Evolución del modelo del átomo

Leucipo y Demócrito     (460 al 370 AC)  Defendieron la existencia de un número infinito de unidades indivisibles que llamaron "átomos". Según ellos, los átomos son tan pequeños que no los podemos percibir, pero tienen distintos tamaños y formas.  El punto de partida de la filosofía atomista es la existencia de partículos invisibles e indivisibles que se mueven eternamente en el vacío. Están de acuerdo con los eleatas en que estas partículas no nacen ni perecen y que son eternas y denominan a tales particulas como Atomos (A-tomos=indivisible). 

Conocieron el concepto de átomo, pero no surgió de una experimentación sino de una necesidad fisolófica que explicará la exitencia del mundo. Su razonamiento puede sintetizarse así: Un trozo de metal puede cortarse en dos pedazos y cada uno de esos en otros dos pedazos más.. estos pueden dividirse hasta llegar a un momento en que se obtenga una partícula tan pequeña que ya no pueda dividerse más: el átomo. Por eso afirmaban que la materia era discontinua, es decir tenía un límite de división.

Jhon Dalton   e (1766-1844)

Planteó en 1808 un modelo de átomo: teoría atómica moderna. Se puede resumir en tres ideas básicas:

- La materia esta formada por partículas indivisibles o átomos.

- Todos los átomos de un mismo elemto son iguales.

- Los átomo de elementos distintos también son distintos.

Su modelos fue acepto hasta durante el siglo XIX, pero en la mitad del siglo se descubren fenómenos que demuestran que los átomos no son esferas y que se pueden dividir en particulas elementales: protón, neutron y electrón.

Para Dalton los átomos eran esferas macizas La formación de agua a partir de oxígeno e hidrógeno supone la combinación de átomos de estos elementos para formar "moléculas" de agua. Dalton, equivocadamente, supuso que la molécula de agua contenía un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno. Dalton, además de esta teoría creó la ley de las proporciones múltiples. Cuando los elementos se combinan en más de una proporción, y aunque los resultados de estas combinaciones son compuestos diferentes, existe una relación entre esas proporciones. Cuando dos elementos se combinan para formar más de un compuesto, las cantidades de uno de ellos que se combina con una cantidad fija del otro están relacionadas entre sí por números enteros sencillos. A mediados del siglo XIX, unos años después de que Dalton enunciara se teoría, se desencadenó una serie de acontecimientos que fueron introduciendo modificaciones al modelo atómico inicial.

·  Modelo atómico de J. J. Thomson

publicada entre los años  1.898 y 1.904

Joseph Thomson (1.856-1.940) partiendo de las informaciones que se tenían hasta ese momento presentó algunas hipótesis en 1898 y 1.904, intentando justificar dos hechos:

1. La materia es eléctricamente neutra, lo que hace pensar que, además de electrones, debe de haber partículas con cargas positivas.
2. Los electrones pueden extraerse de los átomos, pero no así las cargas positivas.

Propuso entonces un modelo para el átomo en el que la mayoría de la masa aparecía asociada con la carga positiva (dada la poca masa del electrón en comparación con la de los átomos) y suponiendo que había un cierto número de electrones distribuidos uniformemente dentro de esa masa de carga positiva (como una especie de pastel o calabaza en la que los electrones estuviesen incrustados como si fueran trocitos de fruta o pepitas).

Fue un primer modelo realmente atómico, referido a la constitución de los átomos, pero muy limitado y pronto fue sustituido por otros.

 Experiencia de Thomson

J. J. Thomson demostró en 1897 que estos rayos se desviaban también en un campo eléctrico y eran atraídos por el polo positivo, lo que probaba que eran cargas eléctricas negativas. Calculó también la relación entre la carga y la masa de estas partículas.

Para este cálculo realizó un experimento: hizo pasar un haz de rayos catódicos por un campo eléctrico y uno magnético.

Cada uno de estos campos, actuando aisladamente, desviaba el haz de rayos en sentidos opuestos. Si se dejaba fijo el campo eléctrico, el campo magnético podía variarse hasta conseguir que el haz de rayos siguiera la trayectoria horizontal original; en este momento las fuerzas eléctricas y magnética eran iguales y, por ser de sentido contrario se anulaban.

El segundo paso consistía en eliminar el campo magnético y medir la desviación sufrida por el haz debido al campo eléctrico. Resulta que los rayos catódicos tienen una relación carga a masa más de 1.000 veces superior a la de cualquier ion.

Esta constatación llevó a Thomson a suponer que las partículas que forman los rayos catódicos no eran átomos cargados sino fragmentos de átomos, es decir, partículas subatómicas a las que llamó electrones.

  Las placas se colocan dentro de un tubo de vidrio cerrado, al que se le extrae el aire, y se introduce un gas a presión reducida

RADIACTIVIDAD 

 

 

En 1896 el francés Henri Bequerel estudiaba las propiedades de algunos minerales ya que estaba interesado en su capacidad de fluorescencia (emesión de luz visible después de ser expuestos a la luz solar) y fosforecencia (luminiscencia que permanece algún tiempo al cesar la causa que la produce) - Para esto él colocaba un cristal de Pechblenda (mineral que contiene uranio) encima de una placa fotográfica envuelta en un papel negro y expuesta al sol y cuando la desenvolvia la encontraba velada, debido a la fosforecencia del cristal.

- Pero hubo días en que no hubo sol y dejo envuelta en papel negro y sal de uranio encima la placa en un cajón. Al sacar la placa la fotografía estaba velada y sabia que esto no se debia debido a la fosforescencia ya que no había sido expuesta la sol. La única explicación era que la sal de uranio emitia una radiación muy penetrante. Sin saberlo Bequerel había descubierto lo que Marie Curie (Premio Nobel de física en 1903 y Premio Nobel de química en 1991) llamaría más tarde RADIACTIVIDAD.

Modelo atómico de Rutherford, publicada en el 1.911¹

Ernst Rutherford (1.871-1.937)

Rutherford discípulo de Thomson y sucesos de su cátedra, junto con sus discípulos Hans Geiger (1.882-1.945) y Gregor Marsden (1.890-1956), centraron sus investigaciones en las características de las radiactividad, diseñando su famosa experiencia de bombardear láminas delgadas de distintas sustancias, utilizando como proyectiles las partículas alfa (a) . Sir Ernest Rutherford (1871-1937), famoso hombre de ciencia inglés que obtuvo el premio Nobel de química en 1919, realizó en 1911 una experiencia que supuso en paso adelante muy importante en el conocimiento del átomo.La experiencia de Rutherford consistió en bombardear con partículas alfa una finísima lámina de oro. Las partículas alfa atravesaban la lámina de oro y eran recogidas sobre una pantalla de sulfuro de cinc. La importancia del experimento estuvo en que mientras la mayoría de partículas atravesaban la lámina sin desviarse o siendo desviadas solamente en pequeños ángulos, unas cuantas partículas eran dispersadas a ángulos grandes hasta 180º.

El hecho de que sólo unas pocas radiaciones sufriesen desviaciones hizo suponer que las cargas positivas que las desviaban estaban concentradas dentro de los átomos ocupando un espacio muy pequeño en comparación a todo el tamaño atómico; esta parte del átomo con electricidad positiva fue llamado núcleo. Rutherford poseía información sobre el tamaño, masa y carga del núcleo, pero no tenía información alguna acerca de la distribución o posición de los electrones. En el modelo de Rutherford, los electrones se movían alrededor del núcleo como los planetas alrededor del sol. Los electrones no caían en el núcleo, ya que la fuerza de atracción electrostática era contrarrestada por la tendencia del electrón a continuar moviéndose en línea recta. Este modelo fue satisfactorio hasta que se observó que estaba en contradicción con una información ya conocida en aquel momento: de acuerdo con las leyes del electromagnetismo, un electrón o todo objeto eléctricamente cargado que es acelerado o cuya dirección lineal es modificada, emite o absorbe radiación electromagnética. El electrón del átomo de Rurherford modificaba su dirección lineal continuamente, ya que seguía una trayectoria circular. Por lo tanto, debería emitir radiación electromagnética y esta radiación causaría la disminución de la energía del electrón, que en consecuencia debería describir una trayectoria en espiral hasta caer en el núcleo. El modelo de Rutherford fue sustituido por el de Bohr unos años más tarde. Con las informaciones que disponía y de las obtenidas de su experiencia, Lord Rutherford propuso en el 1.911 este modelo de átomo:

1. El átomo esta constituido por una zona central, a la que se le llama núcleo, en la que se encuentra concentrada toda la carga positiva y casi toda la masa del núcleo.
2. Hay otra zona exterior del átomo, la corteza, en la que se encuentra toda la carga negativa y cuya masa es muy pequeña en comparación con la del átomo. La corteza esta formada por los electrones que tenga el átomo.
3. Los electrones se están moviendo a gran velocidad en torno al núcleo.
4. El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el del átomo (unas 100.000 veces menor)