martes, 28 de agosto de 2012

Modelo atómico

Una de las estructuras más pequeñas de la materia en que se ha descrito la materia es el átomo, el cual como hemos visto ha tenido toda una evolución, de forma histórica.
En el siglo IV aC. Democrito y leucipo pensaron que la materia se podía dividir solo hasta cierto punto, es decir tenía límite de división: El átomo. Los átomos serian invisibles, inmutables, impenetrables y dotados de movimientos.
Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.

Modelo atómico de Dalton

En 1803, Jonh Dalton planteo la primera teoría atómica, esta fue basada en datos experimentales. Los principales postulados de su teoría fueron:Toda la materia está compuesta de átomos.
  • Los átomos son partículas diminutas e invisibles.
  • Los átomos de un elemento son idénticos y possen igual masa.
  • Los átomos de diferentes elementos se combinan de acuerdo a números eneros y sencillos, formados los compuestos.


Modelo atómico Thomson

En 1897 Joseph Thomson demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones, este resultado lo obtuvo después de experimentar con un tubo de descarga, donde pudo observar que al interior de este tubo se producía unos rayos de luz a medida que le aplicaba corriente eléctrica y a este experimento lo llamo Rayos catódicos.

Fue entonces donde Thomson dedujo que el a´tomo debía ser una esfera de materia cargada positivamente, en donde su interior se encuentra incrustados los electrones.

Modelo atómico Rutherford

Ernest Rutherford en 1911 demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacios en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo. Rutherford dedujo que el átomos debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente.



Modelo atómico Bohr

EEn 1913 Bohr trabajó con Rutherford cuando este ya había postulado su modelo. Postuló un modelo sin de mostración experimental que lo demostrara. Se suele decir de él que soñó con el modelo una noche ya la mañana siguiente lo escribió con la suerte de que sus ideas eran las correctas y el modelo perdura en el tiempo. Los electrones giran en órbitas circulares (esto es lo único que no se mantiene actualmente) en torno al núcleo merced a la atracción eléctrica protón-electrón.

El electrón no puede situarse a cualquier distancia del núcleo, sino que debe ocupara niveles u órbitas predeterminadas. No valen posiciones intermedias entre órbitas.
Mientras el electrón se mueve en su órbita no pierde energía. Si pasa de una órbita externa a otra más interna desprende energía, la misma que absorbe para la transición contraria.


Los isótopos


Los isotopos, son átomos del mismo elemento que tienen una gran deferencia: La masa; las diferentes versiones posibles de cada elemento son llamadas isótopos. Por ejemplo, el isótopo más común del hidrógeno no tiene ningún neutrón; también hay un isótopo del hidrógeno llamado deuterio, con un neutrón, y otro, tritio, con dos neutrones.

Los isotopos son caracterizados ya que, una de las dos o más variedades de un átomo que tienen el mismo número atómico, están constituidos por el mismo elemento, pero que difieren en su número másico. Puesto que el número atómico es equivalente al número de protones en el núcleo, y el número másico es la suma total de protones y neutrones en el núcleo.



Ejemplos:
  • Tantalio-182 Se aplica en inyecciones, los médicos los usan para llegar hasta los tumores cancerosos de formas raras, como los que se producen en la vejiga.
  • Yodo-131 Usado contra enfermedades de la glándula Tiroides.
  • Fósforo-32 Forma radiactiva del fósforo utilizada para el tratamiento del cáncer. También se usa para localizar las áreas dañadas del ADN.
Aplicaciones de radioisótopos

Los radioisótopos son ampliamente usados en medicina nuclear. Permitiendo a los médicos explorar estructuras corporales. También se usan en radioterapia para tratar algunos tipos de cáncer y otras condiciones médicas que requieren la destrucción de células malignas.

En ingeniería y o industria se usan como trazadores industriales, radiografiado de soldaduras, especialmente en recipientes de alta presión, curado de plásticos, preservación de alimentos, y fuente de energia para generadores de electricidad.

En agronomía se usan fertilizantes "rotulados" con un isotopo particular, tal como Nitrógeno-15 y Fosforo-32. Permitiendo determinar cuánto absorbe la planta y cuanto se pierde.





Enlace químico


Enlace significa unión. Un enlace químico es la unión de dos o más átomos con un solo fin, alcanzar la estabilidad, tratar de parecerse al gas noble más cercano. Para la mayoría de los elementos se trata de completar ocho electrones en su último nivel.
Las fuerzas atractivas que mantienen juntos los elementos que conforman un compuesto, se explican por la interacción de los electrones que ocupan los orbitales más exteriores de ellos.
Cuando dos átomos se acercan se ejercen varias fuerzas entre ellos. Algunas de estas fuerzas tratan de mantenerlos unidos, otras tienden a separarlos.
En la mayoría de los átomos, con excepción de los gases nobles (muy estables, con su última capa o nivel de energía completo con sus ocho electrones), las fuerzas atractivas son superiores a las repulsivas y los átomos se acercan formando un enlace.
Así, podemos considerar al enlace químico como la fuerza que mantiene unidos a dos o más átomos dentro de una molécula.
Los enlaces químicos se han venido clasificando dentro de tres categorías extremas: covalente, iónico y metálico. Sin embargo, es conveniente indicar que la realidad física resulta más compleja y lo que suele ocurrir es que las sustancias se adaptan preferentemente a alguno de estos tipos extremos de enlace.

Enlace covalente: Se da preferentemente entre no metales, especialmente si sus electronegatividades son altas. En estos casos, los átomos comparten los electrones de enlace en mayor o menor medida. H2, CH4, etc.
Enlace iónico: Se da preferentemente entre un metal (electronegatividad baja) y un no metal (electronegatividad alta). en estos casos hay una transferencia de electrones del metal al no metal, para producirse a continuación la atracción electromagnética entre los iones formados. NaCl, KBr, etc.
Enlace metálico: Se da entre átomos metálicos (baja electronegatividad), en la unión participan electrones deslocalizados por la red metálica. Na, Cu, etc…

Molécula de H2




Radioactividad


La radioactividad es un fenómeno físico natural, por el cual algunos cuerpos o elementos químicos llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria.
La radioactividad fue descubierta en 1896 por el químico francés Becquerel durante sus estudios sobre la fluorescencia. En 1898, los químicos franceses Marie y Pierre Curie dedujeron que la radioactividad es un fenómeno asociado a los átomos e independiente de su estado físico o químico.
El descubrimiento de la radiactividad inició el periodo que se conoce como era atómica. Su uso civil ha supuesto un gran avance en la producción de energía eléctrica y en la fabricación de motores atómicos.



La radiación y sus efectos

La radiación es la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material. También es usada en la  medicina como agentes terapéuticos y de diagnóstico y también es usado en el tratamiento del cáncer este tratamiento se llama quimioterapia, esto ayuda a que el cáncer no se propague mas y que disminuya.
La radiación puede ser dañina para los seres vivos. La radiación puede dañar directamente los seres vivos dañando sus células. Las células podrían dejar de funcionar, o podrían dejar de reproducirse. La radiación también puede hacer que las células se reproduzcan fuera de control, provocado cáncer.
La radiación también puede interferir con la reproducción de los seres vivos. Puede causar esterilidad, haciendo imposible la reproducción. Puede también causar mutaciones en su descendencia, que generalmente son perjudiciales o fatales.




Fusión y fisión nuclear


Se denominan fisión y fusión nuclear a dos procesos nucleares exoenergéticos con importantes aplicaciones. Ambos procesos producen cantidades extraordinariamente elevadas de energía, y ambos procesos son básicos en la concepción de las reactoras nucleares utilizadas en la producción de energía eléctrica.
La fisión es un fenómeno que atañe a los núcleos más pesados (uranio y plutonio principalmente). La fusión, sin embargo, es un proceso que tiene lugar de forma natural en las estrellas. Por eso brillan (emiten fotones) y además emiten otras partículas de gran interés para la astro física.
A lo largo de este breve resumen acerca de la fisión y fusión se hará una introducción a los mecanismos y reacciones nucleares que tiene lugar en ambos procesos y también se tratarán los dos usos prácticos más importantes que se extraen de estos dos fenómenos que son la generación de energía con los reactores nucleares y las armas nucleares. En el apartado dedicado a la fusión también se analiza al Sol como reactor termonuclear.