Fué desarrollado durante la década de 1920, sobre todo por Schrödinger y

 Heisenberg.

es un modelo cuántico no relativista. Se basa en la solución de la ecuación de schrodinger para un potencial electrostático con simetría esférica, llamado también átomo hidrogenoide. En este modelo los electrones se contemplaban originalmente como una onda estacionaria de materia cuya amplitud decaía rápidamente al sobrepasar el radio atómico.

CARACTERÍSTICAS DEL MODELO:            

 Aspectos característicos: 
Dualidad onda-partícula: Broglie propuso que las partículas materiales tienen propiedades ondulatorias, y que toda partícula en movimiento lleva una onda asociada. 
Principio de indeterminación: Heisenberg dijo que era imposible situar a un electrón en un punto exacto del espacio. 
Las ecuaciones del modelo mecano-cuántico describen el comportamiento de los electrones dentro del átomo, y recogen su carácter ondulatorio y la imposibilidad de predecir sus trayectorias exactas. 

Así establecieron el concepto de orbital, región del espacio del átomo donde la probabilidad de encontrar un electrón es muy grande. 

De este modelo sólo diremos que no se habla de órbitas, sino de orbitales. Un orbital es una región del espacio en la que la probabilidad de encontrar al electrón es máxima.
Los orbitales atómicos tienen distintas formas geométricas.
En la simulación que tienes a la derecha puedes elegir entre distintos tipos de orbitales y observar su forma geométrica, se simula mediante una nube de puntos, siendo la máxima probabilidad de encontrar al electrón en la zona en que la densidad de la nube electrónica es máxima.