Tema: El átomo, los niveles de energía y los modelos atómicos.

Tema: El átomo, los niveles de energía y los modelos atómicos

Nivel de profundización: 1

El diámetro del núcleo del átomo de hidrógeno es de 1,6 × 10−15 metros, 145.000 veces más pequeño que el diámetro de la órbita de los electrones. Esto quiere decir que si el núcleo fuera del tamaño de una pelota de básquetbol (24,3 centímetros de diámetro) el electrón estaría orbitando a 35,3 kilómetros de distancia.

Entérate de…Teoría atómica y primeros modelos atómicos

La teoría atómica trata de conocer fundamentalmente como es la constitución química de la materia; su evolución es consecuencia de la interpretación de una serie de resultados experimentales que han sido recogidos y ajustados a manera de rompecabezas, hasta obtener modelos de carácter lógico que den explicación al comportamiento de la materia. Con el avance y la sofisticación de las nuevas técnicas experimentales, es posible obtener información que permita perfeccionar y modificar los modelos atómicos actuales.

Los filósofos griegos fueron los primeros en dar un acercamiento a la teoría atómica que es la teoría de la naturaleza de la materia, que afirma que está compuesta por pequeñas partículas llamadas átomos; Los primeros en dar sus aportes acerca de esta teoría fueron Leucipo y Demócrito (400 – 300 a de C), quienes formularon que el universo estaba conformado por partículas diminutas e indivisibles y con movimiento permanente,  a las que se les llamó átomos (a = sin; tomos = división).                                                                                                                                                                                                                                                                       Empédocles (año 440 a de C), propuso que la materia estaba constituida por cuatro elementos fundamentales, airea, agua, fuego y tierra; sin embargo, fue Aristóteles con sus ideas filosóficas y científicas, el que prevaleció hasta el siglo XVII, cuando apareció el físico y filósofo Robert Boyle (en 1661) y propuso un concepto moderno del elemento, definiendo al átomo como una sustancia básica que puede combinarse con otros elementos para formar compuestos y que no puede descomponerse en una sustancia más sencilla.

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Concepción de la constitución de la materia según Leucipo y Empédocles (tomado de: http://www.fullquimica.com/2011/03/teoria-atomica-y-modelos-atomicos.html)

El universo y todo lo que conocemos está constituido por átomos  (partícula constituyente de la materia con propiedades químicas definidas), la teoría atómica se encarga de agrupar  el conocimiento sobre la constitución de los átomos  y las leyes que explican sus propiedades. Esta teoría fue constituida por varios científicos que desde sus aportes, propusieron modelos atómicos y realizaron experimentaciones como evidencias de cómo creían que estaban compuestos los átomos.

.Modelo atómico de Dalton: Jhon Dalton (1810), revivió la teoría filosófico – atomista de los griegos y propuso que los átomos eran unidades diminutas e indivisibles que componían la materia; también indicó que los átomos no se crean ni se destruyen sino que pueden reorganizarse mediante reacciones químicas; propuso el concepto de molécula al decir que ésta estaba constituida por átomos y que cada una contenía un número pequeño y fijo de estos, además que los átomos de los elementos pueden combinarse formando más de un compuesto generando la gran variedad en la materia.

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Modelo atómico de Dalton (tomado de: http://www.fullquimica.com/2011/03/teoria-atomica-molecular-de-dalton-1808.html y  http://tareasescom.blogspot.com/2013/06/evolucion-e-historia-del-modelo-atomico.html)

Los  postulados de Dalton  respecto a su modelo atómico se resumen así:

“.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 la misma masa y propiedades. Los átomos de diferentes elementos tienen masas diferentes. Comparando las masas de los elementos con los del hidrógeno tomado como la unidad propuso el concepto de peso atómico relativo.

.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” (Wikipedia.com, 2014)

La interpretación de los resultados experimentales en los cuales se evidencia la naturaleza eléctrica de la materia ha permitido la evolución de la teoría atómica; entre esas evidencias encontramos:

Los griegos hace más de 2000 años descubrieron que al frotar una varilla de ámbar con una tela, esta atraía objetos livianos; Otto Von Guericke en el siglo XVII, dio el nombre de electricidad al  encontrar que al frotar una piedra de azufre con la mano, ésta adquiría la propiedad de atraer trozos de papel y ocasionalmente desprendía chispas; en 1826, Faraday logró obtener el primer motor eléctrico empleando grandes bobinas de alambre; en 1879, Sr William Crookes a través de la experimentación,  observó que se desprendía radiación del cátodo al ánodo en un tubo al que llamó rayos catódicos^[1]; en 1895, jean Perrin descubrió que los rayos catódicos estaban cargados negativamente y en esa misma época, Konrad Roentgen, experimentando con esos mismos tubos, observó que al chocar los rayos catódicos  se producía un tipo de radiación de alto poder de penetración al que llamó rayos x; los estudios de Pierre y Marie Curie en 1898 permitieron el descubrimiento de los elementos Polonio y radio; luego, vinieron las observaciones realizadas por Rutherford sobre la naturaleza eléctrica de la materia; Thomson (1906), confirmó que los rayos catódicos poseían carga negativa y posteriormente Stoney en 1891 la llamó electrón; Eugene Goldstein en 1886 obtuvo rayos anódicos o rayos canales con los que luego Thomson en 1906 descubrió partículas a las que denominó protones; en 1920 Rutherford predijo la existencia del núcleo del átomo y en 1932 James Chadwick  detectó la presencia de partículas sin carga, lo que hoy conocemos como neutrones.

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