NDICE

INTRODUCCINDesde la antigedadel hombreha creado ideas yteorasfilosficas sobre eltomo, especficamente sobre la composicin,estructura,naturalezade sus partes yconcepto; a tal grado que hoy en da existen estudios serios y profundos sobre tales temas, los que a continuacin se abordan de forma breve. Este tema nos da la oportunidad de un estudio oficial, del cual ofrecemos un resumen del contenido.Alrededor del 400 antes de Cristo , el filsofo griegoDemcritosugiri la idea de que toda la materia est constituida de partculas elementales minsculas, discretas e indivisibles denominadas tomos. La palabra tomo tena el significado de NO DIVISIBLE.Sus ideas fueron rechazadas durante 2000 aos hasta queJohn Daltonen 1808, estableci suTeoraAtmica para justificar lasleyesde la combinacinqumica. Sus postulados pueden resumirse as:1. Un elemento est formado por partculas pequeas e indivisible llamadas tomos.2. Todos los tomos de un elemento tienen propiedades idnticas y distintas de los tomos de otro elemento.3. Los tomos se combinan entre s para formar molculas de compuestos en proporciones fijas para cada compuesto.

EVOLUCIN DEL MODELO ATMICO

La concepcin del tomo que se ha tenido a lo largo de lahistoriaha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados en el campo de la fsica y la qumica. A continuacin se har unaexposicinde losmodelos atmicospropuestos por los cientficos de diferentes pocas. Algunos de ellos son completamente obsoletos para explicar los fenmenos observados actualmente, pero se incluyen a manera de resea histrica.Unmodelo atmicono es ms que eldibujoo esquema de lo que indica su respectiva teora, as que cada teora tiene su propio modelo del tomo, recibiendo ambos el nombre de lapersonaque las propuso. A partir de 1803 se han propuesto diversas teoras y modelos atmicos, entre las cuales se destacan las siguientes: Teora y modelo atmico de Dalton (John Dalton). Teora y modelo atmico de Thomson (Joseph John Thomson). Teora y modelo atmico de Rutherford (Ernest Rutherford). Teora y modelo atmico de Bohr (Niels Bohr). Teora y modelo atmico de Bohr-Sommerfeld (Arnold Sommerfeld). Teora y modelo atmico mecnico-quntico (varios cientficos).HISTORIA DE LA TEORA ATMICA MODERNA

La teora atmica moderna comienza con John Dalton, un qumico y meteorlogo ingls que en el ao 1808 public un libro que explica su teora de los tomos bajos algunos principios: los elementos qumicos se componen de tomos, y estos a su vez son idnticos en peso, aunque los de diferentes elementos tienen diferente peso.Aunque estas ideas no eran nuevas, su importancia vino al descubrir una forma de obtener el peso atmico, y tambin fue el primero en proponer smbolos estndar para los elementos.Su trabajo se centraba en la estructura qumica de los tomos para unirse, y no tanto en la estructura interna de los mismos.Sin embargo, lateora moderna sobre la estructura fsicade los tomos se inici con el descubrimiento del electrn en 1897 por J.J. Thomson. Si bien el electrn ya haba sido utilizado como palabra para definir cualquier cosa con corriente elctrica, l fue el primero en decir que eso es una parte importante del tomo.l tambin intent mostrar dnde estn los electrones en el tomo, diciendo que el tomo era una esfera cargada positivamente y rodeada de electrones cargados negativamente. Los experimentos en 1991 de Ernest Rutherford con rayos alfa llevaron a plantear al tomo con un ncleo pequeo cargado de electrones en rbita, y este modelo se acepta hoy en da.En 1913, Niels Bohr, un fsico dans, propuso que loselectronesslo se movan en capas orbitales restringidas y sucesivas, y que las rbitas exteriores y de mayor energa determinan las propiedades qumicas de los elementos. Adems explic que los electrones saltan de rbitas de mayor energa a otras de menor, de forma que emiten energa.En 1919, Rutherford descubri el protn, que lleva una nica carga positiva, y que se encuentra en el ncleo de los tomos. Y propuso la existencia de un neutrn, aunque el descubrimiento real lo hizo James Chadwick un ao despus.

MODELO ATMICO DE DALTONElmodelo atmico de Daltonsurgido en el contexto de la qumica, fue el primermodeloatmico con bases cientficas, formulado entre 1803 y 1807 porJohn Dalton.El modelo permiti aclarar por primera vez por qu las sustancias qumicas reaccionaban enproporciones estequiomtricas fijas (Ley de las proporciones constantes), y por qu cuando dos sustancias reaccionan para formar dos o ms compuestos diferentes, entonces las proporciones de estas relaciones son nmeros enteros (Ley de las proporciones mltiples). Por ejemplo 12 g de carbono (C), pueden reaccionar con 16 g de oxgeno (O2) para formarmonxido de carbono(CO) o pueden reaccionar con 32 g de oxgeno para formardixido de carbono(CO2). Adems el modelo aclaraba que an existiendo una gran variedad de sustancias diferentes, estas podan ser explicadas en trminos de una cantidad ms bien pequea de constituyentes elementales o elementos. En esencia, el modelo explicaba la mayor parte de la qumica defines del siglo XVIII y principios del siglo XIX, reduciendo una serie de hechos complejos a una teora combinatoria realmente simple.

POSTULADOS DE DALTONDalton explic suteoraformulando una serie de enunciados simples: 1. Lamateriaest formada por partculas muy pequeas llamadastomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.2. Los tomos de un mismo elemento son iguales entre s, tienen la misma masa y propiedades. Los tomos de diferentes elementos tienen masas diferentes. Comparando las masas de los elementos con los del hidrgeno tomado como la unidad propuso el concepto depeso atmico relativo.3. Los tomos permanecen sin divisin, aun cuando se combinen en lasreacciones qumicas.4. Los tomos, al combinarse para formarcompuestosguardan relaciones simples.5. Los tomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar ms de un compuesto.6. Los compuestos qumicos se forman al unirse tomos de dos o ms elementos distintos.La materia est formada por partculas muy pequeas llamadas tomos. Estos tomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reaccin qumica, y nunca cambian.Los tomos de un mismo elemento son iguales entre s, tienen la misma masa y dimensiones. Por ejemplo: todos los tomos dehidrgenoson iguales.Por otro lado, los tomos de elementos diferentes son diferentes. Por ejemplo: los tomos deoxgenoson diferentes a los tomos dehidrgeno.Los tomos pueden combinarse para formar compuestos qumicos. Por ejemplo: los tomos de hidrgeno y oxgeno pueden combinarse y formar molculas de agua.Los tomos se combinan para formar compuestos en relaciones numricas simples. Por ejemplo: al formarse agua, la relacin es de 2 a 1 (dos tomos de hidrgeno con un tomo de oxgeno).Los tomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar ms de un compuesto. Por ejemplo: un tomo decarbonocon uno de oxgeno formanmonxido de carbono(CO), mientras que dos tomos de oxgeno con uno de carbono, formandixido de carbono(CO2).

TOMO DE JOHN DALTON

TEORA Y MODELO ATMICO DE THOMSONEsta segunda teora fue propuesta por el fsico ingles Joseph John Thomson, en el ao de 1905, como cien aos despus que la de Dalton. ste cientfico descubri el electrn, demostrando as que el tomo si es divisible, o sea que:Thomson corrigi lo expresado por Dalton, de que el tomo era indivisible.Mejoro la teora y modelo atmico del pasado.Para Thomson, al igual que para Dalton, el tomo segua siendo la parte ms pequea de la materia, con masa y peso, pero formado por dos partes: una sola masa grande y que contena la carga elctrica positiva (protn), y varias masas pequeas incrustadas (metidas) en la masa grande llamadas electrones, que contenan la carga elctrica negativa. As, esta teora deja entrever aspectos como:1. Composicin de la materia (formada de tomos).2. El concepto de tomo (es la parte ms pequea de la materia).3. Composicin del tomo (formado por electrones y protn).4. Estructura del tomo (como estn distribuidas las 2 cargas elctricas dentro del tomo).5. La naturaleza del electrn y la carga positiva (vienen del tomo y contienenelectricidad).6. El tomo es elctricamente neutro, pues la suma de sus cargas negativas (electrones) es neutralizada por la carga positiva (masa grande o protn).Respecto almodelode Thomson, puede apreciarse que este tambin era esfrico, slido y divisible en dos partes: una masa grande esfrica y que ocupa la mayor parte del volumen o espacio del tomo (carga positiva), y otras masas menores tambin esfricas incrustadas en la masa grande (cargas negativas), ocupando el resto del espacio del tomo. A este modelo se le conoci con el sobrenombre (apodo) de "budn de pasas".MODELO ATMICO DE THOMSON

Indudablemente que esta teora corrigi y aumento nuestroconocimientosobre el tomo, pues para Dalton el tomo era una sola masa, y para Thomson esta masa la forman dos clases de partculas, lo que indica que el tomo puede dividirse. Comoobservacin, Thomson descubri el protn (1906), pero un ao ms tarde de haber presentado su teora (1905), por lo que debemos denominarprotna lo que le llamo "masa de carga positiva".Resumen: Con Dalton se concluy que el tomo es la porcin ms pequesima e invisible de la materia. Si a lo anterior le agregamos lo de Thomson, entonces lo correcto es que "el tomo es la porcin ms pequesima de la materia, y dividida en 2 partculas: protn y electrn".TEORA Y MODELO ATMICO DE RUTHERFORDEn 1909, el cientficoinglsSir Ernest Rutherford concluyo que la masa con carga positiva, llamada protn por Thomson, no estaba dispersa por todo el tomo sino que estaba localizada en el centro del mismo, a lo cual llamo ncleo; as mismo, expreso que los electrones giraban circularmente alrededor de este ncleo (como losplanetasalrededor del sol), en vez de estar incrustados en todo el tomo, como aseguro Thomson. Estos descubrimientos indujeron a Rutherford, en 1911, a proponer latercerateora atmica, que supero a las anteriores.Hasta aqu ya estaban descubiertos el electrn y el protn; ahora debemos agregar al tomo el nuevo trmino llamado ncleo, el que no es una subpartcula, sino el espacio ocupado por el protn, pero que viene a darnos una mejor idea sobre la estructura del tomo.Bsicamente, la teora expone lo siguiente: Toda la carga positiva (protn) se localiza en la parte central del tomo, llamada ncleo. Los electrones (cargas negativas) giran en forma circular, alrededor del ncleo. La cantidad de carga positiva es diferente para cada elemento qumico, pero en todo caso, dicha cantidad corresponde a la mitad de la masa total del tomo. La cantidad de carga positiva (protn) es igual a la de las cargas negativas (electrones), lo que hace que un tomo sea neutro (cargas opuestas se anulan entre s). La masa del ncleo representa casi el 100% de la masa total del tomo (la masa de los electrones de un tomo es insignificante).La teora nos explica que el electrn y el protn provienen (naturaleza) del tomo, y que ambas partculas estn cargadas elctricamente, la primera negativa y la segunda positiva; la masa o peso de los electrones es insignificante, en comparacin con la gran masa del ncleo.Cuando Rutherford asegura que la cantidad de carga positiva es igual a la de las cargas negativas (electrones), podemos pensar que al haber ocho electrones, por ejemplo, entonces deberan haber ocho protones en el ncleo, y esto hara que el tomo sea neutro (cargas contrarias u opuestas se anulan entre s). Podemos pensar entonces que dentro del ncleo existen uno o ms protones, dependiendo de la cantidad de electrones que tenga el tomo.Rutherford y Thomson coinciden en que el tomo es elctricamente neutro; sin embargo, esta teora fue descartada porque no explica la manera en que los electrones giran alrededor del ncleo, es decir, en qu orden lo hacen o cual es elcomportamientodel electrn durante ese giro. Esto ltimo hace pensar que los electrones pudiesen chocar entre s o contra el ncleo, sabiendo en la actualidad que el electrn tiene un orden en su giro, lo que se desconoca en ese tiempo.Elmodeloatmico de Rutherford nos indica que el ncleo se localiza en la parte central del tomo, siendo su volumen muy reducido, y los electrones estn ubicados a su alrededor, ocupando casi la totalidad del espacio del tomo. ste modelo se conoce tambin con los sobrenombres de "tomo nuclear" y "sistema planetario".MODELO ATMICO DE RUTHERFORD

Dos aspectos son vlidos en la teora de Rutherford: el haber descubierto un ncleo central en el tomo, donde residen los protones, y el haber indicado que los electronesgiranalrededor de este ncleo, aunque no supo explicar la forma en que lo hacan.MODELO ATMICO DE BOHRElmodelo atmico de Bohrode Bohr-Rutherfordes un modelo clsico del tomo, pero fue el primermodelo atmicoen el que se introduce unacuantizacina partir de ciertos postulados. Fue propuesto en1913por el fsico dansNiels Bohr, para explicar cmo loselectronespueden tenerrbitas establesalrededor delncleoy por qu los tomos presentaban espectros de emisin caractersticos (dos problemas que eran ignorados en elmodelo previo de Rutherford). Adems el modelo de Bohr incorporaba ideas tomadas delefecto fotoelctrico, explicado porAlbert Einsteinen1905.

POSTULADOS DE BOHREn1913,Niels Bohrdesarroll su clebre modelo atmico de acuerdo a tres postulados fundamentales: PRIMER POSTULADO:Los electrones describen rbitas circulares en torno al ncleo del tomo sin irradiar energa.La causa de que el electrn no irradie energa en su rbita es, de momento, un postulado, ya que segn laelectrodinmica clsicauna carga con un movimiento acelerado debe emitir energa en forma deradiacin.Para mantener la rbita circular, la fuerza que siente el electrn lafuerza coulombianapor la presencia del ncleo debe ser igual a lafuerza centrpeta. Esto nos da la siguiente expresin:

Donde el primer trmino es la fuerza elctrica o de Coulomb, y el segundo es la fuerza centrfuga;kes la constante de la fuerza de Coulomb,Zes elnmero atmicodel tomo,ees lacarga del electrn,es la masa del electrn,ves la velocidad del electrn en la rbita yrel radio de la rbita.En la expresin anterior podemos despejar el radio, obteniendo:

Y ahora, con esta ecuacin, y sabiendo que la energa total es la suma de las energas cintica y potencial:

Donde queda expresada la energa de una rbita circular para el electrn en funcin del radio de dicha rbita.

SEGUNDO POSTULADO

No toda rbita para electrn est permitida, tan solo se puede encontrar en rbitas cuyo radio cumpla que elmomento angular,, del electrn sea un mltiplo entero deEsta condicin matemticamente se escribe:

conA partir de sta condicin y de la expresin para el radio obtenida antes, podemos eliminary queda la condicin de cuantizacin para los radios permitidos:

con; subndice introducido en esta expresin para resaltar que el radio ahora es una magnitud discreta, a diferencia de lo que deca el primer postulado.Ahora, dndole valores a ,nmero cuntico principal, obtenemos los radios de las rbitas permitidas. Al primero de ellos (con n=1), se le llamaradio de Bohr:

expresando el resultado enngstrm.Del mismo modo podemos ahora sustituir los radios permitidosen la expresin para la energa de la rbita y obtener as la energa correspondiente a cada nivel permitido:

Igual que antes, para eltomo de hidrgeno(Z=1) y el primer nivel permitido (n=1), obtenemos:

que es la llamadaenerga del estado fundamental del tomo de Hidrgeno.Y podemos expresar el resto de energas para cualquier Z y n como:

TERCER POSTULADO:El electrn solo emite o absorbe energa en los saltos de una rbita permitida a otra. En dicho cambio emite o absorbe un fotn cuya energa es la diferencia de energa entre ambos niveles. Este fotn, segn laley de Plancktiene una energa:

donde ;identifica la rbita inicial yla final, yes la frecuencia.Entonces las frecuencias de los fotones emitidos o absorbidos en la transicin sern:

A veces, en vez de la frecuencia se suele dar la inversa de la longitud de onda:

Esta ltima expresin fue muy bien recibida porque explicaba tericamente la frmula fenomenolgica hallada antes porBalmerpara describir laslneas espectralesobservadas desde finales delsiglo XIXen la desexcitacin del Hidrgeno, que venan dadas por:

con, y dondees laconstante de Rydbergpara el hidrgeno. Y como vemos, la expresin terica para el caso, es la expresin predicha por Balmer, y el valor medido experimentalmente de la constante de Rydberg , coincide con el valor de la frmula terica.Se puede demostrar que este conjunto de hiptesis corresponde a la hiptesis de que los electrones estables orbitando un tomo estn descritos por funciones de onda estacionarias. Un modelo atmico es una representacin que describe las partes que tiene un tomo y como estn dispuestas para formar un todo. Basndose en laconstante de Planckconsigui cuantizar las rbitas observando las lneas del espectro.TEORA Y MODELO ATMICO DE BOHR-SOMMERFELDArnold Sommerfeld estudio el modelo de Bohr y lo modifico en 1915, agregndole lo siguiente: El concepto de sub-nivel de energa. Un nivel o capa de energa (Bohr) est dividido en sub- niveles, que son las regiones o espacios alrededor del ncleo en donde se localizanrealmentelos electrones. El nivel es un conjunto de sub-niveles, excepto el primero que solo posee un sub-nivel (s). El movimiento de los electrones. Sommerfeld afirmo que los electrones se movan tanto en forma elptica como circular alrededor del ncleo.De esta manera, la figura del tomo va adquiriendo su forma actual, pues ahora el electrn tiene dos nmeros qunticos: el nmero quntico principal onivel de energa, y el nmero quntico orbital osubnivel de energa. Sin embargo, esta teora y modelo atmico eran incompletos pues no explicaban otros aspectos importantes del electrn; as, varios personajes continuaron investigando sobre la manera en que el electrn estaba distribuido alrededor del ncleo, resultando as la teora y modelo atmico actual o contemporneo.As pues, el modelo atmico de Bohr-Sommerfeld es sencillo pero incompleto, pues el tomo sigue formado por un ncleo positivo central (an no hay neutrn) y por los electrones, que giran alrededor del ncleo, en forma circular y elptica. El nmero de protones es igual al nmero de electrones.

MODELO ATMICO DE BOHR-SOMMERFELD

TEORA Y MODELO ATMICO MECNICO-QUNTICOEsta teora fue propuesta en 1928, y es la que se utiliza en la actualidad; muchos hombres decienciacontribuyeron a conformarla, directa o indirectamente, tales como Louis de Broglie, Dirac, Werner Heisenberg, Bohr, Erwin Schredinger, etc.Esta teora nos indica en queespaciode la corteza del tomo podemos encontrar, con muchas probabilidades (90%), un electrn (estado del electrn); en otras palabras, es imposible predecir el punto exacto en donde podemos encontrar un tan solo electrn en un momento dado, pero si se puede calcular el espacio o regin del tomo en donde se mueve un electrn, lo que constituye el fundamento de esta teora. Para poder establecer tal espacio, denominado orbital atmico, es necesario conocer cuatrodatosde l, los llamados nmeros qunticos, que son como su cedula o tarjeta deidentidad, los cuales son: n, l, ml y ms (en este orden).n llamado numero quntico principal, y es el primer nmero quntico de un electrn.Tambin se le conoce como nivel de energa principal o, sencillamente, capa de energa, e indica el nmero del nivel en donde se encuentra un electrn, es decir, la distancia a la que se encuentra el electrn con respecto al ncleo. En realidad, el nivel indica la cantidad de energa que posee un electrn, esto es que, electrones con cantidades distintas de energa estarn localizados en niveles de energa diferentes.Todos los electrones de un tomo estn distribuidos primeramente en niveles de energa, los cuales estn identificados con nmeros (1,2,3,4,5,6 y 7) o letras ( K, L, M, N, O, P y Q); cada nivel de energa es una gran capa o regin alrededor del ncleo, y en la tabla peridica estos niveles de energa estn representados por las lneas horizontales llamadas periodos, las que tambin estn identificadas con estos mismos nmeros (1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7) y letras (K, L, M, N, O, P y Q). Para el caso, un tomo de Hidrogeno solo tienen un nivel de energa (periodo 1 en la tabla peridica) en el cual habita el nico electrn que tiene este elemento qumico; un tomo de Oxigeno tiene dos niveles de energa (periodo 2 en la tabla peridica) en los cuales estn distribuidos sus ocho electrones, habiendo tomos (como el de Plutonio) que poseen hasta siete niveles de energa, en los cuales estn distribuidos todos sus 94 electrones. Ahora bien, cada nivel tiene su propia capacidad de albergar electrones, es decir, cada nivel solo puede contener una cierta cantidad de electrones, y para poder calcular esta capacidad se emplea la formula 2n2, en donde n representa nmero del nivel.

CONCLUSIONES Podemos concluir que el tomo forma una parte fundamental en la materia y por ende en nuestra vida yecosistema. Gracias a esta partcula obtenemos beneficios tecnolgicos porla investigaciny reaccin de ste en s en la materia. Se puede decir que con los diferentes modelos que dieron los cientficos, se trato de dar una explicacin al tomo , que con el tiempo se fueron mejorando , hasta que la actual ,que una de ellas es la cuntica. Pero en definitiva, en casi todos los modelos , se dice que el tomo esta formando por electrones que estos tiene carga negativa y un ncleo , en su mayora. Esto modelos nos dan las bases de saber como son los tomos , o lo que quisieron decir a travs de sus modelos, y como lo hicieron. Por otra parte tratan de explicar el significado de las cosas, de todo lo que esta hecho en nuestro planeta , tratando de decir que todas las cosas que nos rodean estn hechas por tomos Con esto se ve en definitiva, que todos los cientficos que estudiaron el tomo, tenan sus razones, sus principios y hacan sus experimentos para comprobar su teora. Esto modelos atmicos han servido con el tiempo , para definir como es el tomo al cual ayudan a los cientficos a explicar esto.