Átomo de Leucipo y Demócrito. S IV aC
Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia. Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.
Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración por John Dalton y su Teoría atómica.
Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia. Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.
Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración por John Dalton y su Teoría atómica.
Modelo atómico de Dalton. 1808
El modelo atómico de Dalton, surgido en el contexto de la química, fue el primer modelo atómico con bases científicas, formulado en 1808 por John Dalton (1766-1844).
Dalton explicó su teoría formulando una serie de enunciados simples.
Postulados de Dalton
- La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
- Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
- Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
- Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
- Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
- Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
El modelo atómico de Dalton, surgido en el contexto de la química, fue el primer modelo atómico con bases científicas, formulado en 1808 por John Dalton (1766-1844).
Dalton explicó su teoría formulando una serie de enunciados simples.
Postulados de Dalton
- La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
- Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
- Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
- Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
- Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
- Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
Modelo atómico de Thomson. 1904
En 1904, Joseph John Thomson (1856-1940), descubridor del electrón, supuso que la mayor parte del átomo era una masa cargada positivamente y dentro de ella estaban los electrones colocados al azar, de tal manera que el conjunto era neutro. Es como si imaginamos una sandía donde todo lo rojo es una masa positiva y las pepitas son los electrones.
Experimento de Thomson
En 1904, Joseph John Thomson (1856-1940), descubridor del electrón, supuso que la mayor parte del átomo era una masa cargada positivamente y dentro de ella estaban los electrones colocados al azar, de tal manera que el conjunto era neutro. Es como si imaginamos una sandía donde todo lo rojo es una masa positiva y las pepitas son los electrones.
Experimento de Thomson
Modelo atómico de Rutherford. 1911
En 1911 Ernest Rutherford (1871-1937), descubridor del protón, hizo el siguiente experimento que no pudo explicar el modelo atómico de Thomson. Bombardeo con partículas α, positivas, a gran velocidad una lámina de oro muy fina y observó:
- Que la mayor parte de las partículas atravesaban la lámina sin desviar su dirección.
- Algunas se desviaban considerablemente
- Unas pocas partículas rebotaron hacia la fuente de emisión
A partir de este experimento Rutherford enunció los siguientes postulados:
- El átomo está prácticamente vacío, ya que la mayoría de las partículas lo atraviesan sin variar su dirección.
- Tiene un núcleo central donde está toda la carga positiva (protones) y prácticamente toda la masa. Esta carga positiva es la responsable de la desviación de las partículas α, también positivas.
- Alrededor del núcleo, a una enorme distancia de él y girando a gran velocidad en órbitas circulares están los electrones.
(modelo planetario)
En 1911 Ernest Rutherford (1871-1937), descubridor del protón, hizo el siguiente experimento que no pudo explicar el modelo atómico de Thomson. Bombardeo con partículas α, positivas, a gran velocidad una lámina de oro muy fina y observó:
- Que la mayor parte de las partículas atravesaban la lámina sin desviar su dirección.
- Algunas se desviaban considerablemente
- Unas pocas partículas rebotaron hacia la fuente de emisión
A partir de este experimento Rutherford enunció los siguientes postulados:
- El átomo está prácticamente vacío, ya que la mayoría de las partículas lo atraviesan sin variar su dirección.
- Tiene un núcleo central donde está toda la carga positiva (protones) y prácticamente toda la masa. Esta carga positiva es la responsable de la desviación de las partículas α, también positivas.
- Alrededor del núcleo, a una enorme distancia de él y girando a gran velocidad en órbitas circulares están los electrones.
(modelo planetario)
Modelo atómico de Bohr. 1913
El físico danés Niels Bohr (1885-1962), Premio Nobel de Física 1922, propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos.que se basa en tres postulados:
Primer Postulado:
Los electrones describen órbitas circulares en torno al núcleo del átomo sin radiar energía
Segundo Postulado:
Tercer postulado:
Cuando un electrón pasa de una órbita externa a una más interna, la diferencia de energía entre ambas órbitas se emite en forma de radiación electromagnética. Mientras el electrón se mueve en cualquiera de esas órbitas no radia energía, sólo lo hace cuando cambia de órbita. Si pasa de una órbita externa (de mayor energía) a otra más interna (de menor energía) emite energía, y la absorbe cuando pasa de una órbita interna a otra más externa. Por tanto, la energía absorbida o emitida será: E2 - E1 = h.f
En resumen podemos decir que los electrones se disponen en diversas órbitas circulares que determinan diferentes niveles de energía
Modelo atómico de Sommerfeld. 1916
En 1916, Arnold Sommerfeld (1868-1951) modificó el modelo atómico de Bohr, en el cual los electrones sólo giraban en órbitas circulares, al decir que también podían girar en órbitas elípticas más complejas y calculó los efectos relativistas.
a ecuación de onda de Schrödinger. 1925
El físico austríaco, Erwin Schrödinger (1887-1961), desarrolló en 1925 la conocida ecuación que lleva su nombre. Esta ecuación es de gran importancia en la mecánica cuántica, donde juega un papel central, de la misma manera que la segunda ley de Newton (F= m.a) en la mecánica clásica.
Son muchos los conceptos previos implicados en la ecuación de Schrödinger, empezando por los modelos atómicos. Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, Sommerfeld… todos ellos contribuyeron al modelo atómico actual, ideado por Erwin Schrödinger, modelo conocido como “Ecuación de onda”.
Esta es una ecuación matemática que tiene en consideración varios aspectos:
- La existencia de un núcleo atómico, donde se concentra la gran cantidad del volumen del átomo.
- Los niveles energéticos donde se distribuyen los electrones según su energía.
- La dualidad onda-partícula
- La probabilidad de encontrar al electrón
Aunque con la mecánica cuántica queda claro que no se puede saber dónde se encuentra un electrón (Heisenberg), sí define la región en la que puede encontrarse en un momento dado. Cada solución de la ecuación de ondas de Schrödinger, Ψ, describe un posible estado del electrón. El cuadrado de la función de onda, Ψ2, define la distribución de densidad electrónica alrededor del núcleo. Este concepto de densidad electrónica da la probabilidad de encontrar un electrón en una cierta región del átomo, llamada orbital atómico, concepto análogo al de órbita en el modelo de Bohr.
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