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Aquí encontrarán material acerca de cómo el modelo del átomo ha evolucionado a lo largo del tiempo…

En las ciencias, se utilizan modelos para representar ideas de cómo funciona una parte determinada del universo. En este caso, la teoría atómica trata de explicar el comportamiento y propiedades del átomo; no debe ser interpretado como un dibujo, sino como una representación gráfica de su funcionamiento. 

Debido a que no es posible observarlo, el modelo se ha modificado gran cantidad de veces basándose en los nuevos descubrimientos y es probable que el modelo actual, en un futuro, sea modificado o reemplazado.

Les dejamos a continuación algunos videos muy buenos sobre el tema que los ayudarán a entenderlo mejor..

• https://www.youtube.com/watch?v=0UW90luAJE0

• https://www.youtube.com/watch?v=za-nxN1QCrk

• https://www.youtube.com/watch?v=g9oWaf6Xz3E

• https://www.youtube.com/watch?v=p59iyE1aVoo

El primer acercamiento al átomo

Leucipo de Mileto

Desde la antigüedad el hombre se interesó en la composición de la materia. En el año 400 a.c. Leucipo, afirmaba que si se dividía a la materia en partes más pequeñas, llegaría un punto en el que no podría seguirse fraccionando. A estas partes indivisibles de la materia, Demócrito las denominó átomo. Este término significa que no se puede partir (á= no, tomo=partes).

Demócrito de Abdera

Esta teoría se basó en razonamientos lógicos ya que en la época no se utilizaba la experimentación, y se dedujo que los átomos son eternos e invisibles; que no se diferencian por características internas, sino por su forma y tamaño. Además, explica que las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

De cualquier modo; esta teoría no fue aceptada ya que contradecía las ideas de Aristóteles y otros filósofos como Empédocles, quienes afirmaban que la materia estaba formada por cuatro elementos (agua, aire, fuego y tierra) y negaban la existencia del vacío. Dicha idea permaneció vigente por 23 siglos, debido a que parecían adaptarse mejor a la realidad.

Teoría atómica de Dalton

Durante el siglo XVIII y principios del XIX algunos científicos investigaron distintos aspectos de las reacciones químicas. 

John Dalton

En 1808, un profesor y científico inglés llamado John Dalton, formuló un nuevo modelo. En el establece que la materia está compuesta por partículas diminutas llamadas “átomos”; que no se pueden dividir, tampoco crear ni destruir y nunca cambian. A su vez, plantea que los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, mientras que los de distintos elementos son diferentes. Al combinarse se forman los llamados compuestos químicos; estos pueden combinarse de diferentes maneras y formar más de un compuesto según las proporciones.

Esta tesis marcó un antes y un después en la concepción del átomo ya que permitió explicar los hechos observables y pronosticar otros. 

Descubrimiento de la radiactividad

Henri Becquerel

En 1896 Henri Becquerel descubrió casualmente la radiactividad, mientras investigaba acerca de la fluorescencia y fosforescencia. 

Para ello colocaba un cristal de Pechblenda, mineral que contiene uranio, encima de una placa fotográfica envuelta en papel negro y las exponía al sol. Al desenvolver la placa esta estaba velada, lo cual se debe a la fosforescencia del cristal. Dejó en un cajón la placa envuelta con papel negro y con la sal de Uranio encima, entonces cuando sacó la placa fotográfica también se encontraba velada, y no podía deberse a la fosforescencia ya que no había sido expuesta al sol. La única explicación era que la sal de uranio emitía una radiación muy penetrante. 

Sin saberlo Becquerel había descubierto lo que Marie Curie llamaría más tarde radiactividad.

El electrón

Ámbar

Este término proviene de la palabra griega "elektron" que en español equivale a ámbar. Los antiguos griegos observaron que al frotar un paño contra un trozo de ámbar este adquiría propiedades de atracción hacia otros materiales, dicho fenómeno es conocido hoy en día como electricidad estática y está basado en el intercambio de electrones entre el paño y el ámbar.

George Johnstone Stoney

La idea de una partícula subatómica con una carga elemental  fue propuesta por George J. Stoney en 1891, que luego Joseph J. Thomson desarrolló. Thomson experimentó con tubos de rayos catódicos, logrando evidenciar la existencia del electrón. A su vez, calculó su masa y carga eléctrica.

Con esta investigación se perdió la validez de uno de los postulados de la teoría atómica de Dalton, el cual afirmaba que el átomo no podía dividirse ni destruiste.

Modelo atómico de Thomson

Joseph J. Thomson

En 1904 J. J.Thomson propuso un modelo atómico que establecía que los átomos están formados por una masa uniforme de carga eléctrica positiva y en ella se encuentran incrustados los electrones, de carga negativa. Por lo tanto dicha materia es eléctricamente neutra. En una situación estable, estos electrones estarían en reposo. A este modelo se lo denominó “budín de pasas”.

Aunque esta teoría explicaba satisfactoriamente los conocimientos adquiridos hasta el momento, más adelante se llegaría a la conclusión de que la carga positiva no se encontraba distribuida por todo el átomo.

Modelo atómico de Rutherford

Ernest Rutherford

Es una teoría elaborada por Ernest Rutherford en el año 1911 sobre la estructura interna del átomo. Basada en un experimento, en el cual se colocaba una caja de plomo que contenía una sustancia radiactiva. Esta tenía un orificio que apuntaba hacia una fina lámina de oro. Las partículas alfa salían por el mismo e impactaban contra la lámina, de manera que algunas la atravesaban y otras rebotaban. Esto demostró que el átomo de oro no es compacto, sino que se encuentra prácticamente vacío. A su vez, se concluyó que las partículas que rebotaban lo hacían debido a que en el átomo habría una zona central maciza y positiva que las repelería.

Con este modelo se llegó a la conclusión de que el átomo tiene una zona central pequeña,  compacta y con carga positiva; donde se concentra la masa del átomo. A esta zona se la denominó núcleo. Por otro lado existe la periferia, un área mucho más extensa y mayoritariamente vacía que rodea al núcleo. Se creía que en la misma los  electrones giraban en órbitas alrededor del núcleo.

En cuanto a su carga eléctrica, se dice que es neutra ya que tiene tanto cargas positivas en el núcleo como electrones negativos en la periferia.

Modelo atómico de Bohr

Niels Bohr

Niels Bohr en 1913 elaboró un nuevo modelo atómico, retomando las ideas de Rutherford. Introdujo la teoría de las órbitas cuantificadas, que consiste en que alrededor del núcleo atómico, el número de electrones en cada órbita aumenta desde el interior hacia el exterior. 

Esta teoría se basó en el hidrógeno y postulaba que:

•    Existiría un protón que constituye el núcleo y a su alrededor giraría, en órbitas circulares, el electrón.

•   La energía del electrón está definida (energía cuantizada).

•   Se dice que el átomo está en “estado fundamental” cuando el electrón gira en la órbita de menor energía.

•    Cuando el electrón gira en órbitas de mayor energía, el átomo estaría en “estado excitado”. 

•    Si el electrón pasa de una órbita de mayor energía a una de menor, emite en forma de radiación la diferencia de energía entre ambas.

Modelo atómico actual

Erwin Shrodinger

Paulatinamente la teoría de Bohr fue perdiendo validez al no explicar nuevas interrogantes. En la década de 1920-30 un grupo de investigadores, entre ellos E. Shrodinger y Heisenberg, elaboraron un nuevo modelo atómico.

Es un modelo de gran complejidad matemática, que encaja muy bien con las observaciones experimentales. Es llamado, también, modelo atómico orbital.

Cabe recalcar los siguientes postulados:

•   El electrón se comporta como una onda en su movimiento alrededor del núcleo.
•   No es posible predecir la trayectoria exacta del electrón alrededor del núcleo.
•  Un orbital atómico es la región del espacio donde existe una probabilidad aceptable de que se encuentre un electrón. En cada orbital no puede encontrarse más de dos electrones.
•  Existen varias clases de orbitales que se diferencian por su forma y orientación en el espacio; así decimos que hay orbitales: s, p, d, f.



Werner Heisenberg

•  En cada nivel energético hay un número determinado de orbitales de cada clase.

El modelo se fundamenta en los principios de onda-partícula de Broglie, estacionario de Bohr y de incertidumbre de Heisenberg. El primero señala que la materia y la energía presentan características de onda y partícula; que los electrones giran por la energía que llevan y describen ondas de una longitud determinada. El segundo plantea que un electrón puede girar alrededor del núcleo en forma indefinida. Por último, el de Heisenberg determina que es imposible conocer simultáneamente y con exactitud la posición y velocidad del electrón.