CONTINUACIÓN DE MODELOS ATÓMICOS

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Modelo atómico de Thomson (1904 d.C.)

Propuesto por J. J. Thomson, descubridor del electrón en 1897, este modelo es previo al descubrimiento de los protones y neutrones, por lo que asumía que los átomos estaban compuestos por una esfera de carga positiva y los electrones de carga negativa estaban incrustados en ella, como las pasas en el pudín. Dicha metáfora le otorgó al modelo el epíteto de “Modelo del Pudín de Pasas”.

Este modelo hacía una predicción incorrecta de la carga positiva en el átomo.

Modelo atómico de Rutherford (1911 d.C.)

Ernest Rutherford realizó una serie de experimentos en 1911 a partir de láminas de oro. En estos experimentos determinó que el átomo está compuesto por un núcleo atómico de carga positiva (donde se concentra la mayor parte de su masa) y los electrones, que giran libremente alrededor de este núcleo. En este modelo se propone por primera vez la existencia del núcleo atómico.

Modelo atómico de Bohr (1913 d.C.)

El físico danés Niels Bohr propuso este modelo para explicar cómo podían los electrones tener órbitas estables (o niveles energéticos estables) rodeando el núcleo. Además explica por qué los átomos tienen espectros de emisión característicos.

En los espectros realizados para muchos átomos se observaba que los electrones de un mismo nivel energético tenían energías diferentes. Esto demostró que había errores en el modelo y que debían existir subniveles de energía en cada nivel energético.

Modelo atómico de Sommerfeld (1916 d.C.)

El modelo de Sommerfeld se basó en parte de los postulados relativistas de Albert Einstein.

Este modelo fue propuesto por Arnold Sommerfield para intentar cubrir las deficiencias que presentaba el modelo de Bohr.

Se basó en parte de los postulados relativistas de Albert Einstein. Entre sus modificaciones está la afirmación de que las órbitas de los electrones fueran circulares o elípticas, que los electrones tuvieran corrientes eléctricas minúsculas y que a partir del segundo nivel de energía existieran dos o más subniveles.

Modelo atómico de Schrödinger (1926 d.C.)

Propuesto por Erwin Schrödinger a partir de los estudios de Bohr y Sommerfeld, concebía los electrones como ondulaciones de la materia, lo cual permitió la formulación posterior de una interpretación probabilística de la función de onda (magnitud que sirve para describir la probabilidad de encontrar a una partícula en el espacio) por parte de Max Born.

Eso significa que se puede estudiar probabilísticamente la posición de un electrón o su cantidad de movimiento pero no ambas cosas a la vez, debido al Principio de Incertidumbre de Heisenberg.

Este es el modelo atómico vigente a inicios del siglo XXI, con algunas posteriores adiciones. Se le conoce como “Modelo Cuántico-Ondulatorio”.

EVOLUCIÓN DEL MODELO ATÓMICO

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Los modelos atómicos han sido desarrollados a lo largo de la historia de la humanidad a partir de las ideas que en cada época se manejaban respecto a la composición de la materia

Modelo atómico de Demócrito (450 a.C.)

La “Teoría Atómica del Universo” fue creada por el filósofo griego Demócrito junto a su mentor, Leucipo. 

Demócrito propuso que el mundo estaba formado por partículas muy pequeñas e indivisibles, de existencia eterna, homogéneas e incompresibles, cuyas únicas diferencias eran de forma y tamaño, nunca de funcionamiento interno. Estas partículas se bautizaron como “átomos”, palabra que proviene del griego atémnein y significa “indivisible”.

Modelo atómico de Dalton (1803 d.C.)

El primer modelo atómico con bases científicas nació en el seno de la química, propuesto por John Dalton en sus “Postulados Atómicos”. Sostenía que todo estaba hecho de átomos, indivisibles e indestructibles, incluso mediante reacciones químicas.

Dalton proponía que los átomos de un mismo elemento químico eran iguales entre sí y tenían la misma masa e iguales propiedades. 

También propuso que los átomos pueden combinarse entre sí para formar compuestos químicos.

Modelo atómico de Lewis (1902 d.C.)

También llamado “Modelo del Átomo Cúbico”, en este modelo Lewis proponía la estructura de los átomos distribuida en forma de cubo, en cuyos ocho vértices se hallaban los electrones. 

Esto permitió avanzar en el estudio de las valencias atómicas y los enlaces químicos, sobre todo luego de su actualización por parte de Irving Langmuir en 1919, donde planteó el “átomo del octeto cúbico”.

TAREA: Buscar y dibujar del modelo atómico de LEWIS

EL ÁTOMO

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Se conoce como átomo a la unidad más pequeña que constituye la materia.

Los átomos tienen las propiedades del elemento químico que componen y, a su vez, los elementos están organizados y clasificados según sus números atómicos, configuración electrónica y propiedades químicas en la Tabla Periódica de los elementos.

Los átomos están compuestos por un núcleo y uno o varios electrones (que tienen carga negativa) alrededor de él. El núcleo está compuesto por partículas llamadas protones y neutrones. Los protones tienen carga positiva y los neutrones son neutros. Al conjunto de protones y neutrones se les llama nucleones.

Los protones y electrones se atraen entre sí por la fuerza electromagnética, mientras que los protones y neutrones se atraen entre sí por la fuerza nuclear 

Partes de un átomo

Los átomos se componen de dos partes esenciales:

• El núcleo. Alrededor del 99,94 % de la masa de un átomo está concentrada en el núcleo
• Los orbitales atómicos. Un orbital describe una región del espacio que rodea al núcleo atómico en la que la probabilidad de encontrar un electrón es muy alta. 

Molécula

Se conoce como molécula a la unión de dos o más átomos mediante enlaces químicos para formar una estructura más compleja y eléctricamente neutra. Los enlaces químicos pueden ser covalentes o iónicos.

Las moléculas pueden estar constituidas por átomos de un mismo elemento químico, por ejemplo, la molécula de oxígeno (O2), o por átomos de distintos elementos químicos, por ejemplo, la molécula de glucosa. También se consideran moléculas a los gases monoatómicos, por ejemplo, el helio (He).

PARTÍCULAS SUBATÓMICAS

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Partículas subatómicas

Las partículas subatómicas del átomo son los neutrones, protones (partículas nucleares) y electrones. Definamos cada una de ellas.

Electrones

Los electrones se denotan con el símbolo “e-“ su masa es de $9.10938\times {10}^{28}$ g lo que evidencia que es muchísimo más liviano que un protón y la analogía es correcta debido a que los electrones se encuentran girando alrededor del núcleo atómico a grandes velocidades.

La unidad de carga electrónica es $-1$ y un átomo eléctricamente neutro tendrá la misma cantidad de protones y neutrones, como se menciona más adelante.

• Cuando los átomos pierden electrones se convierten en iones que poseen carga positiva y se denominan cationes.
• Cuando los átomos ganan electrones, adquieren carga negativa y se convierten en iones llamados aniones.

El protón

Las partículas con carga positiva presentes en el núcleo se denominan protones, su símbolo es p. En diversos experimentos se encontró que tienen la misma cantidad de carga que los electrones.

La masa del protón es de $1.67262\times {10}^{-24}$ g igual a la del átomo de hidrógeno, recordemos que el átomo de H posee un solo protón en el núcleo.

El número atómico (Z) de los elementos de la tabla periódica es el número de protones que contiene en su núcleo. Por lo tanto, el valor del número atómico también representa la cantidad de electrones presentes en un átomo sin carga.

Proporciona una identidad química para cada elemento, por ejemplo:

El número atómico del cloro (Cl) es 17, esto significa que cada átomo de Cl posee 17 protones y 17 electrones. Pero, analizando su identidad química, podemos decir que cada átomo presente en el universo que contiene 17 protones será reconocido como “cloro”.

Neutrones

Los neutrones son partículas eléctricamente neutras, con una masa similar a los protones, pero sutilmente por encima de ellos $1.67493\times {10}^{-24}$ g.

El total de neutrones presentes en el núcleo atómico se representa con la letra N.

La suma de los neutrones y los protones presentes en el núcleo de un elemento se denomina número de masa o masa atómica (A) y su valor siempre será un número entero.

ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA

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La estructura atómica de la materia

Por mucho tiempo se pensó que el átomo era indivisible, pero las diferentes teorías que se desarrollaron a lo largo de los años dejaron en claro que esto no era así.

El átomo se compone de un núcleo, el cual es la parte central, allí se encuentran los protones y los neutrones. 

La corona electrónica es la parte exterior del núcleo en donde se encuentran orbitando los electrones alrededor del centro. Ocupan la mayor parte del volumen del átomo. El diámetro de la corona electrónica siempre es superior al núcleo, aunque el núcleo posee mayor masa.

Los electrones y los protones determinan las propiedades químicas de los elementos. Los neutrones no participan en las reacciones químicas en condiciones normales.

Estructura atómica con ejemplos

Por ejemplo, veamos la estructura atómica de un elemento de la tabla periódica.

El átomo de hidrógeno posee un núcleo con 1 protón y 0 neutrones y en la corona electrónica se encuentra 1 electrón:

Representación esquemática de la estructura del átomo de hidrógeno

CLASES DE MATERIA

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CLASES DE MATERIA

Todos los cuerpos están constituidos por materia. Cada tipo de materia presenta una serie de características que las hacen diferentes de las demás.

Definimos sustancia como la materia que presenta una serie de propiedades que la definen y pueden clasificarse.

Sustancias puras

Presentan una composición determinada y unas características definidas (densidad, punto de ebullición…). Hay dos tipos de sustancias puras.

Elementos

Son sustancias que no pueden descomponerse en otras más sencillas ni por medios físicos ni por medios químicos. Todos los elementos están formados por partículas del mismo tipo llamadas átomos (Ejemplos: hierro, aluminio, oxígeno, cloro…).

Compuestos

Son sustancias puras que pueden descomponerse en otras más sencillas por procesos químicos (Ejemplos: agua, alcohol…).

Mezclas

Son sustancias que contienen agrupaciones de elementos y/o compuestos. Según el aspecto que muestre la sustancia, también, podremos clasificar las sustancias.

Sustancias homogéneas

Cuando cualquier porción de la sustancia tiene la misma apariencia.

Sustancias heterogéneas

Si distintas porciones de la misma sustancia presentan apariencias diferentes.