Origen de la teoría atómica

Origen de la teoría atómica

La teoría atómica tuvo su origen en el siglo V A.C., con el filósofo griego Demócrito, el cual expresó que toda la materia estaba formada por partículas indivisibles muy pequeñas a las que llamó átomos. Sin embargo no fue hasta 1808 que el científico ingles John Dalton formuló una definición precisa de los indivisibles componentes estructurales de la materia llamados átomos. Las hipótesis en las que Dalton basó su teoría atómica son los llamados "Postulados de Dalton", los cuales se resumen como: los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. Todos los átomos de un elemento dado son idénticos en tamaño, masa y propiedades químicas. Los átomos de un elemento difieren de los átomos de todos los demás elementos.

Partículas subatómicas

Es una partícula más pequeña que el átomo. Puede ser una partícula elemental o una compuesta, a su vez, por otras partículas subatómicas, como son los quarks, que componen los protones y neutrones. No obstante, existen otras partículas subatómicas, tanto compuestas como elementales, que no son parte del átomo, como es el caso de los neutrinos y bosones.

Electrón: partícula esencial más liviana que compone un átomo y que presenta la menor carga posible en lo referente a la electricidad negativa. Se trata de un elemento subatómico que se sitúa en torno al núcleo del átomo, formado por neutrones y protones.

Protón: es una partícula subatómica con carga eléctrica positiva que, junto a los neutrones, forma el núcleo de los átomos. El número atómico del protón determina las propiedades químicas de dicho átomo.

Isótopos: son las variedades de átomos que tienen el mismo número atómico y que, por lo tanto, constituyen el mismo elemento aunque tengan un diferente número de masa. Los átomos que son isótopos entre si tienen idéntica cantidad de protones en el núcleo y se encuentra en el mismo lugar de la tabla periódica.

Hechos experimentales que llevaron a la formulación de la teoría atómica

Electrolisis:

La electrólisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el cátodo (una reducción) y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (una oxidación).

Descarga de Gases:

Los gases no son buenos conductores a una presión cercana a una atmosfera, sin embargo la situación puede cambiar cuando va disminuyendo su valor. Al disminuir la presión a niveles de 0,01 atm y someterlos a diferencias de potencial se vuelven conductoras de la corriente eléctrica. Cuando la presión cae a 0,0001 atm aparece en la pared opuesta al cátodo una fluorescencia, se interpreto como debida al impacto con el vidrio de los rayos procedentes del cátodo (por esta razón se les llamo rayos catódicos).

Por otra parte, sí se colocaba entre el cátodo y el ánodo un objeto se observa la sombra producida por el, de forma que se instruye que estas partículas se mueven en línea recta.

Radiactividad:

La radiactividad o radioactividad es un fenómeno físico por el cual los núcleos de algunos elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas radiográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria.

Espectro Química:

Es el conjunto de todas las variaciones electromagnéticas que existen en el universo. Consiste en la descomposición de la radiación que emite un cuerpo.

Los espectros de absorción continuos se obtienen al intercalar el sólido entre el foco de radiación y el prisma. Así, por ejemplo, si intercalamos un vidrio de color azul quedan absorbidas todas las radiaciones menos el azul.

Cuando los limites de la radiación no son nítidos y forman una imagen continua, por ejemplo, el espectro de la luz blanca.

Los espectros de absorción discontinuos se producen al intercalar vapor o gas entre la fuente de radiación y el prisma. Se observan bandas o rayas situadas a la misma longitud de onda que los espectros de emisión de esos vapores o gases.

Teoría Atómica Moderna

La teoría atómica moderna es una teoría que explica el comportamiento de los átomos. Pero no es una teoría que se haya construido rápidamente, ya que tiene más de dos siglos de historia, pasando por los filósofos griegos y llegando a los experimentos de alta tecnología.

Principio de la teoría atómica moderna

• Toda la materia está hecha de átomos, que no pueden ser destruidos ni creados.

• Los átomos están hechos de electrones, protones y neutrones, no es indivisible pero sí es la partícula más pequeña que toma parte en las reacciones químicas.

• Los átomos de un elemento pueden tener masas variables, eso se llama isótopos.

• Los átomos de diferentes elementos pueden tener el mismo número de masa. Se llaman isobaras.

El origen de la teoría atómica

Se dice que fue Leucippus y Democritus quienes plantearon por primera vez la idea de que todo está hecho de pequeñas partículas, conocidas como átomos, en el siglo 5 antes de Cristo. Esta idea fue apoyada por algunos, pero firmemente destituida por otros como Aristóteles.

Durante la Edad Media y el reinado católico, la vida se vio muy influida por las ideas de Aristóteles, por lo que el tema de los átomos no se volvió a tocar. Sin embargo, la concepción del átomo siguió viva y volvió a tener asidero durante el Renacimiento.

Modelo Atómico de Bohr

Bohr unió la idea de átomo nuclear de Rutherford con las ideas de una nueva rama de la Ciencia: la Física Cuántica. Así, en 1913 formuló una hipótesis sobre la estructura atómica en la que estableció tres postulados:

El electrón no puede girar en cualquier órbita, sino sólo en un cierto número de órbitas estables. En el modelo de Rutherford se aceptaba un número infinito de órbitas.

Cuando el electrón gira en estas órbitas no emite energía.

Cuando un átomo estable sufre una interacción, como puede ser el impacto de un electrón o el choque con otro átomo, uno de sus electrones puede pasar a otra órbita estable o ser arrancado del átomo.

El átomo de hidrógeno según el modelo atómico de Bohr:

El átomo de hidrógeno tiene un núcleo con un protón.

El átomo de hidrógeno tiene un electrón que está girando en la primera órbita alrededor del núcleo. Esta órbita es la de menor energía.

Si se le comunica energía a este electrón, saltará desde la primera órbita a otra de mayor energía. Cuando regrese a la primera órbita emitirá energía en forma de radiación luminosa.

Números Cuánticos

Son cuatro los números cuánticos encargados de definir la función de la onda asociado a cada electrón de un átomo: el principal, el secundario, el magnético y de spin. Los tres primeros resultan de la ecuación de onda, y el último, de las observaciones realizadas de los campos magnéticos generados por el mismo átomo.

Numero principal: representada por la letra “n”, indica los niveles energéticos principales sus valores pueden ser desde 1 hasta infinito.

Numero Secundario: representado por la letra “l”, nos indica la forma que puede tener el donde se encuentra el electrón. El valor que se le asigna depende del numero principal va desde 0 hasta n-1.

Numero magnético: representa las orientaciones que pueden asumir las diferentes orbitales frente a campo magnético, el símbolo es “ml” y los valores que tienen, son los números enteros que van desde -1 hasta 1.

Número de Spin: tiene solamente dos valores permitidos 1/2 y -1/2, estos representan los valores del movimiento del electrón.

Principio de exclusión de Pauli

Históricamente el principio de exclusión de Pauli fue formulado para explicar la estructura atómica, y consistía en imponer una restricción sobre la distribución de los electrones entre los diferentes estados. Posteriormente, el análisis de sistemas de partículas idénticas llevó a la conclusión de que cualquier estado debía tener una simetría bajo intercambio de partículas peculiar, lo cual implicaba que existían dos tipos de partículas: fermiones, que satisfarían el principio de Pauli, y bosones, que no lo satisfarían.

Como se ha dicho, el principio de exclusión de Pauli sólo es aplicable a fermiones, esto es, partículas que forman estados cuánticos anti simétricos y que tienen espín semientero. Son fermiones, por ejemplo, los electrones y los quarks (estos últimos son los que forman los protones y los neutrones). El principio de exclusión de Pauli rige, así pues, muchas de las características distintivas de la materia. En cambio, partículas como el fotón y el (hipotético) gravitón no obedecen a este principio, ya que son bosones, esto es, forman estados cuánticos simétricos y tienen espín entero. Como consecuencia, una multitud de fotones puede estar en un mismo estado cuántico de partícula, como en los láseres.

Orbital Atómico

Un orbital atómico es una determinada función de onda, espacial e independiente del tiempo a la ecuación de Schrödinger para el caso de un electrón sometido a un potencial coulombiano. La elección de tres números cuánticos en la solución general señala unívocamente a un estado mono electrónico posible.

El nombre de orbital

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