MODELOS ATOMICOS

Cuando hablamos de “modelo” hablamos de una representación o esquema de forma gráfica que nos sirve como referencia para entender algo de forma más sencilla y cuando hablamos de “atómico” hablamos de conceptos relacionados con los átomos.

   La materia está compuesta por estas partículas pequeñas e indivisibles que llamamos átomos y esos átomos tienen un comportamiento determinado y unas propiedades determinadas. 

    Pues bien, un modelo atómico es una representación gráfica de la estructura que tienen los átomos. Un modelo atómico lo que representa es una explicación o esquema de cómo se comportan los átomos. 

   A lo largo de nuestra historia se han elaborado diferentes modelos atómicos que tienen el nombre de su descubridor, veamos los más importantes. 

MODELOS ATÓMICOS HISTORIA Y EVOLUCIÓN

   Modelo Atómico De Demócrito de Abdera

   Este fue el primer modelo atómico que se inventó por el filósofo griego Demócrito de Abdera que vivió entre los años 460 al 370 a.c (antes de Cristo).

   Demócrito fue el desarrollador de la “Teoría Atómica Del Universo”. Demócrito fue el primer filósofo científico que afirmó que los átomos son eternos, inmutables e indivisibles, es decir, que duran siempre, que no cambian y que no pueden dividirse en partículas más pequeñas. Para Demócrito el átomo era la partícula más pequeña que había, una partícula homogénea, que no se puede comprimir y que además no se puede ver… 

   De hecho la palabra “átomo” proviene del griego “á-tómo” que

significa “sin división”. 

Modelo Atómico De Dalton

    John Dalton fue un químico y matemático británico (entre otras muchas cosas) que vivió durante los años 1766 y 1844, de donde procede la palabra “Daltonismo”.

   Seguro que sabrás que las personas daltónicas son aquellas que les es muy difícil distinguir los colores por un defecto genético. Esto te lo contamos como curiosidad ya que fue Dalton quien escribió sobre esto porque él mismo lo padecía. Aparte, fue el primero en desarrollar un modelo atómico con bases científicas. Basándose en la idea de Demócrito, Dalton concluyó que el átomo era algo parecido a una esfera pequeñísima, también indivisible e inmutable. 

   Dalton hizo los siguientes “postulados” (afirmaciones o supuestos): 

   1. La materia está compuesta por partículas diminutas, indivisibles e indestructibles llamadas átomos. 

   2. Los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí (es decir, con igual masa y propiedades). 

   3. Los átomos de diferentes elementos tienen masas y propiedades distintas. 

   4. Los átomos permanecen sin división, incluso cuando se combinan en reacciones químicas. 

   5. Los átomos, al combinarse para formar compuestos (lo que hoy llamamos moléculas) mantienen relaciones simples. 

   6. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. 

   7. Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos. Para Dalton un átomo era algo así como una pequeña esfera. 

     Tanto Dalton como Demócrito ya se adelantaban y ya vislumbraban el Principio de Conservación de la Energía en donde nada se crea ni se destruye, pero ambos modelos tienen insuficiencias o errores que se conocieron mucho después y es que los átomos sí pueden cambiar y también pueden dividirse en partículas más pequeñas. 

   El átomo NO es la partícula más pequeña. Sabemos ya que existen partículas subatómicas (que significa más pequeño que el átomo) como por ejemplo los “quarks”, los “neutrinos” o los “bosones”. 

   Modelo Atómico De Thomson

   Joseph John Thomson fue un científico británico que vivió entre los años 1856 y 1940 que descubrió el electrón y los isótopos. Ganó el Premio Nobel de Física en 1906 y su teoría sobre el átomo decía que los átomos estaban compuestos por electrones de carga negativa en un átomo positivo, es decir, como si tuviéramos una bola cargada positivamente rellena de electrones (carga negativa), también conocido como Modelo del Pudin De Pasas porque parece un bizcocho relleno de pasas.

   La electricidad fue lo que ayudó a Thomson a desarrollar su modelo. El error que cometió Thomson fue que hizo suposiciones incorrectas de cómo se distribuía la carga positiva en el interior del átomo.

   Modelo Atómico Cúbico De Lewis

   Gilbert Newton Lewis fue un físico y químico estadounidense que vivió entre los años 1875 y 1946 que realizó numerosos trabajos científicos de los cuáles se destacan la “Estructura De Lewis” también conocida como el “Diagrama De Punto”. El modelo atómico de Lewis está basado en un cubo, donde decía que los electrones de un átomo se

colocaban de forma cúbica, es decir, los electrones de un átomo estaban colocados en los vértices de un cubo. 

   Gracias a ésta teoría se conoció el concepto de “valencia de un electrón” es decir, esos electrones en el último nivel de energía de un elemento que pueden reaccionar o enlazarse con otro elemento. 

   Veamos una imagen del Modelo Atómico Cúbico De Lewis:

   El modelo de Lewis fue un paso importante en la historia para entender el significado del átomo pero se abandonó pronto esta teoría.

   Modelo Atómico De Rutherford

   Ernest Rutherford fue un químico y físico neozelandés que vivió entre los años 1871 y 1937 que dedicó gran parte de su vida a estudiar las partículas radioactivas (partículas alfa, beta y gamma) y fue el primero de todos en definir un modelo atómico en el que pudo demostrar que un átomo está compuesto de un núcleo y una corteza. Ganó el Premio Nobel De La Química en 1908. 

   Para Rutherford el átomo estaba compuesto de un núcleo atómico cargado positivamente y una corteza en los que los electrones (de carga negativa) giran a gran velocidad alrededor del núcleo donde estaba prácticamente toda la masa del átomo. Para Rutherford esa masa era muy muy pequeña. Esa masa la definía como una concentración de carga positiva. 

   Los estudios de Rutherford demostraron que el átomo estaba vació en su mayor parte ya que el núcleo abarcaba casi el 100% de la masa del átomo. 

   Modelo Atómico De Bohr

   Este modelo también se llama de Bohr-Rutherford. Niels Henrik

David Bohr fue un físico danés que vivió entre los años1885 y 1962 que se basó en las teorías de Rutherford para explicar su modelo atómico.

   En el modelo de Bohr se introdujo ya la teoría de la mecánica cuántica que pudo explicar cómo giraban los electrones alrededor del núcleo del átomo. Los electrones al girar en torno al núcleo definían unasórbitas circulares estables que Bohr explicó como que los electrones se pasaban de unas órbitas a otras para ganar o perder energía.

   Demostró que cuando un electrón pasaba de una órbita más externa a otra más interna emitía radiación electromagnética. Cada órbita tiene un nivel diferente de energía.

 

   Modelo Atómico De Sommerfeld

   Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld fue un físico alemán que vivió entre los años 1868 y 1951. La aportación más importante de este físico alemán fue cambiar el concepto de las órbitas circulares que definían los electrones en el modelo atómico de Bohr por órbitas elípticas. 

   Lo que hizo Sommerfeld fue perfeccionar el modelo de Bohr con las órbitas elípticas lo que dio lugar al descubrimiento del numero cuántico Azimutal (o secundario). Cuanto mayor era este número mayor era la excentricidad de la órbita elíptica que describía el electrón.    Modelo Atómico De Schrödinger

   Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger fue un físico austriaco que vivió entre los años 1887 y 1961 cuyo modelo cuántico y no relativista explica que los electrones no están en órbitas determinadas. 

   Describió la evolución del electrón alrededor del núcleo mediante ecuaciones matemáticas pero no su posición.

   Decía que su posición no se podía determinar con exactitud. Schrödinger propuso entonces una ecuación de onda que ayuda a predecir las regiones

donde se encuentra el electrón, que se conoce como “ecuación de Schrödinger”.

ELECTROPOSITIVIDAD.

 Los átomos de algunos elementos tienen tendencia a perder electrones,

para conseguir la estructura electrónica estable de los gases inertes. es

muy fácil arrancar un electrón (acuérdate del experimento de ionizar un

átomo). Los átomos que pierden fácilmente sus electrones se suele decir

que son electropositivos o que tienen carácter metálico. Cuanto mayor

sea la tendencia de los átomos a perder electrones, tanto más

electropositivos son. Los electrones se pueden perder si están sueltos en

una capa y muy alejados del núcleo. 

El elemento más electropositivo es el Francio que reúne las dos

cualidades anteriores. Los metales son bastante electropositivos.

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG

El principio de incertidumbre de Heisenberg se aplica principalmente al comportamiento

de las partículas en el átomo; específicamente, el electrón. Para entenderlo mejor: los

electrones se comportan tanto como ondas, como partículas (experimento dualidad onda-

partícula) y con ello Heisenberg se dio cuenta, entonces, que era imposible determinar la

posición y vector de velocidad de un electrón. En ese caso, un electrón podría estar en un

sitio A y a la vez en un sitio B de la corteza del átomo, pero nosotros jamás podremos

saberlo. Eso es un fundamento de la mecánica cuántica. También podría interesarte La

paradoja del gato de Schrödinger. 

El principio de incertidumbre tiene en cuenta el hecho de que cualquier medición que se

realice en una partícula la afecta, de modo que hay un límite en la precisión con que

podemos conocer dos magnitudes distintas, como la energía de la partícula y el instante

en que posee dicha energía. 

En esencia, la incertidumbre surge porque con cuanta mayor precisión midamos una

magnitud, más perturbaremos el sistema y menos información podremos obtener con

nuestra segunda medida. 

Heisenberg sugiere que es imposible conocer con exactitud la posición el momento y la

energía de un electrón y en general de una partícula de pequeño tamaño. Por ejemplo: si

una pelota de tenis es lanzada por un compañero dentro de una habitación , se puede

saber su posición. velocidad en un tiempo determinado e incluso su energía. Pero si esta

experiencia es realizada con la cabeza de un alfiler, su posición , velocidad, y energía

será una tarea bastante más compleja de realizar. Pero si hay algo seguro...LA CABEZA

DE ALFILER SIGUE DENTRO DE LA HABITACIÓN. A este fenómeno Heisenberg lo

denominó PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE y se refiere a LA INCAPACIDAD DE

DETERMINAR EXACTAMENTE LA POSICIÓN, VELOCIDAD Y ENERGÍA, DE MANERA

SIMULTÁNEA DE UN ELECTRÓN DENTRO DE UN ÁTOMO.

-Dado un objeto extraviado, la intensidad de búsqueda es inversamente proporcional a la probabilidad de encontrarlo. Análogamente, el objeto no puede ser encontrado si todavía sigue en movimiento. — Werner Heisenberg En términos coloquiales, "Las piedras rodando se encuentran.". Este principio fue vital para formular la Mecánica cuántica.