Modelo atómico
Un modelo atómico(M.A) es un átomo, la unidad más pequeña que conforma un elemento químico. Dependiendo si tiene carga positiva, negativa o neutra podemos encontrar: protones, electrones o neutrones.
El modelo atómico se fue creando a medida que iban pasando los años con el transcurso de momentos históricos y los conocimientos que aportan los diferentes científicos que posteriormente veremos. Este modelo es la representación por la que podemos ver la estructura del átomo, la cual nos permite conocer el comportamiento y las propiedades de un elemento.
El objetivo de estos modelos es facilitar el estudio de un material, llevando la teoría de los átomos a una representación gráfica más sencilla de entender.
¿Cuántos modelos atómicos hay?
El modelo atómico cronológicamente hablando nos podemos encontrar con 5, los cuales se han ido actualizando a lo largo del tiempo:
El modelo atómico de Dalton fue el primer modelo. Dalton decía que los átomos no pueden dividirse en partículas más pequeñas. Las moléculas están formadas con varios tomos. También, cuando se da lugar a una reacción química, los átomos del elemento se reorganizan. Además, Dalton decía que todos los átomos que formaban parte de un elemento son iguales.
El modelo atómico de Thomson pensaba que los átomos eran neutros. Thomson pensaba que los átomos tenían cargas pasivas en forma de protón, las cuales estaban envueltas por electrones (cargas negativas)
Rutherford explicó que un átomo tiene el núcleo formado de cargas positivas rodeado de partículas negativas alrededor del núcleo. Los átomos según Rutherford estaban vacíos en su interior.
Niels Bohr planteó la representación de un átomo como una semejanza del sistema solar siendo los electrones los planetas y el núcleo con carga positiva el Sol.
- M.A de Schrödinger (1926)
Este modelo explica el equilibrio que se encuentra entre las moléculas y los enlaces químicos. Aquí encontramos electrones con distintos niveles de energía dependiendo la presencia del campo magnético y eléctrico.
El modelo atómico actual fue desarrollado por Schödinger y Heisenberg en 1920. El modelo atómico actual se trata de un modelo matemático, donde los electrones se encuentran por niveles de energía y tienen un movimiento ondular.
Ley de Kirchhoff
La ley de Kirchhoff fue declarada en 1824 por Gustav Robert Kirchhoff, un físico alemán que se especializó en circuitos eléctricos. La ley de los circuitos o también conocida como la ley de mallas tiene la posibilidad de derivarse a las ecuaciones de Maxwell.
Estas dos leyes de Kirchhoff son las mismas que se apoyan en la carga que se encuentra en los circuitos eléctricos al igual que el principio de la energía.
La ley de Kirchhoff está compuesta de dos leyes de Kirchhoff:
- La ley de nodos o de corrientes = la suma de las corrientes que se encuentran en un nodo (punto de unión de dos o más conductores) en concreto es igual a la suma conjunta de las corrientes salientes.
Conservación de la carga: ∑I entrantes = ∑ I salientes
- La ley de circuitos o de voltajes = La ley de circuitos también se le puede llamar la regla de mallas o de tensiones. Esta ley establece que la suma algebraica de las tensiones en un circuito cerrado es igual a 0.
Conservación de la energía: ∑ fem = ∑ (IR )
A pesar de que oficialmente haya 2 leyes, a causa de la relación que se encuentra en la diferencia que existe entre la corriente y la tensión.
Ley de nodos
i2 + i1 = i3 + i4
Ley de circuito
V1 + V2 + V3 + … Vn = 0
Ventajas de la ley de Kirchhoff
La ley de Kirchhoff nos permite calcular las corrientes y los voltajes de una forma fácil. Por otro lado, la simplificación y el análisis de los circuitos cerrados se pueden modificar.
Aplicaciones de la ley de Kirchhoff
Las dos leyes de Kirchhoff son destinadas a la ingeniería eléctrica con el fin de obtener las corrientes y las tensiones que se encuentren en un determinado lugar que haya en un circuito eléctrico.
La ecuación de Kirchhoff nos da la posibilidad de calcular el aumento de entalpía a las distintas temperaturas. Dependiendo de la temperatura podemos encontrar diferentes tipos de entalpía como: entalpía de formación, entalpía de descomposición, entalpía de combustión y entalpía de neutralización. El cálculo de la entalpía es una ecuación que es importante para la termodinámica.
Según la ley de radiación térmica de Kirchhoff determina que la emitancia a la vez que su capacidad de absorción de una superficie es igual.
Para determinar la suma de n resistencias mediante la ley de Kirchhoff podemos encontrar resistencias en serie y en paralelo.
En la resistencia en serie están conectados uno después de otro como podemos ver en la foto, por lo que si uno deja de funcionar los demás también. En cambio, en la resistencia en paralelo tienen la misma entrada, pero diferente salida; por lo que si uno deja de funcionar los demás no se ven afectados y siguen funcionando.
Teoría de Weber
La teoría de Weber o también conocida como teoría molecular de los imanes, establece que un imán tiene la capacidad de dividirse en un número indefinido de partes. Estas partes no pierden las propiedades de los imanes y manteniendo sus polos magnéticos.
Además de esto también establece que cada molécula magnética está hecha de un pequeño imán conocido como imán molecular. Por otro lado, el proceso de imantación se trata de alinear los imanes moleculares formando hileras magnéticas, a esto se le denomina filetes magnéticos los cuales en los extremos se localizan los polos formados.
La teoría de Weber fue descubierta por Wilhelm Eduard Weber, un físico alemán. Weber estudió el magnetismo terrestre y fue el inventor del telégrafo electromagnético y un electro electrodinamómetro. Después de esto elaboró la teoría molecular de los imanes, que posteriormente fue perfeccionada por Langevin.
Principios de la teoría de Weber
La fuerza que posee un polo norte y un polo sur es la misma. Por otro lado, en el momento en el que la sustancia que se detecta en los materiales se magnetiza. Las moléculas se alinean de manera que el polo sur apunta en una dirección y el polo norte hacia la dirección contraria. A esta alineación de las moléculas se le conoce como que la sustancia se encuentra saturada de magnetismo.
En su contra si los imanes no se encuentran magnetizados, las moléculas no están alineadas por lo que están orientados de una forma aleatoria creando un bucle cerrado.
Si miramos desde el punto de los electrones estos giran a la vez que orbitan como la tierra. Este giro crea un campo magnético, dependiendo de la dirección de rotación habrá una dirección u otra del magnetismo.
En el momento que un imán se ve golpeado, las moléculas empiezan a vibrar rápidamente liberando los campos de atracción que se ubican en los polos formando un grupo cerrado y como consecuencia el magnetismo se va debilitando. Otra manera de perder o debilitar el magnetismo del imán, es someterlo a altas temperaturas, el movimiento de las moléculas va más rápido, al igual que la energía cinética que produce e igual que la otra forma de desmagnetización. Los grupos se cierran debilitando el magnetismo. Durante la desmagnetización del imán, aparecerá la capacidad del imán a retener el campo magnético residual a partir del momento en el que la magnetización se encuentra ausente del imán, a esto se le conoce como retentividad.
¿Qué es la espectroscopia?
La espectroscopia fue descubierta en 1666 por Isaac Newton el cual empleó la palabra espectro para referirse a todos los colores que forman parte del arcoíris, los cuales se obtienen al traspasar la luz del Sol mediante un prisma. Posteriormente a esto, dio lugar a la espectroscopia la cual se conoce como el estudio que profundiza la cantidad de luz de un objeto, mediante la interacción de la radiación electromagnética con la materia. En otras palabras, estudia los espectros (la representación gráfica de las radiaciones en la materia).
En la espectroscopia podemos encontrarnos con dos tipos de espectros:
- La espectroscopia de absorción: es un fenómeno inducido por la presencia de fotones.
- La espectroscopia de emisión: estos átomos que se encuentran a temperatura ambiente están en un estado fundamental.
El estudio de los espectos se encarga de la descomposición luminosa y de la medición de las distintas longitudes de onda, ya sea luz visible o no visible.
Una de las radiaciones electromagnéticas no ionizantes más comunes es la que mide la radiación infrarroja. La espectroscopia infrarroja es la que se ubica en esa zona. La radiación infrarroja se suele destinar al sector agroalimentario con el objetivo de analizar la calidad del alimento.
Procesos que encontramos dentro de la espectroscopia
La interacción que se encuentra entre la radiación y la materia es la espectroscopia. Esta interacción engloba 3 clases de procesos:
- Absorción de radiación = en este proceso se pasa de un estado fundamental a un estado excitado.
- Emisión de luz = aquí se produce el proceso inverso a la absorción de radiación produciendo un fotón (partícula de energía de la luz).
- Dispersión = una vez la materia ha sido afianzada la radiación cambia de dirección. Además, la dispersión puede ser de dos tipos:
- Dispersión elástica = no produce ningún tipo de cambio en el fotón
- Dispersión inelástica = sí que produce un cambio en el fotón
Métodos espectroscópicos atómicos = este tipo de médico se caracteriza en poder ser espectro de absorción y de misión, a diferencia del método molecular que ese solo tiene la capacidad de poseer espectros de absorción.
¿Qué es la espectrometría?
La espectrometría de masa es un método de separación de una molécula. De la misma manera podemos conocer el peso molecular. La espectrometría normal se puede dividir en: espectrometría de masa atómica, espectrometría de masa molecular. Además de este tipo de espectrometría, también podemos encontrar la espectroscopia ultravioleta y visible es la medida de absorción de las radiaciones electromagnéticas que se encuentran entre la zona ultravioleta y la región visible.
Métodos de separación magnética
Los métodos de separación magnética son unos métodos que se empezó a usar durante la segunda guerra mundial para la chatarra. Más tarde en 1970 se introdujeron 3 formas de separación: los imanes elevados, el tambor y las poleas magnéticas.
La separación de imanes o también conocido como imantación es un método se utiliza para separar sustancias donde un elemento de los dos que combinan la sustancia de la mezcla heterogénea posee propiedades magnéticas.
La separación magnética de mezclas heterogénea mediante imantación utiliza la susceptibilidad magnética de uno de los componentes magnéticos. Esta técnica consiste en atraer materiales magnéticos los cuales poseen componentes ferromagnéticos, con ayuda del magnetismo y de un imán sobre la mezcla, de esta manera el imán atraerá las partículas metálicas separándose del componente no metálico.
Dependiendo la susceptibilidad magnética los minerales pueden ser: paramagnéticos, ferromagnéticos, diamagnéticos.
La separación magnética tiene dos aplicaciones: la eliminación de partículas de hierro de una mezcla y la separación de elementos magnéticos, de otros no magnéticos (mezcla homogénea). Para utilizar este método de separación la mezcla homogénea ha de cumplir con la siguiente característica: Uno de los componentes ha de tener integrado propiedades magnéticas.
Factores de la separación de sustancias magnética
La separación magnética depende de 3 factores:
1. Fuerza magnética → esta la vemos reflejada en el número de gauss.
2. Fuerza gravitatoria → esta fuerza hace referencia a la distancia entre los centros de gravedad, en referencia a las partículas.
3. Fuerzas de atracción → esta fuerza es la que vemos cuando acercamos el imán en la mezcla.
La separación magnética utiliza las propiedades magnéticas de los minerales, es por eso que dependiendo del tipo de minerales que queramos separar debemos emplear un imán con más o menos Gauss:
- 500 – 5.000 → fuertemente magnéticos (magnetita).
- 5.000 – 10.000 → moderadamente magnéticos (granate).
- 10.000 – 18.000 → débilmente magnéticos (hematita).
- 18.000 – 23.000 → pobremente magnéticos (bornita).
Aplicaciones de los separadores magnéticas
Los separadores magnéticos se pueden emplear en varias aplicaciones como: mezclas de hierro, minerales de hierro, reciclaje de chatarras, cintas transportadoras, limpieza de agua…
La separación magnética las podemos encontrar en varias industrias como:
- Industria del reciclado → los podemos encontrar en el proceso de reciclaje para clasificar los objetos según el material.
- Industria alimentaria → se emplean para obtener productos de calidad y sin restos de impurezas.
- Industrias mineras y de canteras → aquí lo empleamos para la extracción del hierro.
