PROCESO HISTORICO DEL DESARROLLO
DEL MODELO ATOMICO: APORTACIONES
DE THOMPSON, RUTHERFORD Y BOHR; ALCANCES Y LIMITACIONES DE LOS MODELOS
Modelo atómico de John Dalton, publicado entre los años 1808 y
1810.
John Dalton (1766-1844), químico y físico britanico,
creó una importante teoría atómica de la materia que,
entre otros aspectos, señala que
Los elementos químicos estan formados por partículas muy
pequeñas e indivisibles llamadas atomos.
Todos los atomos de un mismo elemento son
idénticos en su masa y en todas sus propiedades.
Los atomos son indestructibles y mantienen sus
propiedades en los cambios químicos.
Los compuestos se forman cuando atomos de distintos
elementos se combinan formando moléculas. (Dalton
creía que la suma de dos atomos daba como resultado una
molécula).
Cuando los elementos se combinan en mas de una
proporción, aunque los resultados de esas combinaciones son compuestos
diferentes, existe una relación entre esas proporciones (Ley de las
proporciones múltiples.
A partir de la teoría de Dalton
(s. XIX) hasta nuestros días han ocurrido
diferentes experiencias que han llevado a la formulación de una serie de
modelos invadidos sucesivamente a la luz de nuevos acontecimientos.
Modelo atómico de J.J. Thompson, publicado entre 1898
y 1904.
Joseph John Thompson (1856- 1940) presentó las siguientes
hipótesis
La materia es eléctricamente neutra, por lo que ademas de
electrones debe tenerpartículas con cargas positivas.
Los electrones pueden extraerse de los atomos pero no
así las cargas positivas.
Los electrones (dada la poca masa del
electrón con la totalidad de la masa del atomo) estaban distribuidos
uniformemente dentrode una masa de carga positiva.
En 1897 Thompson, mediante un experimento en el que
pasó un haz de rayos catódicos por un campo eléctrico y
uno magnético, supuso que las partículas que forman los rayos
catódicos no eran atomos cargados sino fragmentos de
atomos, es decir, partículas subatómicas a las que
llamó electrones.
Modelo atómico de Rutherford, publicado en 1911.
Ernest Rutherford (1871-1937) identificó en 1989 dos
tipos de radiaciones emitidas por el uranio, a las que llamó alfa y
beta, poco después Paul Villard identificó a las radiaciones
gamma.
Rutherford y sus discípulos Hans Gieger (1882-1945) y GregorMarsden
(1890-1956) centraron su investigación en la radioactividad,
bombardeando laminas delgadas de oro, con partículas alfa
(núcleos de helio formados por dos protones y dos neutrones) lo que dio
como resultado que la mayor parte de las partículas atravesaran la
lamina sin desviarse o desviandose en pequeños
angulos, mientras que pocas partículas se dispersaban a
angulos de hasta 180°, lo cual lo hizo suponer que las cargas que
las desviaban estaban concentradas dentro del atomo y tenía
electricidad positiva en lo que fue llamado núcleo.
Por lo que propusolo siguiente
El atomo esta constituido por una zona central llamada
núcleo donde se concentra toda la carga positiva y casi toda la masa.
Hay una parte exterior del
atomo o corteza en donde se halla toda la carga negativa (formada por
los electrones) y cuya masa es muy pequeña en comparación con la del atomo.
Los electrones se mueven a gran velocidad en torno al
núcleo.
El tamaño del
núcleo es muy pequeño en comparación con el del atomo (unas
100 000 veces menor).
A pesar de constituir un gran avance y predecir hechos reales, el modelo de Rutherford presentaba dos grandes inconvenientes
1- Contradecía las leyes electromagnéticas de Maxwell que
señalan que una partícula cargada que posee aceleración
emite energía electromagnética.
2- Los espectros atómicos deberían ser continuos pero eran
discontinuos, formados por líneas de cierta frecuencia.
Modelo atómico de Bohr, para el atomo de
hidrógeno, propuesto en 1913.
El físico danés Niels Bohr (1885-1952) presentó en 1913 el
primer modelo del
atomo basado en la cuantización de la energía.
Superó las dificultades del modelo de Rutherford recurriendo a la
noción de que la física de los atomos debería ser
diferente a la de la física clasica, de igual manera, se
apoyó en la teoría de Planck y señaló que:
Debido a las características estructurales del atomo, sus
propiedades varían.
Los atomos que tienen el mismo número de electrones de valencia
o igual númeroatómico poseen características similares.
Los electrones, partículas estables de carga negativa y con masa de
9.11x10-27 kg, se sitúan en órbitas electrónicas estables
en las que el electrón no emite radiación de forma continua; sin
embargo, al pasar un electrón de una orbita de mayor energía a
una de menor, libera energía (cuantos) en variaciones mínimas que
son múltiplos enteros de la carga del electrón.
Los atomos son eléctricamente neutros (si contienen electrones
cargados negativamente deben contener partículas estables con carga
positiva) llamadas protones cuya masa es de 1.67x10-27 kg.
Sin embargo, la teoría atómica de Bohr sólo podía
aplicarse a atomos sencillos como el de hidrógeno.
Fue hasta 1932 cuando J. Chadwick descubrió el
neutrón, partícula de carga neutra y de masa 1.67482x10-27 kg.
Con este descubrimiento se hizo una mejora al modelo atómico de Rutherford que quedó completado en los siguientes
términos
Los atomos constan de núcleos muy pequeños y sumamente
densos rodeados de una nube de electrones a distancias relativamente grandes de
los núcleos.
Todos los núcleos tienen protones.
Los núcleos de todos los atomos, con
excepción de la forma mas común de hidrógeno,
también contienen neutrones.