Rayos Catódicos
Durante años se estudiaron las radiaciones que se producían entre los electrodos, polo positivo y negativo, encerrados en un tubo de gas enrarecido y sometidos a una gran diferencia de potencial. Dichas radiaciones tenían las siguientes características:
- a) Los rayos salían del cátodo y se dirigían en línea recta hacia el ánodo.
- b) Al ser sometidos a la influencia de un campo eléctrico, se dedujo que estaban compuestos de partículas cargadas negativamente.
- c) Al estar en presencia de un campo magnético, sufrían desviación, por lo que debían estar compuestos por partículas cargadas en movimiento.
- d) Producen luminiscencia, emisión de luz al chocar contra un objeto situado en su trayectoria.
Rayos Anódicos
Los rayos anódicos o canales son corrientes de iones positivos que se forman por colisión de los electrones con los átomos o las moléculas gaseosas contenidas en el interior del tubo.
Goldstein descubrió que en los tubos de descarga existían unos rayos que:
- a) Iban en sentido opuesto a los rayos catódicos.
- b) Ante un campo eléctrico, se desviaban hacia la parte negativa.
- c) También se desviaban ante campos magnéticos.
- d) Las masas de las partículas de los rayos anódicos variaban según la naturaleza del gas contenido en el tubo, y como la partícula menor que se detectó fue el ion H+ positivo, se llegó a la conclusión de que esta debería ser la partícula elemental con carga positiva.
Modelo Atómico de Thomson
Antes del descubrimiento del protón, Thomson pensó que el átomo debería poseer carga positiva para contrarrestar la carga negativa de los electrones. Postuló su modelo atómico indicando que el átomo sería macizo, compuesto de una mezcla de partículas positivas y negativas.
Modelo Atómico de Rutherford
Experimento:
Rutherford, discípulo de Thomson, lanzó partículas alfa encerradas en una cámara de plomo contra una lámina de oro de poco grosor que emitía luz.
Observó que:
- La mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina sin experimentar desviaciones.
- Solo algunas sufrían cierta desviación de su trayectoria rectilínea, chocando posteriormente contra la pantalla fluorescente.
- Unas pocas partículas se desviaban con un ángulo muy abierto, incluso se llenaba una trayectoria de retroceso.
Llegó a las siguientes conclusiones:
- La estructura del átomo debía corresponder a un modelo planetario.
- Un volumen muy pequeño en el centro del átomo, llamado núcleo, estaba formado por cargas positivas.
- Una zona donde orbitaban los electrones alrededor del núcleo, que llamó corteza.
- Debía existir entre los electrones y el núcleo un gran espacio libre.
Espectros Atómicos
Si un rayo luminoso atraviesa un prisma óptico, se descomponen tantos rayos como colores tenga la luz inicial, obteniéndose una serie de rayas y bandas de diversos colores. A este conjunto de colores se le llama espectro atómico.
Tipos de Espectros
Por el tipo de imagen obtenida:
- a) Continuos: están formados por todos los colores del arco iris y son producidos por sólidos, líquidos o gases a alta presión.
- b) Discontinuos: están formados por bandas o rayas y son producidos por gases incandescentes a baja presión.
Por la forma de obtenerse:
- a) De emisión: si son originados por radiación emitida por cuerpos incandescentes, dan origen a bandas o rayas luminosas sobre fondo negro.
- b) De absorción: si la radiación emitida por el foco luminoso atraviesa una sustancia en estado gaseoso, esta las absorbe, dependiendo de la sustancia que se trate, dando origen a rayas negras sobre un fondo coloreado.
Modelo Atómico de Bohr
- El electrón se mueve en ciertas capas bien determinadas, llamadas niveles energéticos principales o niveles cuánticos principales. Mientras se encuentra en ella, el electrón no emite ni absorbe energía.
- La energía total de un electrón no tiene valor cualquiera, sino ciertos valores determinados. Cuando un electrón se encuentra en el estado energético más bajo posible, se dice que se encuentra en estado fundamental; cualquier otro se llama estado excitado.
- Cuando un electrón absorbe energía, salta a un nivel energético mayor. Como están establecidos, son inestables y permanecen un breve tiempo saltando a niveles energéticos inferiores, emitiendo energía radiante. El paso de un electrón de un nivel a otro se llama transición electrónica.
Interpretación de los Espectros
Los espectros atómicos se originan a partir de energía radiante emitida o absorbida por los átomos cuando están excitados.
Las rayas brillantes de los espectros de emisión discontinuo nos indican que el átomo ha emitido energía de manera discontinua, es decir, una determinada cantidad.
Las rayas negras de los espectros de absorción y continuo nos indican que el átomo ha absorbido energía durante determinada longitud de onda y frecuencia; por tanto, la absorción también es discontinua.
La teoría cuántica de Max Planck confirma que una partícula emite energía de manera discontinua mediante gránulos llamados cuantos de energía.
Modelo de Nube de Carga: Concepto de Orbital
Según la teoría mecánico-cuántica, el electrón deja de ser una partícula para ser una onda-partícula. De igual forma, la órbita del electrón deja de ser una línea imaginaria por donde se mueve el electrón; se habla ahora de orbital atómico, que es la región del espacio que rodea al núcleo, caracterizada por una determinada energía, donde la posibilidad de encontrar el electrón está entre el 90% y el 99%.
Leyes Ponderales
Ley de Conservación de la Masa o Ley de Lavoisier:
En cualquier reacción química, la masa de los reactivos es la misma que la masa de los productos, es decir, la masa total de las sustancias no varía.
Ley de la Proporción Definida o Ley de Proust:
Cuando se combinan químicamente dos o más elementos para dar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una proporción fija, con independencia de su estado físico y forma de obtención.
Ley de las Proporciones Múltiples:
Dos elementos pueden combinarse entre sí en más de una proporción para dar compuestos distintos. En este caso, determinada cantidad fija de uno de ellos se combina con cantidades variables del otro elemento, de modo que las cantidades variables del segundo elemento guardan entre sí una relación de números enteros sencillos.
Leyes Volumétricas
Ley de los Volúmenes de Combinación:
Cuando los gases se combinan para formar compuestos gaseosos, los volúmenes de los gases que reaccionan y los volúmenes de los gases que se forman, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, mantienen una relación de números enteros y sencillos.
Hipótesis de Avogadro:
Volúmenes iguales de gases diferentes, en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas.
Cambios de Estado
Cambios Progresivos: se producen cuando se aporta energía a la sustancia.
- Fusión: paso de sólido a líquido.
- Vaporización: paso de líquido a gas. Dos formas de vaporización: ebullición.
- Sublimación: paso de sólido a gas.
Cambios Regresivos: se producen cuando se pierde energía la sustancia.
- Solidificación: paso de líquido a sólido.
- Condensación: paso de gas a líquido.
- Sublimación Regresiva: paso de gas a sólido.
Postulados de la Teoría Cinético-Molecular
- Los gases están formados por partículas (átomos o moléculas). El tamaño de estas es despreciable en relación con las distancias que las separan, de modo que las interacciones entre ellas pueden despreciarse.
- Las moléculas del gas se mueven en línea recta de forma continua y al azar, chocando entre sí y con las paredes del recipiente que las contiene.
- La presión del gas depende de la frecuencia de los choques de las moléculas del gas contra las paredes del recipiente.
- Los choques son completamente elásticos, es decir, no hay variación de energía cinética total del sistema.
- La energía cinética media de las moléculas gaseosas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.
Explicación de la Ley de Boyle (P·V = Cte)
Al aumentar el volumen del recipiente, las partículas del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente, por lo tanto, chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor, ya que está representada la frecuencia de choques del gas contra las paredes.
Explicación de la Ley de Gay-Lussac (P/T = Cte)
Al aumentar la temperatura, las moléculas del gas se mueven más rápidamente y, por tanto, aumenta el número de choques contra las paredes, es decir, aumenta la presión, ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.
Explicación de la Ley de Charles (V/T = Cte)
Si tenemos un recipiente con una pared móvil, cuando aumentamos la temperatura del gas, las moléculas se mueven más rápido y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor.