2. Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado
de qué estaba hecha la materia.
Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo
griego Demócrito consideró que la materia estaba
constituida por pequeñísimas partículas que no podían
ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a
estas partículas átomos, que en griego quiere decir
"indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las
cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.
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.
3. Orden Cronológico
Año Cientifico
John Dalton
1808
J.J. Thomson
1897
Ernest Rutherford
1911
Niels Bohr
1913
Erwin Schrödinger
1924
4. John Dalton
Fue un naturalista, químico, matemático y
meteorólogo británico.
En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica,
que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de
Demócrito.
Dalton estableció un sistema para designar a
cada átomo de forma que se pudieran distinguir
entre los distintos elementos.
5. Teoría de John Dalton
La materia está formada por minúsculas partículas indivisibles
llamadas átomos.
Hay distintas clases de átomos que se distinguen por su masa y sus
propiedades. Todos los átomos de un elemento poseen las mismas
propiedades químicas. Los átomos de elementos distintos tienen
propiedades diferentes.
6. Los compuestos se forman al combinarse los átomos de dos o más
elementos en proporciones fijas y sencillas. De modo que en un compuesto
los de átomos de cada tipo están en una relación de números enteros o
fracciones sencillas.
En las reacciones químicas, los átomos se intercambian de una a otra
sustancia, pero ningún átomo de un elemento desaparece ni se transforma
en un átomo de otro elemento.
7. La materia está formada por
partículas pequeñísimas
llamadas “átomos”. Estos
átomos no se pueden dividir ni
romper, no se crean ni se
destruyen en ninguna reacción
química, y nunca cambian.
Átomo de Dalton
8. En un principio, Dalton dijo que la materia estaba formada
por átomos, es decir, por partículas indivisibles e
inalterables. Pero al descubrirse la existencia de las
partículas subatómicas, se comprobó que el átomo no era
indivisible.
A pesar de que la teoría de Dalton era errónea,
significó un avance muy importante en el camino de la
comprensión de la materia. Además, la aceptación del
modelo de Dalton no fue inmediata, y durante bastantes
años muchos científicos se resistieron a reconocer la
existencia del átomo.
9. Joseph John
Thomson
Fue un científico británico y descubridor
de los isótopos, e inventor
del espectrómetro de masa. En 1906 fue
galardonado con el Premio Nobel de
Física.
Demostró que dentro de los átomos hay
unas partículas diminutas, con carga
eléctrica negativa, a las que se
llamó electrones.
10. Investigación de Thomson
Demuestra La primera evidencia de la existencia de partículas subatómicas y por
tanto de que los átomos no eran indivisibles como postulaba la teoría atómica de
Dalton, se obtuvo de los estudios de la conductividad eléctrica de gases a bajas
presiones.
Los gases son aislantes para voltajes bajos, sin embargo, frente a voltajes elevados
se vuelven conductores. Cuando en un tubo de vidrio que contiene un gas se hace
parcialmente el vacío y se aplica un voltaje de varios miles de voltios, fluye una
corriente eléctrica a través de él. Asociado a este flujo eléctrico, el gas encerrado en
el tubo emite unos rayos de luz de colores, denominados rayos catódicos, que
son desviados por la acción de los campos eléctricos y magnéticos.
Mediante un estudio cuidadoso de esta desviación, J. J. Thomson demostró en 1897
que los rayos estaban formados por una corriente de partículas cargadas
negativamente, que llamó electrones.
12. Por ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés supuso,
en 1904, que la mayor parte de la masa del átomo correspondía a la
carga positiva, que, por tanto, debía ocupar la mayor parte del
volumen atómico. Thomson imaginó el átomo como una especie de
esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los
electrones (como las pasas en un pudin).
Este modelo permitía explicar varios fenómenos
experimentales como la electrización y la formación de
iones.
- La electrización: Es el exceso o la deficiencia de
electrones que tiene un cuerpo y es la responsable de su
carga eléctrica negativa o positiva.
- La formación de iones: Un ion es un átomo que ha
ganado o ha perdido electrones. Si gana electrones tiene
carga neta negativa y se llama anión y si pierde
electrones tiene carga neta positiva y se llama catión.
13. Según el modelo de Thomson, los átomos están constituidos
por una distribución de carga y masa regular, y éstos están
unidos unos con otros formando la sustancia. Es decir, la
sustancia debería poseer una estructura interna homogénea
y, por tanto, las partículas al atravesarla deberían tener un
comportamiento uniforme. Tras los experimentos de
Rutherford, y tras el descubrimiento de las partículas
subatómicas se vio que lo dicho por Thomson no se cumplía.
Por otro lado, aunque Thomson explicó la formación de
iones, dejó sin explicación la existencia de las otras
reacciones.
14. Ernest
Rutherford
Fue un físico y químico neozelandés.
Se dedicó al estudio de las partículas
radioactivas y logró clasificarlas en
alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Halló que
la radiactividad iba acompañada por una
desintegración de los elementos, probó la
existencia del núcleo atómico, en el que se
reúne toda la carga positiva y casi toda
la masa del átomo.
15. Investigación de Rutherford
Los experimentos llevados a cabo en 1911 bajo la dirección de Ernest
Rutherford modificaron las ideas existentes sobre la naturaleza del átomo.
Rutherford y sus colaboradores bombardearon una fina lámina de
oro con partículas alfa (núcleos de helio) procedentes de un elemento
radiactivo. Observaban, mediante una pantalla fluorescente, en qué medida
eran dispersadas las partículas. La mayoría de ellas atravesaba la lámina
metálica sin cambiar de dirección; sin embargo, unas pocas eran reflejadas
hacia atrás con ángulos pequeños. Éste era un resultado completamente
inesperado, incompatible con el modelo de átomo macizo existente.
Mediante un análisis matemático de las fuerzas involucradas, Rutherford
demostró que la dispersión era causada por un pequeño núcleo cargado
positivamente, situado en el centro del átomo de oro. De esta forma dedujo
que la mayor parte del átomo es espacio vacío, lo que explicaba por qué la
mayoría de las partículas que bombardeaban la lámina de oro, pasaran a
través de ella sin desviarse.
17. Basándose en los resultados obtenidos en sus experimentos de bombardeo
de láminas delgadas de metales, estableció el llamado modelo atómico de
Rutherford o modelo atómico nuclear.
El átomo está formado por dos partes: núcleo y corteza.
El núcleo es la parte central, de tamaño muy pequeño, donde se encuentra
toda la carga positiva y, prácticamente, toda la masa del átomo. Esta carga
positiva del núcleo, en la experiencia de la lámina de oro, es la responsable
de la desviación de las partículas alfa (también con carga positiva).
La corteza es casi un espacio vacío, inmenso en relación con las
dimensiones del núcleo. Eso explica que la mayor parte de las partículas
alfa atraviesan la lámina de oro sin desviarse. Aquí se encuentran los
electrones con masa muy pequeña y carga negativa. Como en un diminuto
sistema solar, los electrones giran alrededor del núcleo, igual que los
planetas alrededor del Sol. Los electrones están ligados al núcleo por la
atracción eléctrica entre cargas de signo contrario.
18. Según el modelo atómico de Rutherford, los electrones se
mueven en órbitas circulares y tienen una aceleración normal.
Pero según los principios del electromagnetismo clásico, una
carga eléctrica en movimiento acelerado emite energía; por lo
tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral
hasta chocar con el núcleo, y esto supondría una pérdida
continua de energía.
Por otro lado, el electrón pasaría por todas las órbitas
posibles describiendo una espiral alrededor del núcleo; y por
tanto, la radiación emitida debería de ser continua. Sin
embargo, los espectros de emisión de los elementos son
discontinuos.
19. Niels Bohr
Fue un físico danés que realizó
fundamentales contribuciones para la
comprensión de la estructura del átomo y
la mecánica cuántica.
Espectros atómicos discontinuos
originados por la radiación emitida por los
átomos excitados de los elementos en
estado gaseoso .
20. Investigación de Bohr
El modelo atómico de Rutherford era incapaz de explicar ciertos hechos, Para
solucionar los problemas planteados, el físico danés Niels Bohr formuló, en 1913, una
hipótesis sobre la estructura atómica. Sus postulados eran:
El electrón sólo se mueve en unas órbitas circulares "permitidas" (estables) en las
que no emite energía. El electrón tiene en cada órbita una determinada energía,
que es tanto mayor cuanto más alejada esté la órbita del núcleo.
La emisión de energía se produce cuando un electrón salta desde un estado inicial
de mayor energía hasta otro de menor energía.
21. Bohr supuso que el átomo solo puede tener ciertos niveles de
energía definidos.
Bohr establece así, que los electrones solo pueden girar en ciertas
órbitas de radios determinados. Estas órbitas son estacionarias, en
ellas el electrón no emite energía: la energía cinética del electrón
equilibra exactamente la atracción electrostática entre las cargas
opuestas de núcleo y electrón.
El electrón solo puede tomar así los valores de energía
correspondientes a esas órbitas. Los saltos de los electrones desde
niveles de mayor energía a otros de menor energía o viceversa
suponen, respectivamente, una emisión o una absorción de energía
electromagnética (fotones de luz).
23. Bohr creó su modelo basándose en el átomo de hidrógeno;
pero surgieron complicaciones. En consecuencia,
Sommerfeld perfeccionó este modelo considerando que las
órbitas podían ser también elípticas.
El modelo atómico de Bohr no explicaba por qué la
energía en las órbitas atómicas estaba cuantizada, ni por
qué algunas propiedades de los elementos se repetían
periódicamente. Es decir, no explicaban bien los espectros
de emisión.
Además, se aventuraba a colocar a los electrones con
exactitud en unas órbitas fijas.
24. Erwin
Schrödinger
Fue un físico austríaco, nacionalizado irlandés,
realizó importantes contribuciones en los campos
de la mecánica cuántica y la termodinámica.
Recibió el Premio Nobel de Física en 1933 por
haber desarrollado la ecuación de Schrödinger.
Tras mantener una larga correspondencia
con Albert Einstein propuso el experimento mental
del gato de Schrödinger que mostraba las
paradojas e interrogantes a los que abocaba la
física cuántica.
25. Investigación de Schrödinger
En 1925 desarrolla una ecuación (La ecuación de
Schrödinger ) la cual describe la evolución temporal de una
partícula masiva no relativista. Es de importancia central en
la teoría de la mecánica cuántica, donde representa para las
partículas microscópicas un papel análogo a la segunda ley
de Newton en la mecánica clásica. Las partículas
microscópicas incluyen a las partículas elementales, tales
como electrones, así como sistemas de partículas, tales
como núcleos atómicos.
26. Es un modelo cuántico no relativista. Se basa en la
solución de la ecuación de Schrödinger para un potencial
electrostático con simetría esférica, llamado
también átomo hidrogenoide. En este modelo los
electrones se contemplaba originalmente como una onda
estacionaria de materia cuya amplitud decaía
rápidamente al sobrepasar el radio atómico.
27. Actualmente se abandonó el concepto de órbita estacionaria, debido
fundamentalmente a que no se puede determinar con precisión la
posición exacta de un electrón en un determinado instante.
En la mecánica cuántica se define el orbital como una zona del espacio
donde la probabilidad de encontrar al electrón es máxima .
28. Conclusión
Con el avance da la ciencia los modelos atómicos sufren modificaciones, de
ahí la gran variedad de ellos.
El modelo aceptado hoy en día es el modelo mecano-cuántico, pero con el
paso de los años, ¿seguirá siendo aceptado? ¿o inventarán otro más
avanzado?
Los modelos atómicos anteriores tenían sus limitaciones, y aunque en
algunos aspectos, hoy en día parezcan absurdos, supusieron un avance muy
importante para la ciencia, ya que gracias a ellos ha sido posible llegar al
modelo actual; los modelos anteriores establecieron la base.
El nombre de los modelos anteriores coincidía con el nombre de la
persona que los propuso. El modelo actual, por el contrario, no viene
enunciado por el nombre de una persona en particular, ya que a sido
propuesto por un conjunto de científicos, científicos que estudian la
mecánica cuántica.
Por otro lado, el grado de dificultad de los modelos también ha ido
creciendo a la par que la ciencia, ya que cada día se descubren más cosas.
