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Desarrollo de los modelos atómicos

Desarrollo de los modelos atómicos

Fases principales en la historia de las teorías y opiniones sobre la estructura de los átomos.

Química

Palabras clave

modelo atómico, Demócrito, Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, Sommerfeld, Heisenberg, Schrödinger, núcleo, nube de electrones, estructura atómica, protón, electrón, neutrón, partículas elementales, atomos, excitación, espectro, mecánica cuántica, química

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Escenas

Demócrito

Según Demócrito y su maestro, Leucipo, la materia consta de partículas diminutas e indivisibles, denominadas átomos. Según su modelo, los átomos son eternos: no se producen ni se destruyen, pueden ser de diferentes formas y tamaños, pueden conectarse a través de pequeños ganchos.
Las características de los átomos definen los rasgos de las diferentes materias. Por ejemplo, los átomos redondos de la animación con ganchos tienen un sabor amargo y son pegajosos. La materia dulce contiene átomos pequeños y redondos que pueden infiltrarse en otras materias y cambiar su sabor. Actualmente se sabe que este modelo naíf no es adecuado, pero esta teoría tiene su importancia en la historia de la ciencia. Significó el nacimiento de la noción de la naturaleza no continua y cuantificada de la materia en los siglos IV-V a. C.

Dalton

Según el científico inglés John Dalton, los compuestos consisten en diferentes combinaciones de átomos. Él describió los átomos como esferas diminutas e indivisibles. El modelo de Dalton era básicamente la versión desarrollada de la teoría de Demócrito. Según Dalton, la naturaleza de la materia depende de la distancia entre los átomos. Aunque más tarde se descubrió que los átomos no eran indivisibles, Dalton asumió correctamente su existencia.

Thomson

A finales del siglo XIX, ya era evidente que la teoría de que los átomos eran indivisibles no podía mantenerse. A principios del siglo XX, el físico inglés Joseph John Thomson se dio cuenta de que los rayos catódicos consistían en partículas negativas, y así comprobó la existencia de electrones. Tras numerosos experimentos llegó a la conclusión de que se podían extraer electrones de los átomos y, por lo tanto, que todos los átomos contenían electrones. Como los átomos son neutrales, él supuso que los electrones negativos estaban incorporados en una sustancia positiva. Thomson lo denominó el modelo del pudin con pasas, ya que esto le recordaba a las pasas sobre un pudin.

Rutherford

Ernest Rutherford realizó un experimento, en el cual bombardeó el papel de oro con partículas alfa, es decir, con núcleos de helio. La mayoría de las partículas alfa simplemente atravesaron el papel, pero algunas se desviaron al hacerlo y otras rebotaron en él.
En caso de que el modelo atómico de Thomson hubiera sido correcto, las partículas sólo habrían reducido la velocidad, sin cambiar de dirección. El resultado del experimento sólo podía significar que la mayoría del peso de los átomos de oro estaba centrado en un espacio diminuto. Rutherford publicó su modelo atómico en 1911, basándolo en estos resultados.
Según ello, los electrones circulan alrededor de un núcleo positivo. El diámetro del núcleo es aproximadamente una diez milésima parte del diámetro del átomo.

Bohr

Fue necesario desarrollar un nuevo modelo porque, según algunos cálculos, los electrones que circulaban alrededor del núcleo en el modelo de Rutherford habrían tenido que emitir energía continuamente, causando que los electrones redujesen su velocidad y cayesen en el núcleo. Pero la experiencia demostraba que los átomos no se derrumbaban. Así que el modelo de Rutherford tuvo que ser modificado. El físico danés Niels Bohr solucionó el problema en 1913 con la siguiente suposición: los electrones sólo pueden circular alrededor del núcleo en una órbita circular. Así los electrones no pueden caer en el núcleo, sino que saltan de una órbita a otra.
Si el electrón absorbe energía en forma de un fotón, es estimulado, y entra en una órbita de energía más alta, más lejana del núcleo; y al emitir la energía entra en una órbita de energía más baja. Como el electrón sólo puede absorber o emitir energía necesaria para el salto, el espectro de emisión y absorción de átomos no es continuo. Esto coincide con los resultados de experimentos con átomos de hidrógeno.

Sommerfeld

Sommerfeld actualizó el modelo de átomo de Bohr y publicó su teoría en 1920, que también se denomina el modelo Bohr-Sommerfeld. Según este modelo, los electrones sólo pueden circular alrededor del núcleo en ciertas órbitas, pero las órbitas pueden ser elípticas.

Heisenberg, Schrödinger

  • X
  • Y
  • Z

El modelo Heisenberg-Schrödinger también se denomina modelo de mecánica cuántica del átomo. Según la mecánica cuántica no se pueden describir las partículas como glóbulos de ubicación exacta. Es más realista representar la capa de electrones como una nube. El electrón tiene una probabilidad de presencia dentro de este espacio.
El átomo contiene orbitales, y dentro del orbital hay capas secundarias s, p, d y f de formas específicas. Este modelo atómico actualmente es el que mejor representa la realidad según nuestros conocimientos de la estructura y la operación del universo.

Narración

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