Resumen de las teorías atómicas

1. MODELOS ATÓMICOS
Demócrito de Abdera, filósofo griego del siglo V a.C. fue el primero en plantear la idea
de que la materia estaba formada por partículas indivisibles llamadas átomos, además
manifestaba que estos se encontraban en movimiento constante y se combinan de maneras
diferentes diferenciándose entre sí en forma y disposición. A comienzos del siglo XIX inicia
una revolución por el conocimiento y estudio de la conformación de la materia y el átomo.
Teoría atómica de Dalton (1808)
Dalton atribuyó un peso atómico a cada elemento y fue posible por primera vez
ordenarlos, de esta manera se comprobó que existían relaciones cuantitativas entre los
elementos. Dalton basó sus resultados de laboratorio para inferir en la existencia de los
átomos formulando cuatro postulados:
▪ La materia está constituida por partículas elementales denominadas átomos y se
caracterizan por ser indestructibles, indivisibles e impenetrables.
▪ Los átomos que componen un determinado elemento se caracterizan por tener el mismo
peso pero difieren en el peso de los átomos de otros elementos.
▪ Los diversos compuestos químicos están formados por átomos combinados en
proporciones definidas, estos se combinan en múltiplos aritméticos sencillos.
▪ Por más violenta que sea una reacción química u otro tipo de fuerza, el átomo
permanece indestructible, indivisible e impenetrable.
Modelo de Thomson (1897)
Por el año de 1833 Faraday iniciaba los descubrimientos acerca de la electricidad, en 1
874 G.J Stoney sugirió que el fenómeno de la electricidad se debía a una partícula
denominada electrón.
En 1897, el físico J.J. Thomson comenzó a experimentar con tubos de rayos catódicos. Los
tubos de rayos catódicos son tubos de vidrio sellados en los que se ha extraído la mayor
parte del aire. Al aplicar un alto voltaje entre los electrodos (cátodo y ánodo), que se
encuentran uno a cada lado del tubo, el rayo catódico se desvía de la placa cargada
negativamente, hacia la placa cargada positivamente. La cantidad por la cual un campo
magnético desvía el rayo ayudó a Thomson a determinar la razón entre la masa y carga
de las partículas que lo conforman.
▪ En primer lugar, se determinó que estos rayos salen del cátodo (de ahí su nombre) y se
propagan en línea recta hacia el ánodo.
▪ En segundo lugar, se llegó a la conclusión de que los rayos catódicos están formados
por partículas con masa porque son desviados por un campo magnético.
▪ Si colocamos un campo eléctrico alrededor del tubo de vació, se demuestra que los
rayos catódicos tienen carga eléctrica negativa.
Así Thomson descubrió el electrón, y demostró que es un fragmento universal que se
encuentra en todos los átomos. Más adelante Robert Millikan encontró que la carga del
electrón es de q = - 1,6x10–19
C.
En conclusión, Thompson propuso su modelo atómico de esta manera: “El átomo es una
esfera de electricidad positiva, en la cual sus electrones están incrustados como pasas en un
pastel, cada elemento tiene en sus átomos un número diferente de electrones que se encuentra
siempre dispuestos de una manera especial y regular”
Modelo de Rutherford (1910)
Para ese tiempo ya se conocía la radiactividad descubierta por Henry Becquerel al
estudiar el uranio. Se determinaron tres tipos de radiaciones: alfa, beta y gamma, los
rayos alfa son partículas cargadas positivamente, las betas tienen carga eléctrica negativa
y los rayos gamma son energía radiante o luz.
Rutherford realizó un experimento bombardeando una lámina de oro con partículas alfa y
colocó una muestra de radio (un metal radiactivo) dentro de una caja de plomo con un
pequeño agujero. La mayoría de la radiación era absorbida por el plomo, pero un rayo
delgado de partículas era capaz de escapar del agujero en la dirección de la lámina de
oro. La lámina estaba rodeada de una pantalla detectora que destellaba cuando una
partícula la golpeaba.
llegó a la conclusión de que era una fuerza eléctrica poderosa y ubicada en un pequeño
volumen desviaba a las partículas alfa.
Esta deducción le permite a Rutherford descubrir el núcleo y da a conocer una imagen
distinta del átomo, donde se indica que:

2. ▪ El átomo es increíblemente tenue.
▪ Es un espacio casi vacío en su totalidad.
▪ Posee un núcleo central muy pequeño, y este es muy pesado y denso.
▪ El núcleo es de carga positiva donde se origina la fuerza que desvía las partículas
alfa.
▪ El átomo posee una envoltura de electrones que se encuentran rotando alrededor del
núcleo en órbitas semejante a la de un sistema planetario.
Modelo de Niels Bohr (1913)
A principios de los años 1900, los físicos Max Planck y Albert Einstein habían teorizado
recientemente que la radiación electromagnética no solo se comporta como una onda, sino
a veces también como partículas llamadas fotones. Planck estudió la radiación
electromagnética emitida por objetos calientes y propuso que estaba "cuantizada". Einstein
usó los resultados de Planck para explicar por qué se necesitaba una frecuencia mínima de
luz para expulsar electrones de la superficie de un metal en el efecto fotoeléctrico.
El espectro de líneas atómicas es otro ejemplo de cuantización. Cuando un elemento o ion se
calienta por una llama o se excita debido a una corriente eléctrica, los átomos excitados
emiten luz de un color característico. La luz emitida puede refractarse por un prisma, lo que
produce un espectro con una distintiva apariencia rayada debido a la emisión de ciertas
longitudes de onda de la luz.
El modelo de Bohr del átomo de hidrógeno comenzó como el modelo planetario, pero él le
agregó una suposición con respecto a los electrones. ¿Qué tal que la estructura del átomo
estuviera cuantizada? Bohr sugería que quizás los electrones podrían orbitar el núcleo solo
en órbitas específicas o capas con un radio fijo. Solo las capas con un radio dado por la
ecuación siguiente estarían permitidas, y el electrón no podría existir entre estas capas.
Al mantener los electrones en órbitas circulares cuantizadas alrededor de un núcleo
cargado positivamente, Bohr fue capaz de calcular la energía de un electrón en el n-ésimo
nivel de energía del hidrógeno. Puesto que un electrón en órbita alrededor del núcleo es
más estable que un electrón que está infinitamente lejos de su núcleo, la energía de un
electrón en órbita es siempre negativa.
A partir de ello, Bohr podía describir el proceso de absorción y emisión de energía en
términos de estructura electrónica. De acuerdo con el modelo de Bohr, un electrón
absorbería energía en forma de fotones para excitarse y pasar a un nivel de energía más
alto siempre y cuando la energía del fotón fuera igual a la diferencia entre los niveles de
energía final e inicial. Después de saltar al nivel de energía más alto (también llamado el
estado excitado) el electrón excitado estaría en una posición menos estable, así que
rápidamente emitiría un fotón para caer a un nivel de energía más bajo y más estable.
La obra de Rutherford pasó inadvertida en sus tiempos, es decir en el mundo exterior se
seguía utilizando el modelo de Thompson. Niels Bohr le dio la respectiva importancia
iniciando la teoría cuántica aplicando la hipótesis cuántica a la estructura atómica.
· El átomo posee un núcleo y alrededor de este núcleo giran los electrones en niveles
circulares, de tal manera que la fuerza coulómbica que se genera en el núcleo se balancea
con la fuerza centrípeta del electrón.
Einstein que aplicó este concepto al fenómeno fotoeléctrico generalizó que si la luz viaja en
cuantos; cualquier fenómeno de absorción o de emisión de luz por un cuerpo siempre será
en cantidades múltiples de la energía de un fotón.
Referencias:
▪ Khan Academy. (s. f.). Historia de la estructura atómica. Recuperado de https://bit.ly/3j0wkja
▪ UNSA. 2018. Guía del postulante: Química y materia
▪ Ministerio de Educación del Perú. (2016). Ciencia, Tecnología y Ambiente 3. Lima: Minedu.