Tema 1. Explicación de los fenómenos eléctricos: el modelo atómico.
Aportaciones de modelos atómicos...
Modelo atómico de Thomson:
teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904, descubrió el electrón en 1898, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo.Se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente alrededor del átomo. En otras ocasiones, en lugar de una nube de carga negativa se postulaba con una nube de carga positiva. La herramienta principal con la que contó thomson para su modelo atómico fue la electricidad.
Modelo atómico de Rutherford:
teoría sobre la estructura interna del átomo propuesto por Ernest Rutherford para explicar los resultados de su "experimento de la lámina de oro", realizado en 1911. Fue el primer modelo atómico que consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza", constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo", muy pequeño, que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo.
Rutherford llegó a la conclusión de que la masa del átomo se concentraba en una región pequeña de cargas positivas que impedían el paso de las partículas alfa. Sugirió un nuevo modelo en el cual el átomo poseía un núcleo o centro en el cual se concentra la masa y la carga positiva, y que en la zona extra nuclear se encuentran los electrones de carga negativa.
El experimento de la lámina de oro consistía en en mandar un haz de partículas alfa sobre una fina lámina de oro y observar cómo dicha lámina afectaba a la trayectoria de dichos rayos.
Las partículas alfa se obtenían de la desintegración de una sustancia radiactiva, el polonio. Para obtener un fino haz se colocó el polonio en una caja de plomo, el plomo detiene todas las partículas, menos las que salen por un pequeño orificio practicado en la caja. Perpendicular a la trayectoria del haz se interponía la lámina de metal. Y, para la detección de trayectoria de las partículas, se empleó una pantalla con sulfuro de zinc que produce pequeños destellos cada vez que una partícula alfa choca con él.
Modelo atómico de Bohr:
fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos postulados. Fue propuesto en 1913 por Niels Bohr, para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos (dos problemas que eran ignorados en el modelo previo de Rutherford). Además el modelo de Bohr incorporaba ideas tomadas del efecto fotoeléctrico, explicado por Albert Einstein en 1905.
Se basó en el átomo de hidrógeno para hacer el modelo que lleva su nombre. Bohr intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases. Describió el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón. El modelo atómico de Bohr partía conceptual mente del modelo atómico de Rutherford y de las incipientes ideas sobre cuantización que habían surgido unos años antes con las investigaciones de Max Planck y Albert Einstein. Debido a su simplicidad el modelo de Bohr es todavía utilizado frecuentemente como una simplificación de la estructura de la materia.
En este modelo los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, o la órbita más cercana posible al núcleo. El electromagnetismo clásico predecía que una partícula cargadamoviéndose de forma circular emitiría energía por lo que los electrones deberían colapsar sobre el núcleo en breves instantes de tiempo. Para superar este problema Bohr supuso que los electrones solamente se podían mover en órbitas específicas, cada una de las cuales caracterizada por su nivel energético.
Características del modelo atómico:
-Núcleo:parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra más del 99,9% de la masa total del átomo.(formado por protones y neutrones).
-Protón: partícula atómica que tiene una carga positiva que se encuentra en el núcleo del átomo
-Neutrón: partícula subatómica,sin carga neta.
-Electrón:partícula atómica cuya carga es negativa.
Efectos de atracción y repulsión electrostática:
Atracción:
Las fuerzas atractivas pueden generarse por interacciones entre dipolos permanentes o inducidos, existentes o creados, en las partículas y también por los efectos cuánticos.Estas fuerzas atractivas se denominan, Fuerzas de London-Van de Waals y son también una función de la inversa de la distancia que separa las particulas elevadas a un exponente. Se comprende, por lo tanto, que si bien estas fuerzas son muy intensas a pequeñas distancias, al estar elevada esta distancia a un exponente tan alto, la intensidad de las fuerzas disminuye con mucha rapidez cuando la distancia aumenta.
Repulsión:
La fuerza de repulsión electrostática se cuando dos cargas tienen la misma polaridad. En el caso de la atracción del campo eléctrico la carga en el canal de la pared se supone positiva, mientras que una partícula con carga negativa se introduce en el campo, la carga de la pared mantiene su magnitud positiva,mientras que la carga de la partícula se cambia de negativa a una carga positiva. En un estudio realizado, se observo que para el flujo de micro canales cuando estos no tiene campo eléctrico repulsivo una sola partícula es capaz de entrar al micro canal.Cuando el campo eléctrico tiene el efecto de atracción (polaridad opuesta), las partículas entran en el canal, debido a la fuerza de atracción donde la fuerza electrostática actúa sobre la partícula como fuerza de arrastre y la influencia de estas dos fuerzas en la partícula es lo que finalmente la atrae hacia la pared. Cuando el campo eléctrico tiene el efecto de repulsión (misma polaridad), las paredes de carga positiva de los canales del filtro repelen a las partículas con carga positiva que intentan entrar en el canal y desvían su trayectoria.
Corriente y resistencia eléctrica:
Corriente eléctrica: Es aquella energía que se mueve por un circuito eléctrico es un flujo de la carga que recorre un material.
Resistencia eléctrica: Es una propiedad que tienen los materiales de oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia eléctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto. La resistencia eléctrica se mide en Ohm (Ω).
El elemento circuital llamado resistencia se utiliza para ofrecer un determinado valor de resistencia dentro de un circuito.
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