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Modelos Atómicos

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Modelos Atómicos

Cuando hablamos de “modelo” estamos hablando de una representación gráfica o esquema que sirve de referencia para entender algo de una manera más sencilla y cuando hablamos de “atómico” estamos hablando de conceptos relacionados con los átomos. De acuerdo con esto.

Un modelo atómico es una representación gráfica de la estructura de los átomos. Un modelo atómico representa una explicación o esquema de cómo son los átomos y cómo se comportan.

La materia está compuesta de estas pequeñas e indivisibles partículas que llamamos átomos y estos átomos tienen un cierto comportamiento y ciertas propiedades.

A lo largo de nuestra historia se han elaborado diferentes modelos atómicos que llevan el nombre de su descubridor. Estos modelos fueron mejorando el concepto real del átomo hasta llegar al actual modelo atómico presentado por Sommerfeld y Schrödinger. En esta página explicaremos la evolución de los modelos atómicos. Al final tienes un esquema resumido de todos.

Modelos Atómicos Historia

Un modelo atómico es una representación estructural de un átomo que trata de explicar su comportamiento y propiedades.

  • Modelo atómico de Demócrito (450 a.C.), el primer modelo atómico postulado por el filósofo griego Demócrito.
  • El modelo atómico de Dalton (1803), que surgió en el contexto de la química, el primero con base científica.
  • Modelo del átomo cúbico de Lewis (1902), donde los electrones están dispuestos según los vértices de un cubo, lo que explica la teoría de la valencia.
  • El modelo atómico de Thomson (1904), o modelo de pudín, donde los electrones son como las “frutas” dentro de la “masa” positiva.
  • El modelo atómico de Rutherford (1911), el primero en distinguir entre el núcleo central y una nube de electrones a su alrededor.
  • El modelo atómico de Bohr (1913) en el que los electrones giraban en órbitas circulares.
  • El modelo atómico de Sommerfeld (1916), una versión relativista del modelo de Rutherford-Bohr.
  • El modelo atómico de Schrödinger (1926), un modelo cuántico no relativista donde los electrones son considerados ondas de materia existente.

Modelos Atómicos de Bohr

También llamado el modelo Rutherford-Bohr. Desarrollado en 1913.

Aunque el modelo de Rutherford fue exitoso y revolucionario, tenía algunos conflictos con las leyes de Maxwell y las leyes de Newton que implicaban que todos los átomos eran inestables.

En el modelo de Rutherford, los electrones en movimiento con carga eléctrica negativa deben emitir radiación electromagnética según las leyes del Electromagnetismo, lo que haría que la pérdida de energía haga que los electrones reduzcan su órbita moviéndose en espiral hacia el centro hasta que colapsen con el núcleo. El modelo de Bohr resolvió este problema indicando que los electrones orbitan alrededor del núcleo pero en ciertas órbitas permitidas con una energía específica proporcional a la constante de Planck.

Estas órbitas definidas se denominaban capas de energía o niveles de energía. En otras palabras, la energía de un electrón dentro de un átomo no es continua, sino “cuantificada”. Estos niveles están etiquetados con el número cuántico n (n = 1, 2, 3, etc.) que, según él, podría determinarse utilizando la fórmula de Ryberg, una regla formulada en 1888 por el físico sueco Johannes Ryberg para describir las longitudes de onda de las líneas espectrales de muchos elementos químicos.

Este modelo de niveles de energía significaba que los electrones sólo pueden ganar o perder energía saltando de una órbita permitida a otra y cuando esto ocurre, absorbería o emitiría radiación electromagnética en el proceso.

El modelo de Bohr fue una modificación del modelo de Rutherford, por lo que se mantuvieron las características de un pequeño núcleo central y con la mayor parte de la masa. De la misma manera, los electrones orbitan alrededor del núcleo similar a los planetas alrededor del sol aunque sus órbitas no son planas.

Principios Básicos del Modelo Atómico de Bohr

  • Las partículas cargadas positivamente están en un volumen muy pequeño comparado con el tamaño del átomo y contienen la mayor parte de la masa del átomo.
  • Los electrones con carga eléctrica negativa giran alrededor del núcleo en órbitas circulares.
  • Los electrones orbitan el núcleo en órbitas que tienen un tamaño y energía establecidos. Por lo tanto, no existen en un estado intermedio entre órbitas.
  • La energía de la órbita está relacionada con su tamaño. La energía más baja se encuentra en la órbita más pequeña. Cuanto más lejos está el nivel de energía del núcleo, mayor es la energía que tiene.
  • Los niveles de energía tienen diferentes números de electrones. Cuanto menor es el nivel de energía, menos electrones contiene, por ejemplo, el nivel 1 contiene hasta 2 electrones, el nivel 2 contiene hasta 8 electrones, y así sucesivamente.
  • La energía es absorbida o emitida cuando un electrón se mueve de una órbita a otra.

Modelos Atómicos de Rutherford

Ernest Rutherford en su modelo atómico describe el átomo como un núcleo pequeño, denso y cargado positivamente en su núcleo, en el que se concentra casi toda la masa, alrededor del cual la luz y los componentes negativos, llamados electrones, circulan a cierta distancia, como planetas que giran alrededor del Sol.

Principales Características del Modelo Atómico de Rutherford

  • El átomo tiene una parte central llamada núcleo, diminuta, cargada positivamente, compacta o sólida y muy densa, porque en ella se concentra casi toda la masa atómica.
  • El campo eléctrico generado por el núcleo es muy intenso y provoca la desviación de los rayos por medio de fuerzas de repulsión eléctrica.
  • El átomo está casi vacío, ya que los electrones, partículas de masa insignificante, ocuparían grandes espacios cuando se convierten en volumen al núcleo.

Modelos Atómicos de Thomson

También conocido como el modelo Pudín con pasas. Desarrollado en 1904.

Sir Joseph John Thomson fue un científico británico que descubrió la primera partícula subatómica, el electrón. J.J. Thomson descubrió partículas cargadas negativamente a través de un experimento con tubos de rayos catódicos en 1897.

Como consecuencia de este descubrimiento, y considerando que todavía no había evidencia del núcleo del átomo, Thomson pensó que los electrones estaban inmersos en una sustancia de carga positiva que contrarrestaba la carga negativa de los electrones, ya que los átomos tienen carga neutra. Algo como tener una gelatina con pasas flotando dentro. Por esta razón su modelo atómico era conocido como el modelo de pudín de pasas.

En este modelo, Thompson todavía llamaba a los corpúsculos de los electrones y consideraba que estaban dispuestos de manera no aleatoria, en anillos rotativos, sin embargo la parte positiva permanecía indefinidamente.

El Modelo Atómico de Thomson

Este modelo, creado en 1904, nunca tuvo una amplia aceptación académica y fue rápidamente descartado cuando Geiger y Marsden hicieron el experimento de la hoja de oro en 1909.

En este experimento, estos científicos, también residentes de la Universidad de Manchester y discípulos de Ernst Rutherford, pasaron un haz de partículas alfa de helio a través de una hoja de oro. Las partículas alfa son iones de un elemento, es decir, núcleos sin electrones y por lo tanto con carga positiva.

El resultado fue que esta viga se dispersó al pasar a través de la hoja de oro, lo que llevó a la conclusión de que debía haber un núcleo con una fuerte carga positiva que desvió la viga. En el modelo atómico de Thomson, la carga positiva se distribuía en la “gelatina” que contenía los electrones, por lo que un haz de iones debía pasar a través del átomo en ese modelo.

El descubrimiento del electrón también contravenía una parte del modelo atómico de Dalton que consideraba el átomo indivisible, lo que llevó a Thompson a pensar en el modelo del “pudín de ciruela”.

Características del Modelo Atómico de Thomson

  • Un átomo se asemeja a una esfera con carga positiva de materia y electrones (partículas con carga negativa) presentes dentro de la esfera.
  • La carga positiva y negativa es igual en magnitud y, por lo tanto, un átomo no tiene carga en su totalidad y es eléctricamente neutro.
  • Para tener átomos con carga neutra, los electrones deben estar sumergidos en una sustancia con carga positiva.
  • Aunque no formaba parte explícita del modelo, éste no tenía núcleo atómico.

Tipos de Modelos Atómicos

  • Modelo atomico de democrito
  • Modelo atómico de thomson
  • Modelo atómico de rutherford
  • Modelo atómico de Dalton

Modelos Atómicos Resumen

Desde la antigüedad, el hombre se ha preguntado de qué materia estaba hecha.

Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideraba que la materia estaba formada por partículas diminutas que no podían dividirse en partículas más pequeñas. Por esta razón, llamó a estas partículas átomos, que en griego significa “indivisible”. Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de eterno, inmutable e indivisible.

Sin embargo, las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su tiempo y se necesitaron unos 2.200 años para que la idea de los átomos volviera a ser tomada en consideración.

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