MODELOS ATÓMICOS BASADOS EN LA FÍSICA CLÁSICA.

LA CRISIS DE LA FÍSICA CLÁSICA

 
 

¿CUÁNDO SABEMOS QUE UNA TEORÍA FÍSICA HA LLEGADO A SU LÍMITE? ¿CÓMO SABEMOS CUÁNDO HAY QUE SUSTITUIRLA POR OTRA NUEVA TEORÍA?.

A FINALES DEL SIGLO XIX, LOS FÍSICOS TENÍAN POCOS PROBLEMAS POR RESOLVER. LA FÍSICA CLÁSICA (MECÁNICA CLÁSICA DE NEWTON Y ELECTROMAGNETISMO DE MAXWELL) PODÍA EXPLICAR CASI TODOS LOS HECHOS CONOCIDOS. SÓLO QUEDABAN ALGUNOS (RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO O LA INVARIANCIA DE LA VELOCIDAD DE LA LUZ) POR EXPLICAR, PERO LOS FÍSICOS CONFIABAN QUE EN POCO TIEMPO TODO ENCAJARA DENTRO DE LA FÍSICA. NADA MÁS LEJOS DE LA REALIDAD. LA EXPLICACIÓN DE LA RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO DIO LUGAR A LA MECÁNICA CUÁNTICA Y LA INVARIANCIA DE LA VELOCIDAD DE LA LUZ A LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD. LAS PRIMERAS DÉCADAS DEL SIGLO XX PRODUJERON DOS REVOLUCIONES.

LA EVOLUCIÓN DE LOS MODELOS ATÓMICOS ES UN EJEMPLO QUE EXPLICA PERFECTAMENTE CÓMO LA FÍSICA CLÁSICA (EN 1913) HABÍA LLEGADO A SU LÍMITE Y CÓMO LA MENTE PRIVILEGIADA DE BOHR FUE CAPAZ DE USAR LA MECÁNICA CUÁNTICA PARA EXPLICAR LA ESTRUCTURA ATÓMICA. ES VERDAD QUE BOHR LO HIZO DE UNA MANERA UN TANTO CHAPUCERA, PERO FUE EL COMIENZO PARA QUE EN 1927 EMERGIERA UN MODELO ATÓMICO PLENAMENTE CUÁNTICO.

 

-Densidad

- Estados de agregación de la materia

-Clasificación de la materia

- Mezclas y sustancias puras

- Métodos de separación de mezclas

- ¿Qué es un elemento químico?

- Compuestos químicos

- Moléculas y redes cristalinas

 

EL ÁTOMO-BOLA DE DALTON TUVO VIGENCIA DURANTE TODO EL SIGLO XIX, AYUDANDO A ASENTAR LA QUÍMICA COMO CIENCIA Y COMO INDUSTRIA. EL ÁTOMO, SEGÚN DALTON, ERA UNA BOLA MACIZA DE MATERIA, SIN ESTRUCTURA INTERNA. SUS ÚNICAS CARACTERÍSTICAS SERÍAN EL TAMAÑO Y LA MASA. ERA EVIDENTE QUE TAL MODELO ES INSUFICIENTE PARA EXPLICAR LA DIFERENCIAS QUE EXISTEN ENTRE LOS ELEMENTOS O LAS REGULARIDADES QUE SURGIERON EN 1865 CON EL DESCUBRIMIENTO DE LA TABLA PERIÓDICA. TAMBIÉN ESTABAN LOS FENÓMENOS ELÉCTRICOS COMO LA ELECTROLISIS QUE CONECTABAN MATERIA Y ELECTRICIDAD. ERA EVIDENTE QUE LOS ÁTOMOS TENÍAN UNA ESTRUCTURA INTERNA, PERO NO FUE CONOCIDA DURANTE EL SIGLO XIX

EN 1897 FUE DESCUBIERTA LA PRIMERA PARTÍCULA SUBATÓMICA. JJ THOMSON DEMOSTRÓ QUE LOS RAYOS CATÓDICOS ESTABAN FORMADOS POR ELECTRONES. EN 1904 PROPUSO UN MODELO DE ÁTOMO QUE, POR PRIMERA VEZ, TENÍA ESTRUCTURA INTERNA. LOS ELECTRONES ESTABAN SITUADOS EN EL INTERIOR DE UNA MASA CON CARGA POSITIVA QUE DABA VOLUMEN AL ÁTOMO (ÁTOMO-PUDING). EL SISTEMA ERA ESTABLE DESDE EL PUNTO DE VISTA DEL ELECTROMAGNETISMO DE MAXWELL.

ENTRE 1910 Y 1911 SE HICIERON GRANDES AVANCES. POR UNA PARTE, MARSDEN Y GEIGER DEMOSTRARON QUE LA DISPERSIÓN DE PARTÍCULAS ALFA A TRAVÉS DE LÁMINAS DE ORO NO SE AJUSTABA A LO PREDICHO POR EL MODELO DE THOMSON. POR OTRA PARTE, RUTHERFORD INTERPRETÓ ESOS RESULTADOS COMO EVIDENCIA DE LA EXISTENCIA DEL NÚCLEO ATÓMICO. TODA LA CARGA ELÉCTRICA POSITIVA Y LA MAYOR PARTE DE LA MASA DEL ÁTOMO ESTABA CONCENTRADA EN UNA REGIÓN EXTREMADAMENTE PEQUEÑA QUE OCUPABA EL CENTRO DEL ÁTOMO. LOS ELECTRONES GIRABAN EN TORNO A ÉL DE MANERA PARECIDA A COMO LO HACEN LOS PLANETAS EN TORNO AL SOL (ÁTOMO-PLANETARIO O ÁTOMO NUCLEAR).

ESTOS DESCUBRIMIENTOS, QUE PARECÍAN GRANDES AVANCES, SE CONVIRTIERON EN UN GRAVE PROBLEMA PARA LA FÍSICA. LA DISYUNTIVA QUE SE PLANTEÓ FUE LA SIGUIENTE:

- EL ÁTOMO NUCLEAR NO PUEDE EXISTIR SEGÚN LA FÍSICA CLÁSICA. SEGÚN EL ELECTROMAGNETISMO DE MAXWELL, UNA CARGA ACELERADA (COMO UN ELECTRÓN GIRANDO EN TORNO AL NÚCLEO) TIENE QUE EMITIR CONTINUAMENTE ENERGÍA (LUZ QUE FORMARÍA UN ESPECTRO CONTINUO), POR TANTO, EL ELECTRÓN DEBERÍA ACERCARSE AL NÚCLEO HASTA CAER A ÉL. EL ÁTOMO SE DESTRUIRÍA EN 0,00000001 s.

- EL ÁTOMO EXISTE Y ES ESTABLE. LA MATERIA EXISTE Y NO SE DESTRUYE EN UN ESTALLIDO DE ENERGÍA. ADEMÁS, LOS EXPERIMENTOS DE DISPERSIÓN CONFIRMAN QUE EL ÁTOMO TIENE NÚCLEO.

PARECE QUE LA ÚNICA SOLUCIÓN A ESTE DILEMA ES EVIDENTE:

LA FÍSICA CLÁSICA NO PUEDE APLICARSE AL ÁTOMO. PREDICE FENÓMENOS QUE NO SE CUMPLEN Y NO ES CAPAZ DE EXPLICAR OTROS QUE SÍ SE CUMPLEN (ESPECTRO DISCONTINUO DE LA LUZ DE LOS ELEMENTOS).

LA FÍSICA CLÁSICA HABÍA LLEGADO A SU LÍMITE, NO PODÍA SER APLICADA A FENÓMENOS QUE OCURRÍAN EN SISTEMAS MUY PEQUEÑOS COMO LOS ÁTOMOS.

 

 

Chemistry Libre Texts

Capítulo 1

Physical vs. Chemical Change

Classification of Matter

Mixtures and Compounds

Paper Chromatography of Ink

Phases of Water

Capítulo 2

Alpha, Beta, and Gamma Rays

Rutherford Experiment

Atomic Notation

Isotopes

Mass Spectrometer

Trabajando con CURSO DE INTRODUCCION EN QUIMICA GENERAL (Universidad Valladolid)

Nomenclatura

Estructura atómica

Propiedades periódicas

Estequiometría

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