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Historia de los Modelos Atómicos

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Historia de los Modelos Atómicos

Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía dividirse indefinidamente o si llegaría a un punto en el que tales partículas fueran indivisibles. Así, Demócrito formula la teoría de que la materia está compuesta de partículas indivisibles, a las que llamó átomos (de los átomos griegos, indivisibles).

En 1803 el químico inglés John Dalton propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia. Según Dalton, toda la materia podría dividirse en dos grandes grupos: elementos y compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton llamaba átomos. Los compuestos estarían formados por moléculas, cuya estructura está dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton continuó considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.

A finales del siglo XIX se descubrió que los átomos no son indivisibles, ya que están compuestos de varios tipos de partículas elementales. El primero en ser descubierto fue el electrón en 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quien recibió el Premio Nobel de Física en 1906. Más tarde, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante su trabajo en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones rotarían en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, como los planetas alrededor del Sol. Hoy sabemos que la carga positiva del átomo se concentra en un núcleo denso muy pequeño, alrededor del cual giran los electrones.

El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad de Manchester, bajo la dirección de Ernest Rutherford entre los años 1909 y 1911. El experimento utilizado consistió en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una fina placa metálica, de las probabilidades de que dicha barrera desviara la trayectoria de las partículas, se dedujo la distribución de la carga eléctrica al interior de los átomos.

Historia de los Modelos Atómicos

El verdadero desarrollo se alcanzó con el estudio de las descargas eléctricas a través de gases erarecidos (a baja presión).

En 1964 William Crookes descubre una radiación luminosa que se produce en un tubo de vidrio que contiene un gas a baja presión, después de una descarga de baja tensión. Esta observación provocó la curiosidad necesaria para el descubrimiento de otros tipos de radiación, como los rayos catódicos, los rayos de canal, los rayos X, la actividad radioeléctrica.

Los rayos catódicos son una radiación originada en el cátodo, después de aplicar una descarga de alto voltaje. Viaja en línea recta hasta el ánodo, es altamente energético, puede producir efectos mecánicos y es desviado hacia la placa positiva de un campo eléctrico, lo que demuestra su carga negativa.

Las partículas que componen esta radiación se originan en cualquier gas, lo que demuestra que son componentes atómicos y se denominan electrones.

Los rayos de canal son una luminosidad que viaja en línea recta hacia el cátodo.

Se desvía hacia la placa negativa del campo eléctrico, lo que demuestra que son de naturaleza positiva. Es más grande que el haz de rayos catódicos. Se originan cuando el átomo pierde electrones para ir hacia el ánodo. Las partículas producidas en el gas hidrógeno, recibieron la denominación de protones.

Los rayos X, descubiertos por Roentgen en 1895, se producen simultáneamente con los catódicos y los canales. Esta radiación impresiona a una placa fotográfica a través de un cartón negro, viaja en línea recta y puede ionizar gases, demuestra una naturaleza neutra desde el punto de vista eléctrico, ya que permanece inalterada frente a un campo de naturaleza eléctrica.

Esta radiación ha sido ampliamente utilizada en medicina y en el estudio de la disposición de partículas en sólidos.

La radiactividad es el alto contenido de energía, capaz de ionizar un gas, impresionando a los fotógrafos capaces, destellos de luz al golpear elementos como el sulfuro de zinc (ZnS). Para ser sometido a la acción de un campo magnético se distinguen tres tipos: positivo, negativo y neutro. A finales del siglo XIX se intensificó el estudio de Bequerel y los esposos curie.

Características de los Electrones

El conocimiento del electrón no excedió el obtenido con los rayos catódicos. Es una partícula que se encuentra en los elementos químicos, cuya salida implica un gran contenido energético, con carga negativa. Utilizando los conocimientos conocidos sobre el campo electrónico y magnético, Thomson consigue descubrir una característica cuantitativa del electrón: La carga específica, es decir, la carga en una unidad de masa (e/m), el valor es 1,76.108 coul/g.

Hasta 1909 no se conocía la masa y la carga de esta partícula, en ese año, A. Millikan ideó un aparato bastante sencillo para la determinación de la carga.

Consiste en un recipiente de vidrio, con dos anillos mecánicos dispuestos horizontalmente, que servirán como electrodos para generar campos magnéticos entre ellos. En la parte superior hay un gotero con aceite; y en el orificio, una malla que se encargaba de dividir la gota de aceite en otras más pequeñas. Además, con el roce, se cargarán electrónicamente. La observación de la gota de las gotas se realizará con una lente que se coloca en la zona intermedia a los anillos. Mientras el campo magnético no esté conectado, la caída de las gotas lo gobernará a la fuerza de la gravedad.

Sin embargo, al generar el campo, las partículas que están cargadas negativamente se sentirán atraídas por la placa positiva, y esta carga eléctrica con sentido eléctrico a la fuerza de gravedad, detendrá la caída, incluso cuando la gota quede suspendida en el aire.

Al igualar las dos fuerzas, se pueden obtener las cargas de las microgotas de aceite.

Se obtuvo el valor de 1.6×10-19 coulombos, o un múltiplo de este número que se explica por la adquisición de más de una carga negativa.

Una vez conocida la carga electrónica, la masa era fácil de calcular a partir del valor de la carga específica (e/m) alcanzada por Thomson.

Modelo Atómico Dalton

Alrededor de 1808, Dalton definió los átomos como la unidad constitutiva de los elementos (tomando las ideas de los atomistas griegos). Las ideas básicas de su teoría, publicada en 1808 y 1810, pueden resumirse en los siguientes puntos:

  • La materia está formada por partículas demasiado pequeñas para ser vistas, llamadas átomos.
  • Los átomos de un elemento son idénticos en todas sus propiedades, incluido el peso.
  • Diferentes elementos están formados por diferentes átomos.
  • Los compuestos químicos se forman a partir de la combinación de átomos de dos o más elementos, en un átomo compuesto; o lo que es lo mismo, un compuesto químico es el resultado de la combinación de átomos de dos o más elementos en una simple proporción numérica.
  • Los átomos son indivisibles y conservan sus características durante las reacciones químicas.
  • En cualquier reacción química, los átomos se combinan en simples proporciones numéricas.
  • La separación de los átomos y la unión tiene lugar en las reacciones químicas. En estas reacciones, ningún átomo es creado o destruido y ningún átomo de un elemento se convierte en un átomo de otro elemento.
  • Aunque la teoría de Dalton era errónea en varios aspectos, significaba un avance cualitativo importante en el camino hacia la comprensión de la estructura de la materia. Por supuesto que la aceptación del modelo de
  • Dalton no fue inmediata, muchos científicos se resistieron durante muchos años a reconocer la existencia de tales partículas.

Además de sus postulados, Dalton utilizó diferentes símbolos para representar átomos y átomos compuestos, moléculas.

Sin embargo, Dalton no hace ninguna hipótesis sobre la estructura de los átomos y alguien tardaría casi un siglo en presentar una teoría al respecto.

Otras leyes que coinciden con la teoría de Dalton:

  • Ley de Conservación de Masa: La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma.
  • Ley de proporciones definidas: Un compuesto puro siempre contiene los mismos elementos combinados en las mismas proporciones de masa.
  • Ley de Múltiples Proporciones: Cuando dos elementos A y B forman más de un compuesto, las cantidades de A combinadas en estos compuestos, con una cantidad fija de B, están en relación con números enteros pequeños.

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