1) El documento describe las ideas sobre los átomos en la antigüedad, incluyendo las teorías de Tales de Mileto, Anaxímenes y Heráclito sobre los elementos fundamentales. 2) Posteriormente, Empédocles propuso que los cuatro elementos -aire, agua, tierra y fuego- podían combinarse para formar todas las sustancias. 3) Aristóteles añadió el quinto elemento, el éter, que formaba las estrellas.

2. Nociones de átomo en la Antigüedad.
Desde la antigüedad, los hombres se han
preguntado de qué están hechas las cosas. El
primero del que tenemos noticias fue un
pensador griego, Tales de Mileto, quien en
el siglo VII antes de Cristo, afirmó que
todo estaba constituido a partir de agua,
que enrareciéndose o solidificándose formaba
todas las sustancias conocidas. Con
posterioridad, otros pensadores griegos
supusieron que la sustancia primigenia era
otra. Así, Anaxímenes de Mileto, en al siglo
VI a. C. creía que era el aire y Heráclito
de Éfeso, el fuego.

3. En el siglo V, Empédocles de Agrigento
reunió las teorías de sus predecesores y
propuso no una, sino cuatro sustancias
primordiales, los cuatro elementos: Aire,
agua, tierra y fuego. La unión de estos
cuatro elementos, en distinta proporción,
daba lugar a la vasta variedad de sustancias
distintas que se presentan en la naturaleza.
Aristóteles, añadió a estos cuatro
elementos un quinto: el quinto elemento, el
éter o quinta esencia, que formaba las
estrellas, mientras que los otros cuatro
formaban las sustancias terrestres.

5. Resumiendo la filosofía atómica antigua;
a) Todas las cosas están hechas de átomos
sólidos.
b) Espacio o vacío, es decir, vacuidad,
existe entre los átomos.
c) Los átomos son eternos.
d) Los átomos, por ser demasiado pequeños
no son visibles.
e) Los átomos son indivisibles, homogéneos
e incomprensibles.
f) Los átomos difieren uno de otro por su
forma, tamaño, distribución geométrica.
g) Las propiedades de la materia varían
según el agrupamiento de los átomos.

6. Modelo Atómico de DaltonModelo Atómico de Dalton
En 1803 John Dalton, presentó su
teoría atómica con la publicación
de su New System of Chemical
Philosohy.
John Dalton

7. La teoría atómica de Dalton puede
definirse en los siguientes postulados.
1.- Los elementos químicos están formados
por partículas muy pequeñas e
indivisibles llamadas átomos.
2.- Todos los átomos de un elemento
químico dado son idénticos en su masa y
demás propiedades.

8. 3.- Los átomos de diferentes elementos
químicos son distintos, en particular
sus masas son diferentes.
4.- Los átomos son indestructibles y
retienen su identidad en los cambios
químicos.
5.- Los compuestos se forman cuando
átomos de diferentes elementos se
combinan entre sí, en una relación de
números enteros sencilla, formando
entidades definidas (hoy llamadas
moléculas).

9. En 1864 William Crookes descubre una
radiación luminosa que se produce en un
tubo de vidrio que contenía un gas a baja
presión, después de una descarga de bajo
voltaje. Esta observación origino la
curiosidad necesaria para el
descubrimiento de otros tipos de
radiaciones, tales como los rayos
catódicos, rayos canales, rayos X, radio
actividad.
Descubrimiento del Electrón.

11. Hacia finales del siglo XIX, se
descubrió que los átomos no son
indivisibles, pues se componen de varios
tipos de partículas elementales. La primera
en ser descubierta fue el electrón en el
año 1864 por el investigador Sir Joseph
Thomson, quién recibió el Premio Nobel de
Física en 1906.
Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-
1950) durante sus trabajos realizados en
Tokio, propone su teoría según la cual los
electrones girarían en órbitas alrededor de
un cuerpo central cargado positivamente, al
igual que los planetas alrededor del Sol.

12. Modelo Atómico de Thomson.Modelo Atómico de Thomson.
En 1904, el Físico
británico Joseph John
Thompson realizo varios
experimentos con los
rayos catódicos, de cuyas
conclusiones obtuvo las
bases para proponer su
modeló atómico. En
seguida veremos sus
experimentos.

13. Experimento No. 1.
Conecto electrodos a un tubo de vidrio
en el que había un gas de baja presión (0.001
mm de Hg). El ánodo y el cátodo se hallaban
conectados a una fuente de alto voltaje, con
mas de 10 000 voltios.
El paso de la corriente provocaba que
la pequeña cantidad de gas emitiera una luz
tenue. Los rayos se desplazaban en línea
recta y emitían un destello al llegar a una
pantalla formada por una sustancia
fluorescente.

14. Experimento No. 2
Al interponer un objeto metálico
opaco en el camino de los rayos, como se
muestra en la imagen, observo que se
formaba una sombra en la pared opuesta al
cátodo. Esto indicaba que los rayos
partían del cátodo. Por eso se les llamo
rayos catódicos.

15. Experimento No. 3
Con este experimento, Thomson averiguo que los
rayos tienen masa. En el camino de los rayos interpuso
una pequeña rueda. Observó que la rueda giraba como
consecuencia del paso de los rayos, por esto concluyo
que en efecto los rayos tienen masa.

16. Experimento No. 4
Thomson uso esta modificación para
averiguar que carga tenían los rayos
catódicos. Mediante un campo eléctrico, o
un campo magnético, comprobó que los
rayos se desviaban alejándose del polo
negativo del campo y se acercaban al
positivo. Este comportamiento le indico
que los rayos son partículas negativas.

17. Modelo atómico de Thompson.

18. En el año 1923, a Millikan
le concedieron el premio
Nobel por el descubrir la
energía de cada electrón;
para llevar a cabo este
descubrimiento utilizó una
cámara cerrada la cual
tenía un agujero en uno de
sus laterales en la mitad
superior para colocar un
atomizador, además en la
mitad inferior del lateral
encontramos otro agujero
donde se coloca un
microscopio.
Experimento de Millikan
para determinar la carga
del electrón.

19. En el otro lateral de la cámara
en la que no encontramos ningún
artilugio encontramos una pequeña
ventana por donde los rayos X
penetran y otra por la que entre la
luz que ilumina las gotas. Los rayos
X cargan eléctricamente (ionizan)
las partículas de las gotitas de
aceite.

20. Donde se sitúa el atomizador
y encima del microscopio se
encuentra situada una placa
metálica horizontal cargada
positivamente, y donde el
microscopio se encuentra en el
lugar donde está el agujero para
el microscopio situamos otra
placa cargada negativamente.

21. Llevando a cabo este proceso las gotas
de aceite se podrían mantener en el aire
suspendidas, contrastando la fuerza de la
gravedad con la atracción magnética que habrá
al cargar las gotitas de aceite negativamente
con las placas que estarán cargadas una
positivamente y otra negativamente.
Millikan sabía que al atravesar las
moléculas por los rayos x, estas quedarían
ionizadas, es decir cargadas de electricidad.
Su experimento consistió en dejar caer un
elemento gaseoso constituido por gotitas de
aceite que caían uniformemente debido a su
peso pero contrarrestado por la viscosidad
del gas

22. A éstas gotitas les aplicaba la carga
de la que habíamos hablado antes por medio
de los rayos x, y las dejaba entre dos
placas de metal con distinta carga
(positiva y negativa) para que al
contrarrestarse y tratar de atraerse, las
gotitas quedaran suspendidas en el aire.
De esta forma, Millikan conocía la
masa de la gota, la intensidad del campo
eléctrico y la fuerza de la gravedad
cuando las gotas quedaban suspendidas, por
lo que pudo determinar la carga de la gota

25. En 1886, Eugene Goldstein continuó
experimentando en el tubo de Crookes, y al
trabajar con distintos gases descubrió que en el
átomo había partículas positivas con una masa
mayor que las negativas, estas partícula positivas
recibieron el nombre de Protones.

26. Experimentando con tubos de
descarga empleó un cátodo con
algunas perforaciones, como se puede
observar en la siguiente imagen, al
producirse los rayos catódicos, se
originaba una iluminación situada en
el espacio detrás del cátodo, las
radiaciones producidas se alejaban
del ánodo, Goldstein llamo a este
tipo de radiaciones rayos canales o
positivos, pues pensaba que se
originaban en el ánodo.

28. En 1895, Wilhelm Roentgen descubrió,
mientras experimentaba con un tubo de rayos
catódicos en una pieza obscura, observó una
incandescencia sobre una pantalla
fluorescente colocada a cierta distancia
del tubo. Dicha incandescencia era
provocada por un tipo de rayo de alta
energía y por tanto, altamente penetrante,
capaz de pasar a través de madera, papel e
incluso tejido humano, pero difícilmente a
través del metal y los huesos.
Radiaciones: clave de la era
atómica.

29. Las características que Roentgen
encontró en los rayos fueron las
siguientes:
a) Ennegrecen las placas fotográficas.
b) Ionizan a los gases, haciéndolos
conductores de la electricidad.
c) Carecen de carga, pues no se desvían al
pasar por un campo electromagnético.

30. Henri Becquerel.
En el año 1896 descubrió accidentalmente
una nueva propiedad de la materia que
posteriormente se denominó
radioactividad. Este fenómeno se produjo
durante su investigación sobre la
fosforescencia. Al colocar sales de
uranio sobre una placa fotográfica en
una zona oscura, comprobó que dicha
placa se ennegrecía.

31. Las sales de uranio emitían una radiación
capaz de atravesar papeles negros y otras
sustancias opacas a la luz ordinaria. Estos
rayos se denominaron en un principio rayos
Becquerel en honor a su descubridor. También
este personaje gracias a sus valiosas
investigaciones y descubrimientos hizo aportes
al modelo atómico.
Para comprobar esta hipótesis, colocó
cristales sobre una placa fotográfica envuelta
en papel opaco, de tal forma que sólo la
radiación invisible, correspondiente a los
rayos X, pudiera revelar la emulsión contenida
en la placa; previamente excitó los cristales
mediante exposición a la luz solar. Al cabo de
unas horas comprobó que la placa revelaba la
silueta perfilada por los cristales.

32. Matrimonio de químicos franceses.
Polaca de nacimiento, Marie Sklodowska, se
formó en su país natal y en 1891 marchó a
París para ampliar estudios en La Sorbona.
Se licenció por dicha universidad en el año
1893, y se doctoró diez años más tarde.
Poco después de su llegada a Francia
conoció al físico francés Pierre Curie, con
quien se casó en 1895. Fruto de esta unión
serían sus dos hijas, Éve e Iréne.

33. Modelo Atómico de Rutherford.
Rutherford también realizo experimentos sobre
los elementos radiactivos. Investigo el
efecto que produce un campo magnético sobre
las radiaciones emitidas sobre dichas
partículas
Rayos alfa (α): Son partículas de carga
eléctrica positiva, y por tanto poco poder
penetrante.
Rayos beta (β):Son partículas de carga
eléctrica negativa, con una cantidad de
energía capaz de atravesar una lámina de Al.

34. Rayos gamma (у): Estas radiaciones no fueron
desviadas por el campo magnético ni por el
eléctrico, poseen gran energía y son dañinas
para los seres vivos.

35. El experimento de Rutherford, en
1911, que pretendía comprobar la validez
del modelo de atómico de Thomson,
consistió en bombardear una lámina muy
fina de oro (10-3 cm de espesor) con un
haz de partículas a, cuya carga eléctrica
es positiva.
Ernest Rutherford

36. En la experiencia de Rutherford los
elementos radiactivos servían como “cañones
de partículas”.
Si se coloca una porción de material
que contenga algún elemento radiactivo en
una caja forrada de plomo con un orificio,
dado que el plomo absorbe la radiación,
casi todas las partículas que salen
despedidas quedan absorbidas por el plomo,
pero algunas atravesarán el agujero y
formarán un delgado flujo de partículas muy
energéticas que pueden dirigirse contra un
blanco.

39. Al realizar este
experimento observó que:
•La mayoría de las
partículas alfa pasaban
sin ser afectadas ni
desviadas.
•Algunas atravesaban la
lámina sufriendo
desviaciones
considerables.
•Unas pocas sufrían
desviaciones tan
fuertes que rebotaban.

40. Para poder explicar las grandes
desviaciones que sufrían algunas partículas α
Rutherford supuso que toda la carga positiva del
átomo estaba concentrada en un pequeño núcleo
donde residía además la casi totalidad de su
masa.
En el átomo se pueden distinguir dos zonas:
• El núcleo, en su parte central, que contiene
toda la carga positiva y casi la totalidad de la
masa del átomo.
• La corteza, zona que rodea al núcleo, donde
están los electrones cargados negativamente.
Estos electrones girarían en torno al núcleo y
mantendrían grandes distancias entre sí.

42. En 1908, Rutherford recibió el premio
nobel por este hallazgo, pero lo mas curioso
es que se le recuerda mas por su modelo
atómico que por el descubrimiento de los
rayos alfa, beta y gamma.
Rutherford sugirió que en los núcleos de
los átomos tenían que existir otras
partículas de masa casi igual a la del
protón, pero sin carga eléctrica, por lo que
las llamó neutrones.

43. En 1932 sus experimentos,
Chadwick bombardeó átomos de
boro con partículas alfa y a
partir del incremento en la
masa del nuevo núcleo, calculo
que la partícula añadida al
boro tenia una masa mas o menos
igual al protón.
Sin embargo la partícula
en sí no puede detectarse.
Chadwick decidió que la
explicación debía ser que la
partícula no poseía carga
eléctrica.
Descubrimiento del Neutrón.

44. Los átomos no son indivisibles como lo pensó
Dalton. Más bien, cada átomo está compuesto por
partículas subatómicas: electrones, protones y
neutrones. Estas partículas subatómicas tienen
dos propiedades importantes que usted debe
conocer, la masa y la carga. Usted ya está
familiarizado con el concepto de masa. También
puede estarlo con el concepto de carga, por las
baterías de los automóviles y las domésticas.
Asimismo, sabe que una batería tiene una terminal
positiva y una negativa. La carga también puede
ser negativa o positiva. Es posible medirla de
diferentes maneras, pero hablamos en términos de
carga relativa +1 o -1, o, por supuesto, no tener
carga.
Partículas
Subatómicas.

45. El electrón, abreviado e-
, fue
descubierto en 1879 por el químico y físico
inglés sir William Crookes Durante los 30
años siguientes, el trabajo del físico inglés
J.J. Thomson y del físico estadounidense
Robert A. Millikan estableció la masa y la
carga real del electrón. La carga relativa es
de -1, y la masa de un solo electrón es de
9.109 x 10 -28
g (5.468 x 10 -4
uma). De manera
que, para fines prácticos, podemos considerar
insignificante la masa del electrón.

46. El protón, que se abrevia p+
, fue
descubierto en 1886 por el físico alemán
Eugen Goldstein (1850-1930). Goldstein
demostró que el protón tiene una carga
positiva, opuesta a la carga del electrón.
Sir J.J. Thomson realizo las mediciones que
permitieron calcular la masa del protón. La
carga relativa de un protón en +1, y la
masa de un solo protón es de 1.6726 x 10 -24
g (1.0079 uma); para la mayor parte de los
cálculos la cifra se redondea a 1 uma.

47. El neutrón, abreviado n°, fue
descubierto en 1932 por el físico
inglés Sir James Chadwick (1891-
1974). El neutrón no tiene carga, y
la masa de un solo neutrón es de
1.6748 x 10 -24
g (1.0087 uma).
Nuevamente, la cifra se redondea a 1
uma en la mayoría de los cálculos.

48. Partículas subatómicas
Partícula Símbolo Masa (g) Masa (uma) Carga Ubicación
Protón p+
1.6726 x 10 -24
g 1.0079 uma + Núcleo
Neutrón n ̊ 1.6748 x 10 -24
g 1.0087 uma ° Núcleo
Electrón e-
9.109 x 10 -28
g 5.468 x 10 -4
uma -
Fuera del
núcleo

49. Podemos comprar el
tamaño entre los
planetas para hacernos
una idea de la diferencia
de tamaño entre
protones, neutrones y
electrones.

50. Para comprender la teoría cuántica
de Planck es necesario tener cierto
conocimiento acerca de la naturaleza de
las ondas. Podemos pensar en una onda
como una alteración vibrátil mediante la
cual se transmite la energía. Las
propiedades básicas de una onda se
ilustran con un tipo muy conocido de
ondas: las del agua. La variación regular
de las crestas y los valles hace posible
percibir la propagación de las ondas.
Energía Radiante

52. La rapidez (u) de una onda es el
producto de su longitud y frecuencia:

53. Existen muchos tipos ondas, como las del
agua, del sonido y de la luz, en 1873, James
Clerk Maxwell propuso que la luz visible se
compone de ondas electromagnéticas. De acuerdo
con esta teoría, una onda electromagnética tiene
un componente de campo eléctrico y un componente
de campo magnético. Ambos tienen la misma
longitud de onda y frecuencia, y por tanto,
igual rapidez, pero viajan en planos
perpendiculares entre sí. La trascendencia de la
teoría de Maxwell estriba en que aporta una
descripción matemática del comportamiento
general de la luz.

54. En particular, el modelo de Maxwell
describe con exactitud cómo se puede propagar la
energía en forma de radiación a través del
espacio como una vibración de campo magnético y
eléctrico. La radiación electromagnética es la
emisión y transmisión de energía en forma de
ondas electromagnéticas.

55. Las ondas electromagnéticas viajan a
3.00 x 10 8
metros por segundo. Esta rapidez
varía según el medio, pero no lo suficiente
para modificar de manera sustancial los
cálculos. Por convención, la rapidez de las
ondas electromagnéticas, que comúnmente se
llama rapidez de la luz, se expresa con el
símbolo c. la longitud de onda de las ondas
electromagnéticas se expresa normalmente en
nanómetros (nm).

56. A continuación presentamos los
distintos rangos de fotones que contiene el
espectro electromagnético: Los fotones con
más energía que se conocen son los Fotones
gamma, son aquellos asociados a las
longitudes de onda más corta y son llamados
rayos gamma. Si se sigue incrementando la
longitud de onda, continúan los rayos x, y
luego los rayos ultravioleta.
Si seguimos aumentando la longitud de
onda pasamos a la luz infrarroja; luego las,
las microondas y finalmente las ondas de
radio. Entre los rayos gamma y las ondas de
radio tenemos un muy amplio espectro de luz
y solo una muy pequeña zona de ese espectro
es directamente perceptible a la visión.

58. Cuando los sólidos se someten a
calentamiento emiten radiación
electromagnética que abarca una amplia gama
de longitudes de onda, la luz rojiza tenue
de un calentador eléctrico o la luz blanca
brillante de una lámpara de tungsteno son
ejemplos de la luz que emiten los sólidos
calentados.
Teoría cuántica de Planck.

59. Las mediciones hechas en la última
parte del siglo XIX mostraron que la
cantidad de energía radiante que emitía un
objeto a cierta temperatura dependía de su
longitud de onda. Sin embargo, la
explicación de esta dependencia con la
teoría ondulatoria establecida y con las
leyes de la termodinámica no era del todo
satisfactoria.
Una de las teorías explicaba la
dependencia de la longitud de onda corta
pero no la de longitudes de onda más largas.
Otra teoría explicaba la dependencia de
longitudes de onda larga, pero no la de las
cortas. Era como si faltara algo fundamental
en las leyes de la física clásica.

62. En 1905, solo cinco años después de que
Planck presentara su teoría cuántica, Albert
Einstein la utilizó para resolver otro misterio
en la física, el efecto fotoeléctrico, un
fenómeno en el que los electrones son expulsados
desde la superficie de ciertos metales que han
sido expuestos a la luz de al menos determinada
frecuencia mínima, y que se conoce como
frecuencia umbral. El número de electrones
liberados, no su energía, era proporcional a la
intensidad (o brillantez) de la luz. No importaba
que tan intensa fuera la luz. Los electrones no
se liberaban cuando la frecuencia no llagaba al
umbral.
Efecto Fotoeléctrico.

63. La teoría de la onda de luz no
podía explicar el efecto
fotoeléctrico, pero Einstein partió de
una extraordinaria hipótesis al
considerar que un rayo de luz es, en
realidad, un torrente de partículas.
Tomando como punto la teoría cuántica
de Planck, Einstein dedujo que cada
uno de estas partículas de luz, que
ahora se conocen como fotones

65. Modelo Atómico de Bohr.
El físico danés Niel Bohr adopta el
modelo planetario y propone que las orbitas
en la que se mueven los electrones son
niveles de energía. Explica que los
electrones, cuando están estables, ocupan
el nivel de energía y permaneces en un
estado basal, pero que, al ser excitados,
su energía cambia, lo que puede alterar el
radio de su órbita y, en consecuencia,
cambiar su nivel energético.

66. El modelo atómico de Bohr se sustenta
en cuatro postulados:
1.Los electrones en los átomos están
localizados en orbitas o niveles de
energía, alrededor del núcleo.
2. Los electrones de las orbitas más
cercanas al núcleo tienen menor energía que
los de las más alejadas.

67. 3. En un átomo, cualquier electrón puede
tener solo ciertos valores de energía
permitidos. Esta energía determina la
órbita que ocupa el electrón.
4. Los electrones pueden moverse de una
órbita a otra, para lo cual deben ganar o
perder una cantidad exacta de energía, un
cuanto de energía (concepto creado por el
físico Max Planck).

68.
Bohr propuso también que el número de
electrones que podía contener cada nivel de
energía u órbita se calculaba con la
expresión matemática 2n2
, donde n
representa el nivel de energía. De esta
manera, el primer nivel podía contener
solamente dos electrones, ya que:
2 ( 1 )2
= 2,
El segundo nivel tendría ocho
electrones, porque:
2 ( 2 )2
= 8
Y así sucesivamente.

69. En 1916, Sommerfeld perfeccionó el
modelo atómico de Bohr intentando paliar
los dos principales defectos de éste. Para
eso introdujo dos modificaciones básicas:
Órbitas cuasi-elípticas para los electrones
y velocidades relativistas. En el modelo de
Bohr los electrones sólo giraban en órbitas
circulares. La excentricidad de la órbita
dio lugar a un nuevo número cuántico:
el número cuántico azimutal, que determina
la forma de los orbitales, se lo representa
con la letra l y toma valores que van desde
0 hasta n-1. Las órbitas con:
Modelo de Sommerfeld

70. En 1916 Arnold Sommerfeld le hizo las
siguientes modificaciones al modelo atómico
de Bohr;
1. Los electrones se mueven alrededor del
núcleo en orbitas circulares o elípticas.
2. A partir del segundo nivel energético,
existen dos o mas subniveles en un mismo
nivel.
3. El electrón es una corriente eléctrica
minúscula.

71. En 1926, el Físico alemán Weber
Heisenberg , después de diseñar varios
experimentos hipotéticos para determinar
con precisión la posición y velocidad del
electrón , llego a la conclusión de que
esta determinación era imposible, de su
conclusión propuso el siguiente
principio:
Principio de incertidumbre de Heisenberg:
Es imposible determinar con precisión y
simultáneamente la posición y velocidad
de un electrón, ya que al precisar su
velocidad, su posición se altera y
viceversa.

72. El siguiente modelo atómico fue
el propuesto por el físico austriaco
Erwin Schrödinger en 1924, el cual
presenta las siguientes ideas
principales;

73. Este modelo no describe orbitas o
trayectorias del electrón alrededor del
núcleo, sino que describe regiones o
espacios cercanos al núcleo donde existe una
alta probabilidad de encontrar uno o dos
electrones en él .Estas regiones se
denominan orbitales.