El documento describe la historia del desarrollo de la teoría atómica desde Demócrito hasta el descubrimiento del neutrón. Explica que Dalton propuso que los átomos son las partículas más pequeñas de los elementos y que los compuestos químicos están formados por átomos de diferentes elementos combinados en proporciones definidas. Más tarde, se descubrió que los átomos están formados por partículas subatómicas como electrones, protones y neutrones.

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Juan Estrada
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Ing. Industrial

2. ORIGEN
En el siglo v a.C. el filosofo griego Demócrito expresó la idea de
que toda la materia estaba formada por muchas partículas pequeñas e
individuales que llamo “átomos” (indestructible o indivisible). A pesar de que
la idea de Demócrito no fue aceptada por muchos de sus contemporáneos (
Platón y Aristóteles), esta se mantuvo. El trabajo de Dalton marco el principio
de la era de la química moderna. Las hipótesis sobre la naturaleza de la materia,
en las que se basa la teoría atómica de Dalton pueden resumirse de la siguiente
manera:

3. • Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas
llamadas atoamos. Todos los átomos de un mismo elementos son idénticos.
Tienen igual tamaño, maso y propiedades químicas. Los átomos de una
elemento son diferentes a los átomos de todos los demás elementos.
• Una relación química implica solo la separación, combinación o
reordenamiento de los átomos: nunca supone la creación o destrucción de
los mismos.
• Los compuestos están formados por atamos de mas de un elemento. En
cualquier compuesto, la relación del numero átomos entre dos de los
elementos presentes siempre es un numero entero o una fracción sencilla.

4. • La primera hipótesis establece que los átomos de un elementos
son diferentes de los átomos de todos los demás elementos.
Como se puede notar en la imagen. Tenemos los átomos del elemento X,
que son diferentes a los átomos del elemento Y. Además de un compuesto
formado por los átomos de los elementos X y Y.

5. • La segunda hipótesis sugiere que, para formar un determinado
compuesto, no solamente se necesitan los átomos de los elementos
correctos, sino que es indispensable un numero especifico de
dichos átomos. Esta idea es una extensión de la “ley de las
proporciones definidas” creada por el químico francés Joseph
Proust. Establece que muestras diferentes de un mismo
compuesto siempre contienen los mismos elementos y en la misma
proporción de masa.

6. • La segunda hipótesis de Dalton confirma otra importante ley (la ley de
las proporcione múltiples. Dicha ley es explicada por la teoría de
Dalton de una manera muy sencilla: diferentes compuestos formados
por los mismos elementos difieren en el numero de átomos de cada
clase.
• La tercera hipótesis de Dalton es una forma de anunciar la ley de la
conservación de la masa. La cual establece que la materia no se crea ni
se destruye. Debido a que la materia esta formada por átomos, que no
cambian en una reacción química. Se concluye que la masa también se
debe conserva. La brillante idea de Dalton sobre la naturaleza de la
materia fue el principal estimula para el rápido progreso de la química
durante el siglo XIX.

7. ESTRUCTURA DE UN
ÁTOMO
Dalton describió un átomo como una partícula
extremadamente pequeña e indivisible. Sin embargo, una serie de
investigaciones demostraron claramente que los átomos tienen una
estructura internar, es decir, que están formados por partículas aun
mas pequeñas llamadas “partículas subatómicas”. Estas
investigaciones condujeron al descubrimiento de tres partículas:
electrones, protones y neutrones.

8. ELECTRÓN
En la década de 1890, muchos científicos estaban
interesados en el estudio de la radiación, la emisión y transmisión de
la energía a través del espacio en forma de ondas. La información
obtenido por esas investigaciones contribuyo al conocimiento de la
estructura atómica. Como resultado se encontró que el electrón es
una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa.

9. RADIACTIVIDAD
En 1895, el físico alemán Wilhelm Rontgen observo que
cuando los rayos catódicos incidían sobre el vidrio y los metales, hacían
que estos emitieran unos rayos desconocidos. Estos rayos muy energéticos
eran capaces de atravesar la materia, oscurecían las placas fotográficas.
Incluso cubiertas, y producían fluorescencia en alunas sustancias. Debido
a que estos rayos no eran desviados de su trayectoria por un imán, no
estaban constituidos por partículas con carga, como los rayos catódicos.
Rotngen les dio el nombre de rayos X por su naturaleza desconocida.

10. PROTÓN
Es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental
positiva 1 (1,6 × 10-19 C), igual en valor absoluto y de signo contrario a la del
electrón, y una masa 1836 veces superior a la de un electrón.
Experimentalmente, se observa el protón como estable, con un
límite inferior en su vida media de unos 10 años, aunque algunas teorías
predicen que el protón puede desintegrarse en otras partículas. Originalmente
se pensó que el protón era una partícula elemental pero desde los años 1970
existe una evidencia sólida de que es una partícula compuesta. Para la cromo
dinámica cuántica el protón es una partícula formada por la unión estable de
tres quarks.

11. NÚCLEO ATÓMICO
Es la parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra
más del 99,9% de la masa total del átomo.
Está formado por protones y neutrones (denominados nucleones) que se
mantienen unidos por medio de la interacción nuclear fuerte, la cual permite
que el núcleo sea estable, a pesar de que los protones se repelen entre sí (como
los polos iguales de dos imanes). La cantidad de protones en el núcleo (número
atómico), determina el elemento químico al que pertenece. Los núcleos
atómicos no necesariamente tienen el mismo número de neutrones, ya que
átomos de un mismo elemento pueden tener masas diferentes, es decir son
isótopos del elemento.

12. La existencia del núcleo atómico fue
deducida del experimento de
Rutherford, donde se bombardeó una
lámina fina de oro con partículas alfa,
que son núcleos atómicos de helio
emitidos por rocas radiactivas. La
mayoría de esas partículas traspasaban
la lámina, pero algunas rebotaban, lo
cual demostró la existencia de un
minúsculo núcleo atómico.
NÚCLEO ATÓMICO

13. NEUTRÓN
El modelo de Rutherford de la estructura atómica dejaba un
impórtate problema sin resolver. Se sabia que el hidrogeno, el átomo mas
sencillo, contenía solamente un protón, y que el átomo de helio contenía
dos protones. Por tanto, la relación entre la masa de un átomo de helio y
un átomo de hidrogeno debería ser 2: 1. Sin embargo, en realidad la
relación es 4 : 1. Rutherford y otras investigadores habían propuesto que
debería existir otro tipo de partícula subatómica en el núcleo, hecho que el
físico ingles James Chadwick probo en 1932.

14. Cuando Chadwick bombardeo una delgada lamina de berilio
con partículas “a”, el metal emitió una radiación de muy alto energía,
similar a los rayos “y”. Experimentos posteriores demostraron que esos
rayos realmente constan de un tercer tipo de partículas subatómicas, que
Chadwick llamó “neutrones” debido a que se demostró que era partículas
eléctricamente neutras con una masa ligeramente mayo que la masa de los
protones. El misterio de la relación de las masas ahora podía explicarse.
En el núcleo de helio existen dos protones y dos neutrones, mientras que
en el de hidrogeno hay un protón y no hay neutrones; por lo tanto la
relación es 4 : 1.

15. En esta figura se muestra la localización de las partículas
elementales (protones, neutrones y electrones) en un átomo.

16. MASA Y CARGA DE LAS
PARTICULAS SUBATOMICAS