Evolució dels Models Atòmics i Conceptes Quàntics
Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Química
Escrito el en 
catalán con un tamaño de 6,47 KB
Model Atòmic de Dalton (1808)
Àtom: partícula indivisible i esfèrica que és el menor constituent de la matèria. Elements diferents estan formats per àtoms de massa i mida diferent. Els compostos estan formats per la unió senzilla d'àtoms.
Permet explicar:
- La discontinuïtat de la matèria.
- Les lleis ponderals.
- Les relacions estequiomètriques en les reaccions químiques.
No permet explicar:
- La divisibilitat de l'àtom (en electrons, protons i neutrons).
- L'existència d'isòtops del mateix element.
Model Atòmic de Thomson (1903)
Causa: Descobriment de l'electró (e-) el 1897.
Àtom: Format per partícules carregades negativament que estan incrustades en una esfera uniforme de càrrega positiva. El conjunt és neutre, per tant, l'àtom és indivisible.
Permet explicar:
- L'existència d'ions.
- La naturalesa elèctrica de la matèria.
No permet explicar:
- Que tota la càrrega positiva i massa de l'àtom es concentra al nucli.
- No distingeix entre nucli i escorça atòmica.
Model Atòmic de Rutherford (1911)
Causa: Descobriment del protó (p+) el 1906 i del nucli el 1911.
Àtom: Pràcticament buit. Al nucli es concentra la càrrega positiva (protons, p+) i la massa (neutrons, n0); a l'escorça, la càrrega negativa (electrons, e-). En un àtom neutre, el nombre de protons és igual al nombre d'electrons. Els electrons fan òrbites circulars al voltant del nucli. Els àtoms d'un mateix element tenen igual nombre de protons (Z), però poden tenir diferent massa.
Permet explicar:
- L'existència d'isòtops.
- La reactivitat química.
No pot explicar:
- El col·lapse de l'electró contra el nucli pel fet que gira.
- Les línies espectrals.
Model Atòmic de Bohr (1913)
Causa: L'experiment fotoelèctric d'Einstein (1905) i la teoria quàntica de Planck.
Àtom: Fa correccions al model de Rutherford. L'electró (e-) es mou en òrbites circulars al voltant del nucli i no emet energia. L'energia de l'electró (e-) a l'àtom està quantitzada (l'electró només pot ocupar unes òrbites determinades amb uns valors d'energies determinats). Quan un electró (e-) canvia d'òrbita, emet o absorbeix energia en forma de radiació electromagnètica. La diferència d'energia depèn de la freqüència d'absorció o emissió i de la constant de Planck.
Permet explicar:
- Els espectres d'emissió i absorció de l'hidrogen (H).
No permet explicar:
- Les línies espectrals de més elements.
Ampliació del Model de Bohr
Apareixen els nombres quàntics:
- n (nombre quàntic principal): Indica l'òrbita on es troba l'electró.
El 1915, Sommerfeld descobreix l'estructura fina de l'espectre i que les òrbites, a més de circulars, també poden ser el·líptiques.
- l (nombre quàntic secundari o azimutal): Indica la forma de l'orbital. Valors: l = 0, ..., n-1.
Es descobreix que en presència d'un camp magnètic les línies espectrals es desdoblen (efecte Zeeman).
- m (nombre quàntic magnètic): Indica l'orientació de l'òrbita a l'espai respecte al camp magnètic. Valors: m = -l, ..., 0, ..., +l.
El desdoblament de les línies de Zeeman és degut a la rotació de l'electró sobre ell mateix.
- s (nombre quàntic d'espín): Indica el sentit de gir de l'electró. Valors: s = +1/2 o -1/2.
Els estats amb l=0 es denominen orbitals s, amb l=1 orbitals p, amb l=2 orbitals d, i amb l=3 orbitals f.
Model Mecanoquàntic de l'Àtom
Antecedents:
- Dualitat ona-partícula de De Broglie (1924).
- Principi d'incertesa de Heisenberg (1927).
- Efecte fotoelèctric d'Einstein.
- Efecte Compton (1923).
Àtom: Schrödinger (1926) desenvolupa el model mecànic ondulatori de l'àtom. L'electró es comporta com una ona que obeeix una equació quàntica típica del moviment ondulatori. Permet calcular la probabilitat de trobar l'electró en un orbital (regió de l'espai). Un orbital és una regió de probabilitat de densitat electrònica.
Nombres quàntics:
- n (principal): Defineix la mida i l'energia de l'orbital.
- l (secundari o azimutal): Defineix la forma de l'orbital.
- m (magnètic): Defineix l'orientació de l'orbital a l'espai (sovint representat per subíndexs com x, y, z per orbitals p, etc.).
- s (d'espín): Defineix el sentit de gir de l'electró.
Radiació Electromagnètica
Propagació: En forma d'ones transversals.
Espectre electromagnètic: Conjunt de totes les radiacions electromagnètiques.
Espectre d'emissió: Si escalfem un element suficientment, pot arribar a un estat (incandescència) en el qual emeti llum. Està format per línies brillants.
Espectre d'absorció: Si en analitzar la llum d'un filament incandescent, interposem un tub que contingui hidrogen gas a baixa pressió, apareixen 4 línies negres.
Longituds d'ona (en metres):
- Raigs gamma: 10-12 - 10-9 m
- Raigs X: 10-11 - 10-8 m
- Ultraviolat: 10-8 - 10-7 m
- Visible: 4x10-7 - 7x10-7 m
- Infraroigs: 10-7 - 10-3 m
- Microones: 10-3 - 1 m
- Ones de ràdio: 1 m - 104 m
Configuració Electrònica
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10, 6p6, 7s2, 5f14, 6d10, 7p6, 6f14, 7d10, 7f14