Martín Gómez

Para empezar…

¿Cómo empezó el Átomo?

Demócrito y su Átomo

Modelos Atómicos

Modelo Atómico de Dalton

Modelo Atómico de Thomson

Modelo Atómico de Rutherford

Modelo Atómico de Bohr

Modelo Atómico de Sommerfeld

Modelo Atómico de Schrödinger

Significados

Para terminar…

Índice

El átomo es un constituyente de la materia ordinaria,

con propiedades químicas bien definidas, formado asu vez por constituyentes más elementales sinpropiedades químicas bien definidas. Significa:

á= sin, tomos= división

Con respecto a eso, el modelo atómico es unarepresentación estructural de un átomo, que trata deexplicar su comportamiento y propiedades.

Para empezar…

Desde la Antigüedad, los filósofos se preguntaban de

qué estaban formadas las cosas. A fines del siglo Va.C., Demócrito (460- 370 a.C.) se planteó qué pasaríasi llegase un punto en el fuera imposible continuardividiendo un objeto. Él postuló la idea de que lamateria era discontinua, es decir, que se podíadividir solo hasta cierto punto, ya que estabaconstituida por diminutas partículas a las que llamóátomos.

¿Cómo empezó el Átomo?

Demócrito y su Átomo

Solo unos 2000 años después, empezaron hacer los

Modelos Atómicos, entre ellos son:

_ Modelo Atómico de Dalton

_ Modelo Atómico de Thomson

_ Modelo Atómico de Rutherford

_ Modelo Atómico de Bohr

_ Modelo Atómico de Sommerfeld

_ Modelo Atómico de Schrödinger

Modelos Atómicos

En 1803, John Dalton planteó su teoría atómica, que retomaba

las antiguas ideas de Demócrito. Los principales postulados desu teoría fueron:

_ Toda la materia está formada por átomos, que son partículasdiminutas en indivisible.

_ Todos los átomos de un determinado elemento son idénticos yposeen igual masa.

_ Los átomos de diferentes elementos se combinan, de acuerdo anúmeros enteros y sencillos, y conforman los compuestos.

_ En una reacción química se origina un reordenamiento de losátomos, por lo que estos no se crean ni se destruyen.

Modelo Atómico de Dalton

Para representar sus postulados, Dalton simbolizo alos átomos de los elementos mediante círculos. Estos,al combinarse, representaban los compuestosquímicos.

Con el paso de los años, la Teoría de Dalton fueanalizada y posteriormente modificada, ya que,como veremos a continuación, surgieron nuevasevidencias experimentales acerca de los fenómenoseléctricos, con lo que se llegó a determinar que losátomos eran divisibles.

Nota: John Dalton fue un químico inglés que retomólas ideas atomistas de los griegos, pero fundadas enla observación científica de la combinación desustancias.

En 1897, el físico británico Joseph Thomson estudió

la descarga eléctrica que se produce dentro de untubo de vidrio al vacío (sin aire) y conectado a laelectricidad llamado tubo de descarga. Thomsonencontró que cuando un voltaje suficientemente alto,proveniente de una pila o bobina, era aplicado entrelos electrodos, se producía un rayo que él llamó rayocatódico, puesto que comenzaba en el electrodonegativo de la pila, o cátodo. Este rayo viajaba haciael electrodo positivo, o ánodo, por lo que dedujo quese trataba de un flujo de partículas repelidas por elelectrodo negativo y que, por lo tanto, estabancargadas negativamente.

Modelo Atómico de Thomson

Tras esta experiencia, Thomson llamó electrones (e-)a los haces de partículas con carga negativa. Fueronlas primeras partículas subatómicas confirmadasexperimentalmente.

Basándose en este descubrimiento, y considerandoque la materia es neutra, en 1904 Thomson propusoun modelo de átomo, conocido como «budín depasas»

Budín de pasas

El átomo se representaba como una esfera compactacon cargas positivas distribuidas de manerauniforme, en la que se insertaban los electrones. Lascargas positivas estaban en equilibrio con lasnegativas, de modo que el átomo era neutro.

Nota: Joseph Thomson fue un científico británico,descubridor del electrón, de los isótopos e inventordel espectrómetro de masa. En 1906 fue galardonadocon el Premio Nobel de Física.

El modelo de Thomson tuvo una gran aceptación

hasta que, en 1911, el físico y químico británico-neozelandés Ernest Rutherford, con suscolaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden,hicieron un experimento que consistió en impactaruna fina lámina de oro con partículas alfa emitidaspor una sustancia radiactiva.

Modelo Atómico de Rutherford

Como resultado se obtuvo que la mayoría de laspartículas alfa atravesaba la lámina, pero unapequeña porción lo hacía con una leve desviación, yotra mínima parte chocaba con la lámina y sedevolvía hacia su origen. Con estos datos,Rutherford pudo deducir que existía algo dentro delos átomos de oro que hacía que algunas partículasalfa desviaran su dirección o se devolvieran: elnúcleo. Estos resultados y el posteriordescubrimiento del neutrón por James Chadwick,llevaron a Rutherford a postular un nuevo modeloatómico, cuyas principales características son:

Átomo: - Está formada por un núcleo y una envoltura.

- El tamaño total del átomo es 100000 veces más grande que sunúcleo.

- En un átomo neutro, el n° de protones es igual al n° deelectrones.

- La masa del átomo es la suma de protones y neutrones.

Núcleo: - Se ubica en el centro del átomo y concentra casitoda la masa de este.

- En él se encuentran los protones y los neutrones, que tienenuna masa similar.

- Posee carga positiva debido a los protones; los neutrones noposeen carga.

Envoltura: - En ella están los electrones, moviéndose a granvelocidad y a cierta distancia del núcleo.

- La masa de la envoltura es casi 1000 veces menor que la delnúcleo.

- Posee carga negativa, que se debe a los electrones.

Nota: Ernest Rutherford fue un físico y químiconeozelandés. Se dedicó al estudio de las partículasradioactivas y logró clasificarlas en alfa, beta ygamma. Halló que la radiactividad iba acompañadapor una desintegración de los elementos, lo que levalió ganar el Premio Nobel de Química en 1908.

Tomando en cuenta estas observaciones, en 1913 el

físico Niels Bohr introdujo un nuevo modeloatómico, conocido como el modelo planetario, elcual postulaba lo siguiente:

_ Los electrones giran en órbitas fijas y definidas,llamadas niveles de energía.

_ Los electrones que se encuentran en niveles máscercanos al núcleo poseen menos energía que los queestán lejos de él.

Modelo Atómico de Bohr

_ Cuando el electrón se encuentra en una órbitadeterminada no emite ni absorbe energía.

_ Si el electrón absorbe energía de una fuente externa,puede «saltar» a un nivel de mayor energía.

_ Si el electrón regresa a un nivel menor, debe emitirenergía en forma de luz ( radiación electromagnética).

Modelo Planetario

Una de las principales diferencias entre los modelosde Rutherford y de Bohr es que en el primero loselectrones giran en órbitas que pueden estar acualquier distancia del núcleo; en cambio, en elmodelo de Bohr solo se pueden encontrar girando endeterminados niveles de energía.

Nota: Niels Bohr fue un físico danés que realizócontribuciones fundamentales para la comprensiónde la estructura del átomo y la mecánica cuántica.

En 1916, Sommerfeld perfeccionó el modelo atómico de

Bohr intentando paliar los dos principales defectos deéste. Para eso introdujo dos modificaciones básicas:Órbitas casi-elípticas para los electrones y velocidadesrelativistas. En el modelo de Bohr los electrones sólogiraban en órbitas circulares. La excentricidad de la órbitadio lugar a un nuevo número cuántico: el númerocuántico azimutal, que determina la forma de losorbitales, se lo representa con la letra l y toma valores quevan desde 0 hasta n-1. Las órbitas son:

l = 0 se denominarían posteriormente orbitales s o Sharp l = 1 se denominarían p o principal. l = 2 se denominarían d o diffuse. l = 3 se denominarían f o fundamental.

Modelo Atómico de Sommerfeld

Para hacer coincidir las frecuencias calculadas conlas experimentales, Sommerfeld postuló que elnúcleo del átomo no permanece inmóvil, sino quetanto el núcleo como el electrón se mueven alrededordel centro de masas del sistema, que estará situadomuy próximo al núcleo al tener este una masa variosmiles de veces superior a la masa del electrón.

Arnold Sommerfeld, con la ayuda de la relatividad de Albert Einstein, hizo las siguientes modificaciones al modelo de Bohr:

_ Los electrones se mueven alrededor del núcleo, en órbitas circulares o elípticas.

_ A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el mismo nivel.

_ El electrón es una corriente eléctrica minúscula.

Nota: Arnold Sommerfeld fue un físico alemán que introdujo la constante de la estructura fina en 1919.

En 1924, se basa en un modelo cuántico no relativista

por el físico Erwin Schrödinger. Se basa en lasolución de la ecuación de Schrödinger para unpotencial electrostático con simetría esférica, llamadotambién átomo hidrogenoide. En este modelo loselectrones se contemplaban originalmente como unaonda estacionaria de materia cuya amplitud decaíarápidamente al sobrepasar el radio atómico.

Modelo Atómico de Schrödinger

Si bien el modelo de Schrödinger describe adecuadamente laestructura electrónica de los átomos, resulta incompleto en otrosaspectos:

_El modelo de Schrödinger en su formulación original no tiene en cuentael espín de los electrones, esta deficiencia es corregida por el modelo deSchrödinger-Pauli.

_ El modelo de Schrödinger ignora los efectos relativistas de los electronesrápidos, esta deficiencia es corregida por la ecuación de Dirac que ademásincorpora la descripción del espín electrónico.

_ El modelo de Schrödinger si bien predice razonablemente bien losniveles energéticos, por sí mismo no explica por qué un electrón en unestado cuántico excitado decae hacia un nivel inferior si existe algunolibre. Esto fue explicado por primera vez por la electrodinámica cuántica yes un efecto de la energía del punto cero del vacío cuántico.

Nota: Erwin Schrödinger fue un físico austríaco,naturalizado irlandés, que realizó importantescontribuciones en los campos de la mecánicacuántica y la termodinámica.

Haces: Conjunto de partículas o rayos luminosos de

un mismo origen, que se propagan sin dispersión.

Partículas Alfa: Núcleos de helio con carga positivaque se emiten al desintegrarse un compuesto osustancia radiactiva.

Sustancia radiactiva: Compuesto que, aldesintegrarse emite, de manera instantánea,partículas de menor masa y energía, en forma deradiación electromagnética.

Significados

Los átomos es eléctricamente neutro, porque tiene la

misma cantidad de protones y electrones o sea decargas positivas o negativas.

Además, todo este descubrimiento ha pasado pormuchas etapas que con el tiempo se han idoestudiando y avanzando siempre con la idea depoder entenderlo y llegar a una respuesta.

Para terminar…