Modelos Atomicos

INTRODUCCÓN

Cada sustancia del universo, las piedras, el mar, nosotros mismos, los planetas y hasta las estrellas más lejanas, están enteramente formada por pequeñas partículas llamadas átomos; son tan pequeñas que no son posibles fotografiarlas. Para hacernos una idea de su tamaño, un punto de esta línea puede contener dos mil millones de átomos. Estas pequeñas partículas son estudiadas por la química, ciencia que surgió en la edad media y que estudia la materia.

Pero si nos adentramos en la materia nos damos cuenta de que está formada por átomos. Para comprender estos átomos a lo largo de la historia diferentes científicos han enunciado una serie de teorías que nos ayudan a comprender la complejidad de estas partículas. Estas teorías significan el asentamiento de la química moderna. La química surgió en la edad media, lo que quiere decir que ya se conocía el átomo pero no del todo, así durante el renacimiento esta ciencia evoluciona.

Posteriormente a fines del siglo XVIII se descubren un gran número de elementos, pero este no es el avance más notable; ya en el siglo XIX se establecen diferentes leyes de la combinación y con la clasificación periódica de los elementos, se potencia el estudio de la constitución de los átomos.

Actualmente su objetivo es cooperar a la interpretación de la composición, propiedades, estructura y transformaciones del universo, pero para hacer todo esto hemos de empezar de lo más simple y eso son los átomos, que hoy conocemos gracias a esas teorías enunciadas a lo largo de la historia. Estas teorías que tanto significan para la química es lo que vamos a estudiar en las próximas hojas de este trabajo.

CONCEPTO DE ÁTOMOS

El concepto moderno (Teoría atómica moderna) que hoy todos tenemos sobre lo que es un átomo proviene de distintos sectores de los campos de la física y la química. Las primeras ideas al respecto surgieron en la Antigua Grecia, desde las ciencias y la filosofía, que luego se desarrollaron por completo en la química de los siglos XVIII y XIX. Desde la época de los antiguos griegos hasta nuestros días, hemos reflexionado profundamente acerca de qué cosa está hecha la materia.

Hoy sabemos que los átomos son la unidad mínima de una sustancia, lo que compone toda la materia común y ordinaria. Si los átomos de una sustancia se dividen, la identidad de esa tal puede destruirse y cada sustancia tiene diferentes cantidades de átomos que la componen. A su vez, un átomo está compuesto de un determinado número de 3 tipos de partículas: los protones, los neutrones y los electrones.

Ubicándose en la parte central de los átomos (en el núcleo del átomo) se encuentran los protones y los neutrones, que tienen un peso mayor que el de los electrones, los cuales se ubican en una especie de órbita alrededor del núcleo. Los protones y los neutrones tienen casi que la misma masa y dentro de cada átomo, existe siempre la misma cantidad de protones y electrones.

No obstante, además de los elementos que lo componen, es importante subrayar que todo átomo cuenta con una serie de propiedades que son fundamentales tener en cuenta a la hora de trabajar con él. En este caso, nos encontramos con el hecho de que las mismas son el tamaño, la masa, las interacciones eléctricas que se establecen entre electrones y protones o los niveles de energía.

La tabla periódica de los elementos es una organización que permite distribuir los distintos elementos químicos de acuerdo a ciertas características y criterios. El núcleo más sencillo es el del hidrógeno, que tiene un único protón. Por eso aparece en el primer lugar de la tabla. El hidrógeno es seguido por el helio, que presenta dos protones y dos neutrones.

Además de todo lo expuesto no podemos pasar por alto la existencia de una expresión coloquial que utiliza el término que nos ocupa. Se trata de la expresión “en un átomo” que viene a ejercer como sinónimo de “en la cosa más pequeña”.

PRIMEROS ATOMISTAS

Los primeros que se propusieron estudiar el átomo fueron Leucipo y Demócrito pero lo hicieron desde un punto de vista teórico. Cerca del año 450 antes de Cristo, Leucipo y su discípulo Demócrito propusieron que la materia estaba constituida por pequeñas partículas a las que llamaron átomo, palabra que significa indivisible. Entre sus principales postulados están: Los átomos son sólidos, son indivisibles y enteros, entre los átomos solo existe el vacío. Para Leucipo el átomo y el vacío estaban separados en dos regiones distintas: por un lado, todos los átomos están juntos en una masa inmensa y por otro el "gran vacío" que los átomos invaden para dispersarse en él.

Para Demócrito los átomos están ya dispersos desde el origen, aunque sin orden, en el vacío infinito y las propiedades de la materia varían según el tipo de átomo y como estén agrupados. Entre las principales limitaciones que tuvieron estaba que no se interesaron en la experimentación de su teoría ya que para su época no existían recursos adecuados para examinar los átomos, por eso basaron su teoría en pura perspectiva teórica.

LA TEORÍA ATÓMICA DE DALTON

John Dalton (1766-1844). Químico y físico británico. Creó una importante teoría atómica de la materia. En 1803 formuló la ley que lleva su nombre y que resume las leyes cuantitativas de la química (ley de la conservación de la masa, realizada por Lavoisier; ley de las proporciones definidas, realizada por Louis Proust; ley de las proporciones múltiples, realizada por él mismo). Su teoría se puede resumir en:

1.- Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos.

2.- Todos los átomos de un elemento químico dado son idénticos en su masa y demás propiedades.

3.- Los átomos de diferentes elementos químicos son distintos, en particular sus masas son diferentes.

4.- Los átomos son indestructibles y retienen su identidad en los cambios químicos.

5.- Los compuestos se forman cuando átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, en una relación de números enteros sencilla, formando entidades definidas (hoy llamadas moléculas).

MODELO ATÓMICO DE THOMSON

Thomson, sir Joseph john (1856-1940). Físico británico. Según el modelo de Thomson el átomo consistía en una esfera uniforme de materia cargada positivamente en la que se hallaban incrustados los electrones de un modo parecido a como lo están las semillas en una sandía. Este sencillo modelo explicaba el hecho de que la materia fuese eléctricamente neutra, pues en los átomos de Thomson la carga positiva era neutralizada por la negativa. Además los electrones podrían ser arrancados de la esfera si la energía en juego era suficientemente importante como sucedía en los tubos de descarga.

Después de observar que los rayos catódicos se producían para diferentes gases y, tener en cuenta el orden de magnitud de la relación entre la masa y la carga de los corpúsculos o electrones, Thomson formuló la hipótesis de que dichos electrones procedían de dentro de los átomos de los electrodos, lo que indicaba que los átomos son divisibles.

Lo expresó así: "Después de largas meditaciones acerca de los experimentos, me pareció que eran ineludibles las conclusiones siguientes:

Los átomos no son indivisibles; porque de ellos se pueden arrancar partículas cargadas de electricidad negativa, por la acción de fuerzas eléctricas, el choque de átomos que se mueven con rapidez, la luz ultravioleta o el calor.

Todas esas partículas son iguales en cuanto a la masa y llevan la misma carga de electricidad negativa, sea cual fuere la especie de átomos de que salgan, y son elementos constitutivos de todo átomo.

La masa de dichas partículas es menos de un millonésimo de la masa de átomo de hidrógeno.

Sobre la base de estas hipótesis, Thomson fue el primer científico que planteó, en 1904, un modelo de estructura del átomo. Al ser tan pequeña la masa de los electrones, supuso que prácticamente toda la masa del átomo acumulaba la carga positiva y ocupaba todo el volumen atómico. Creyó también que esa masa de carga positiva era fluida y los electrones podían penetrar o incrustarse en ella. Como tienen carga negativa imaginó que estaban adheridos a la masa principal (de carga positiva) y se distribuían en posiciones equidistantes y lo más alejadas posible entre sí.

El nuevo modelo atómico usó la amplia evidencia obtenida gracias al estudio de los rayos catódicos a lo largo de la segunda mitad del siglo XIX. Si bien el modelo atómico de Dalton daba debida cuenta de la formación de los procesos químicos, postulando átomos indivisibles, la evidencia adicional suministrada por los rayos catódicos sugería que esos átomos contenían partículas eléctricas de carga negativa. El modelo de Dalton ignoraba la estructura interna, pero el modelo de Thomson aunaba las virtudes del modelo de Dalton y simultáneamente podía explicar los hechos de los rayos catódicos.

En la siguiente imagen a continuación se representan las estructuras de los átomos de los seis primeros elementos, siguiendo el modelo de Thomson. Por razones de simetría el primero de ellos

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