La historia del átomo: teorías y modelos
Toda la materia está compuesta de átomos. Esto es lo que ahora damos por sentado, y una de
las primeras cosas que aprenderá de inmediato al comienzo de su educación en química.
A pesar de esto, nuestras ideas sobre lo que apareció un átomo recientemente: hace sólo cien
años, y los científicos todavía discuten sobre cómo se ve exactamente un átomo.
las primeras cosas que aprenderá de inmediato al comienzo de su educación en química.
A pesar de esto, nuestras ideas sobre lo que apareció un átomo recientemente: hace sólo cien
años, y los científicos todavía discuten sobre cómo se ve exactamente un átomo.
Se propuso una representación gráfica del modelo del átomo en el siglo XIX, pero la idea de un
«átomo» existía mucho antes. La palabra «átomo» proviene del griego antiguo «ἄτομος» y se
traduce aproximadamente como «indivisible». La teoría griega antigua se atribuye con mayor
frecuencia a Demócrito (460-370 a. C.) y su mentor Leucipo. Aunque sus ideas sobre los átomos
eran rudimentarias en comparación con el concepto actual de hoy, esbozaron la importante idea
de que todo consiste en átomos: las esferas invisibles e indivisibles de la materia de tipo y
número infinitos.
«átomo» existía mucho antes. La palabra «átomo» proviene del griego antiguo «ἄτομος» y se
traduce aproximadamente como «indivisible». La teoría griega antigua se atribuye con mayor
frecuencia a Demócrito (460-370 a. C.) y su mentor Leucipo. Aunque sus ideas sobre los átomos
eran rudimentarias en comparación con el concepto actual de hoy, esbozaron la importante idea
de que todo consiste en átomos: las esferas invisibles e indivisibles de la materia de tipo y
número infinitos.
Demócrito de abdera
Los antiguos filósofos griegos sugirieron que los átomos difieren en su forma según el tipo.
Por ejemplo, los átomos de hierro parecían ganchos que se aferraban entre sí, lo que explicaba
por qué el hierro era sólido a temperatura ambiente, y los átomos de agua eran suaves y
resbaladizos, por lo que el agua era líquida a temperatura ambiente. Y aunque ahora sabemos
que esto no es así, sus ideas se establecieron en la base de futuros modelos atómicos.
Por ejemplo, los átomos de hierro parecían ganchos que se aferraban entre sí, lo que explicaba
por qué el hierro era sólido a temperatura ambiente, y los átomos de agua eran suaves y
resbaladizos, por lo que el agua era líquida a temperatura ambiente. Y aunque ahora sabemos
que esto no es así, sus ideas se establecieron en la base de futuros modelos atómicos.
Modelo de esfera sólida de John Dalton
Una nueva idea del átomo apareció solo en 1803, cuando el químico inglés John Dalton
comenzó a desarrollar la definición científica del átomo. Se basó en las ideas de los antiguos
griegos al describir los átomos como esferas pequeñas, sólidas e indivisibles, como en los
filósofos griegos, en Dalton, los átomos de un elemento son idénticos entre sí. El último punto
sigue siendo cierto en gran medida, con la excepción de los isótopos de varios elementos, que
difieren en la cantidad de neutrones. Sin embargo, dado que el neutrón no se detectó hasta 1932,
probablemente podamos perdonar a Dalton por este error. A Dalton también se le ocurrió la teoría
de cómo los átomos se combinan para formar compuestos, y también introdujo el primer
conjunto de símbolos químicos para elementos conocidos.
comenzó a desarrollar la definición científica del átomo. Se basó en las ideas de los antiguos
griegos al describir los átomos como esferas pequeñas, sólidas e indivisibles, como en los
filósofos griegos, en Dalton, los átomos de un elemento son idénticos entre sí. El último punto
sigue siendo cierto en gran medida, con la excepción de los isótopos de varios elementos, que
difieren en la cantidad de neutrones. Sin embargo, dado que el neutrón no se detectó hasta 1932,
probablemente podamos perdonar a Dalton por este error. A Dalton también se le ocurrió la teoría
de cómo los átomos se combinan para formar compuestos, y también introdujo el primer
conjunto de símbolos químicos para elementos conocidos.
La presentación de la teoría atómica de Dalton fue el comienzo del desarrollo del modelo
atómico moderno. Sin embargo, siguió otro período, donde nuestro conocimiento del átomo no
progresó. Por supuesto, hubo intentos de comprender cómo pueden verse los átomos,
por ejemplo, tales intentos fueron, por ejemplo, las suposiciones de Lord Kelvin de que los átomos
son partículas de vórtice, cuya rotación explica sus propiedades básicas, por analogía con la
Teoría de los vórtices hidrodinámicos.
atómico moderno. Sin embargo, siguió otro período, donde nuestro conocimiento del átomo no
progresó. Por supuesto, hubo intentos de comprender cómo pueden verse los átomos,
por ejemplo, tales intentos fueron, por ejemplo, las suposiciones de Lord Kelvin de que los átomos
son partículas de vórtice, cuya rotación explica sus propiedades básicas, por analogía con la
Teoría de los vórtices hidrodinámicos.
Modelo de pudín de ciruela – Joseph John Thomson
El primer avance se produjo a fines del siglo XIX, cuando el físico inglés Joseph John Thomson
descubrió que el átomo no era tan indivisible como se dijo anteriormente. Realizó
experimentos utilizando rayos catódicos (haces de electrones) producidos en un tubo de
descarga, y descubrió que los rayos eran atraídos por placas de metal cargadas positivamente,
pero repelidas por las de carga negativa. A partir de esto, concluyó que los rayos deberían estar
cargados negativamente.
descubrió que el átomo no era tan indivisible como se dijo anteriormente. Realizó
experimentos utilizando rayos catódicos (haces de electrones) producidos en un tubo de
descarga, y descubrió que los rayos eran atraídos por placas de metal cargadas positivamente,
pero repelidas por las de carga negativa. A partir de esto, concluyó que los rayos deberían estar
cargados negativamente.
Al estudiar las partículas en los rayos, pudo concluir que eran dos mil veces más ligeras que el
hidrógeno, y al cambiar el metal del cátodo, demostró que estas partículas estaban presentes en
muchos tipos de átomos. Así descubrió el electrón (aunque lo llamó «corpúsculo») y demostró
que los átomos no son indivisibles. Por este descubrimiento, recibió el Premio Nobel en 1906.
hidrógeno, y al cambiar el metal del cátodo, demostró que estas partículas estaban presentes en
muchos tipos de átomos. Así descubrió el electrón (aunque lo llamó «corpúsculo») y demostró
que los átomos no son indivisibles. Por este descubrimiento, recibió el Premio Nobel en 1906.
En 1904, presentó su modelo de átomo basado en sus hallazgos, llamado «modelo de pudín de
átomo». Este modelo representaba el átomo como una esfera cargada positivamente, con
electrones punteados en la esfera, como ciruelas en pudín. El modelo de Thomson pronto fue
refutado por su alumno.
átomo». Este modelo representaba el átomo como una esfera cargada positivamente, con
electrones punteados en la esfera, como ciruelas en pudín. El modelo de Thomson pronto fue
refutado por su alumno.
Modelo atómico – Ernest Rutherford
Ernest Rutherford era un físico de Nueva Zelanda, estudió en la Universidad de Cambridge con
Thomson. Mientras trabajaba en la Universidad de Manchester, introdujo una nueva comprensión
del modelo atómico. Su trabajo fue publicado después de recibir el Premio Nobel en 1908 por su
investigación en la química de las sustancias radiactivas.
Thomson. Mientras trabajaba en la Universidad de Manchester, introdujo una nueva comprensión
del modelo atómico. Su trabajo fue publicado después de recibir el Premio Nobel en 1908 por su
investigación en la química de las sustancias radiactivas.
Rutherford desarrolló un experimento que ayudó a investigar la estructura atómica. Para hacer
esto, disparó partículas alfa cargadas positivamente en una delgada lámina de lámina de
oro. Las partículas alfa eran tan pequeñas que atravesaban una lámina de oro. Según el modelo
de Thomson, en el que una carga positiva se difunde por todo el átomo, las partículas alfa
tuvieron que pasar a través de la lámina prácticamente sin desviación. Al realizar este
experimento, Rutherford esperaba confirmar el modelo de Thomson, su maestro, sin embargo,
todo resultó ser exactamente lo contrario.
esto, disparó partículas alfa cargadas positivamente en una delgada lámina de lámina de
oro. Las partículas alfa eran tan pequeñas que atravesaban una lámina de oro. Según el modelo
de Thomson, en el que una carga positiva se difunde por todo el átomo, las partículas alfa
tuvieron que pasar a través de la lámina prácticamente sin desviación. Al realizar este
experimento, Rutherford esperaba confirmar el modelo de Thomson, su maestro, sin embargo,
todo resultó ser exactamente lo contrario.
Durante el experimento, la mayoría de las partículas alfa pasaron a través de la lámina
prácticamente sin deflexión. Sin embargo, un número muy pequeño de partículas se
desvió del camino previsto, dirigiéndose al mismo tiempo en un ángulo muy grande. Fue
completamente inesperado; Como el propio Rutherford comentó: «Fue casi tan increíble como
si dispararas una concha de 15 pulgadas en papel de seda y él volviera y te golpeara». La única
explicación posible fue que la carga positiva no se extendió por todo el átomo, sino que se
localizó en un centro pequeño y denso: el núcleo. Según esto, la mayoría del resto del átomo
era simplemente un espacio vacío.
prácticamente sin deflexión. Sin embargo, un número muy pequeño de partículas se
desvió del camino previsto, dirigiéndose al mismo tiempo en un ángulo muy grande. Fue
completamente inesperado; Como el propio Rutherford comentó: «Fue casi tan increíble como
si dispararas una concha de 15 pulgadas en papel de seda y él volviera y te golpeara». La única
explicación posible fue que la carga positiva no se extendió por todo el átomo, sino que se
localizó en un centro pequeño y denso: el núcleo. Según esto, la mayoría del resto del átomo
era simplemente un espacio vacío.
El descubrimiento de Rutherford del núcleo significó la necesidad de repensar el modelo atómico.
Propuso un modelo en el que los electrones giran alrededor de un núcleo cargado
positivamente. Sin embargo, no explicó que mantiene los electrones girando alrededor del
núcleo en lugar de simplemente caer sobre el núcleo.
Propuso un modelo en el que los electrones giran alrededor de un núcleo cargado
positivamente. Sin embargo, no explicó que mantiene los electrones girando alrededor del
núcleo en lugar de simplemente caer sobre el núcleo.
Modelo planetario – Niels bohr
Un nuevo modelo fue presentado por Niels Bohr. Bohr era un físico danés que se dedicó a
resolver problemas relacionados con el modelo de Rutherford. Como la física clásica no podía
explicar correctamente lo que está sucediendo a nivel atómico, recurrió a la teoría cuántica para
explicar la disposición de los electrones. Su modelo postulaba la existencia de niveles de energía
o capas de electrones. Los electrones solo pueden estar en estos niveles de energía; En otras
palabras, su energía se cuantifica y no puede tomar ningún valor entre los niveles cuantificados.
Los electrones pueden moverse entre estos niveles de energía (llamados Bohr como «estados
estacionarios»), pero bajo la condición de absorción o emisión de energía.
resolver problemas relacionados con el modelo de Rutherford. Como la física clásica no podía
explicar correctamente lo que está sucediendo a nivel atómico, recurrió a la teoría cuántica para
explicar la disposición de los electrones. Su modelo postulaba la existencia de niveles de energía
o capas de electrones. Los electrones solo pueden estar en estos niveles de energía; En otras
palabras, su energía se cuantifica y no puede tomar ningún valor entre los niveles cuantificados.
Los electrones pueden moverse entre estos niveles de energía (llamados Bohr como «estados
estacionarios»), pero bajo la condición de absorción o emisión de energía.
La propuesta de Bohr de niveles de energía estables resolvió en cierta medida el problema de la
caída de electrones en espiral hacia el núcleo. Las verdaderas causas son más complejas y
ocultas en el complejo mundo de la mecánica cuántica; y, como dijo el propio Bohr: «Si la
mecánica cuántica no lo conmocionó hasta el núcleo, simplemente lo entendió (o aún no entiende
la mecánica cuántica lo suficientemente bien)».
caída de electrones en espiral hacia el núcleo. Las verdaderas causas son más complejas y
ocultas en el complejo mundo de la mecánica cuántica; y, como dijo el propio Bohr: «Si la
mecánica cuántica no lo conmocionó hasta el núcleo, simplemente lo entendió (o aún no entiende
la mecánica cuántica lo suficientemente bien)».
El modelo de Bohr no resuelve todos los problemas del modelo atómico. Es adecuado para
átomos de hidrógeno, pero no puede explicar observaciones de elementos más pesados.
También viola el principio de incertidumbre de Heisenberg, una de las piedras angulares de la
mecánica cuántica, que establece que no podemos conocer la ubicación exacta y el momento de
un electrón al mismo tiempo. Sin embargo, el modelo del átomo de Bohr es el más extendido y
conocido, lo que se asocia con la conveniencia de explicar los enlaces químicos y la reactividad
de algunos grupos de elementos en la etapa inicial del entrenamiento.
átomos de hidrógeno, pero no puede explicar observaciones de elementos más pesados.
También viola el principio de incertidumbre de Heisenberg, una de las piedras angulares de la
mecánica cuántica, que establece que no podemos conocer la ubicación exacta y el momento de
un electrón al mismo tiempo. Sin embargo, el modelo del átomo de Bohr es el más extendido y
conocido, lo que se asocia con la conveniencia de explicar los enlaces químicos y la reactividad
de algunos grupos de elementos en la etapa inicial del entrenamiento.
En cualquier caso, el modelo aún requiere procesamiento. Por el momento, muchos científicos
han estado investigando e intentando desarrollar un modelo cuántico del átomo. El principal de
ellos fue el físico austriaco Erwin Schrödinger, a quien probablemente conoces gracias al gato
Schrödinger. En 1926, Schrödinger sugirió que los electrones y otras partículas elementales se
comportan como ondas en la superficie del océano. Con el tiempo, el pico de la onda
(correspondiente al lugar donde probablemente se ubicará el electrón) se desplaza en el espacio
de acuerdo con la ecuación que describe esta onda. Es decir, lo que tradicionalmente
consideramos una partícula, en el mundo cuántico se comporta como una onda.
han estado investigando e intentando desarrollar un modelo cuántico del átomo. El principal de
ellos fue el físico austriaco Erwin Schrödinger, a quien probablemente conoces gracias al gato
Schrödinger. En 1926, Schrödinger sugirió que los electrones y otras partículas elementales se
comportan como ondas en la superficie del océano. Con el tiempo, el pico de la onda
(correspondiente al lugar donde probablemente se ubicará el electrón) se desplaza en el espacio
de acuerdo con la ecuación que describe esta onda. Es decir, lo que tradicionalmente
consideramos una partícula, en el mundo cuántico se comporta como una onda.
Modelo cuántico de Erwin Schrödinger
Schrödinger resolvió una serie de ecuaciones matemáticas para describir el modelo de
distribución de electrones en un átomo. Su modelo muestra un núcleo rodeado de nubes de
densidad electrónica. Estas nubes son nubes de probabilidad; aunque no sabemos
exactamente dónde están los electrones en un momento dado, pero sí sabemos en qué áreas
del espacio se pueden ubicar. Estas secciones del espacio se llaman órbitas electrónicas.
Queda claro por qué en la escuela secundaria las clases de química a menudo no proporcionan
este modelo, ¡aunque este modelo se considera el más preciso!
distribución de electrones en un átomo. Su modelo muestra un núcleo rodeado de nubes de
densidad electrónica. Estas nubes son nubes de probabilidad; aunque no sabemos
exactamente dónde están los electrones en un momento dado, pero sí sabemos en qué áreas
del espacio se pueden ubicar. Estas secciones del espacio se llaman órbitas electrónicas.
Queda claro por qué en la escuela secundaria las clases de química a menudo no proporcionan
este modelo, ¡aunque este modelo se considera el más preciso!
Ya después de Schrödinger, en 1932, el físico inglés James Chadwick (estudiante de Ernest
Rutherford) descubrió la existencia de un neutrón, completando nuestra imagen de las
partículas subatómicas que forman un átomo. Sin embargo, la historia no termina ahí;
Los físicos han descubierto que los protones y los neutrones que forman el núcleo están
divididos en partículas llamadas quarks, ¡pero esa es otra historia completamente diferente!
En cualquier caso, el modelo atómico nos da un gran ejemplo de cómo los modelos científicos
pueden cambiar con el tiempo, y muestra cómo los nuevos datos pueden conducir a nuevos
modelos.
Rutherford) descubrió la existencia de un neutrón, completando nuestra imagen de las
partículas subatómicas que forman un átomo. Sin embargo, la historia no termina ahí;
Los físicos han descubierto que los protones y los neutrones que forman el núcleo están
divididos en partículas llamadas quarks, ¡pero esa es otra historia completamente diferente!
En cualquier caso, el modelo atómico nos da un gran ejemplo de cómo los modelos científicos
pueden cambiar con el tiempo, y muestra cómo los nuevos datos pueden conducir a nuevos
modelos.
Trabajo Práctico
Responde:
- Cuando se propuso la primera representación gráfica del modelo?
- De donde proviene la palabra átomo?
- Explique y grafique que propuso sobre el átomo.
- Demócrito
- John Dalton
- Thomson
- Rutherford
- Bohr
- Schrodinger
4. Cual es la diferencia entre el modelo de Bohr y Schrodinger?
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