Evolución de los Modelos Atómicos: Desde la Antigüedad hasta la Mecánica Cuántica

Concepciones Históricas del Átomo

Teoría Atomista

La **Teoría Atomista** afirmaba que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, acabaríamos encontrando una porción que no se podría seguir dividiendo. A estas partes indivisibles de la materia las denominaron **átomos**.

Teoría Continuista

La **Teoría Continuista** afirmaba que no hay límite para dividir la materia y que todas las sustancias están formadas por la combinación de los 4 elementos básicos: **agua**, **aire**, **tierra** y **fuego**.

Modelos Atómicos Clásicos

Modelo Atómico de Dalton

La teoría atómica de **Dalton** se **basó** en una serie de **experiencias científicas de laboratorio**. Este modelo explicaba:

  1. La materia está formada por partículas muy pequeñas denominadas **átomos**, que son **indivisibles** y no se pueden destruir.
  2. Los **átomos** de un mismo **elemento** son iguales entre sí, y diferentes a los **átomos** de los otros **elementos**.
  3. Los **compuestos** se forman al unirse los **átomos** de dos o más **elementos** diferentes en proporciones constantes y sencillas.
  4. En las **reacciones químicas**, los **átomos** se intercambian, pero ninguno de ellos desaparece ni se transforma.

Modelo Atómico de Thomson

A finales del siglo **XIX** y principios del **XX**, se conocían fenómenos eléctricos que demostraban que la materia podía ganar o perder **cargas eléctricas**. Las propiedades de los cuerpos eléctricos se deben a la existencia de dos tipos de cargas: **positivas** y **negativas**. Dos cuerpos con la misma carga se repelen, y con carga distinta se atraen. La materia es **eléctricamente neutra**.

Estas cargas debían de estar de alguna forma en el interior de los **átomos**. Si esto era cierto, el modelo atómico de **Dalton** era erróneo, puesto que decía que los **átomos** eran indivisibles e inalterables.

En **1897**, **Thomson** realizó experimentos en tubos de descarga de gases, que eran tubos de vidrio que contenían un gas a muy baja presión y un polo **positivo** y otro **negativo** por donde se hacía pasar una corriente eléctrica con un **elevado voltaje**. **Thomson** observó que se emitían unos rayos desde el polo negativo hacia el positivo y al estudiar las partículas que formaban estos rayos, observó que siempre eran las mismas, cualquiera que fuera el gas del interior del tubo. Por lo tanto, en el interior de todos los **átomos** debían existir partículas con **carga negativa**, a las cuales denominó **electrones**.

En **1904**, **J.J. Thomson** propuso que el **átomo** estaba compuesto por **electrones** de carga negativa incrustados en una **esfera de carga positiva**. En este modelo, los **electrones** se distribuyen uniformemente en el interior del **átomo**, suspendidos en una **nube de carga positiva** (conocido como el “modelo del pudín de pasas”). Este modelo explica la formación de **iones**, puesto que si un **átomo** pierde **electrones** adquiere carga neta **positiva** y si gana **electrones** adquiere carga neta **negativa**.

Modelo Atómico de Rutherford

El **átomo** está formado por:

  • Un **núcleo** muy pequeño donde se concentra toda la **carga positiva** y casi toda la **masa** del **átomo**.
  • Una “**corteza**” externa constituida por todos los **electrones** del **átomo**, girando a gran velocidad alrededor del **núcleo**.

El radio del **átomo** es **10.000 veces mayor** que el **núcleo**.

El **núcleo** del **átomo** está formado por:

  • **Protones**: partículas con **carga positiva**.
  • **Neutrones**: partículas sin **carga neta** y de masa ligeramente mayor que la de un **protón**.

La carga positiva de los **protones** es compensada con la carga negativa de los **electrones**, por lo cual el conjunto del **átomo** es **eléctricamente neutro**. Por lo tanto, el **núcleo** contiene **protones** en un número igual al de **electrones** del **átomo**.

Modelos Atómicos Cuánticos

Modelo Atómico de Bohr

El modelo atómico de **Rutherford** era incapaz de explicar los **espectros de emisión** característicos de los **átomos**. En **1913**, **Niels Bohr** propuso un modelo atómico en el cual los **electrones** solo pueden orbitar alrededor del **núcleo** de manera estable en determinadas **órbitas circulares**.

Estas **órbitas** están asociadas con **energías definidas** (**niveles de energía**). Los **electrones** solo pueden ganar y perder energía al saltar de una órbita permitida a otra, absorbiendo o emitiendo **radiación electromagnética**.

Modelo Atómico de Schrödinger

Aunque el modelo atómico de **Bohr** funcionaba muy bien para el **átomo de hidrógeno**, para otros **átomos** se observaban pequeñas variaciones en los **espectros de emisión** que no tenían explicación con el modelo de **Bohr**. En **1924**, **Erwin Schrödinger** propuso el **modelo mecano-cuántico** del **átomo**, que establece que los **electrones** se encuentran alrededor del **núcleo** ocupando posiciones más o menos probables, pero su posición en una región delimitada del espacio no se puede predecir con exactitud. Esa zona de probabilidad se llama **orbital**.

Estructura Atómica Actual

Desde los años **1970** se sabe que los **protones** y **neutrones** son partículas compuestas por otras partículas más simples: los **quarks**. Un **protón** contiene 2 **quarks u** y un **quark d**, mientras que el **neutrón** contiene dos **quarks d** y un **quark u**.