Semana #5

Modelo atómico griego

Los griegos alrededor de 500 a.C.
fueron los primeros en dar la idea de la existencia de un átomo y describirlo
Los atomistas, siendo los más destacados  Demócrito y su mentor Leucipo.  Desarrollaron la “teoría atómica del universo”, esta teoría afirmaba que todo lo percibido mediante los sentidos estaba formado por pequeñas partículas, invisibles, macizas, con diferentes formas y texturas, llamadas átomos.
Indicaron algunas propiedades precarias de los átomos:

• Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incompresibles e invisibles.

• Los átomos se diferencian solo en forma y tamaño, pero no por cualidades internas.

• Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

Este pensamiento griego no tuvo aceptación, ya que contradecía  las ideas  de otros filósofos como  Aristóteles y Empédocles, quienes afirmaban que el origen materia estaba formada por cuatro elementos: aire, fuego, tierra y agua, que se combinaban obteniendo sustancias con distintas propiedades, negando la existencia del vacío. Aristóteles le agregó un quinto elemento: el éter, para explicar la inmutabilidad del resto del universo.
La idea más importante de este grupo denominado “filosóficos” fue que la materia era continua, es decir, se podía dividir en partes iguales eternamente.

Modelo atómico de Dalton

En 1808 Dalton formuló la teoría atómica, teoría que rompía con todas las ideas tradicionales derivada de los antiguos filósofos griegos (Demócrito, Leucipo). Esta introduce la idea de la discontinuidad de la materia, es decir, es la primera teoría científica que considera que la materia está dividida en átomos. Los postulados básicos de esta teoría son:

•         La materia está dividida en unas partículas indivisibles e inalterables llamadas átomos.

•         Los átomos son partículas muy pequeñas y no se pueden ver a simple vista.

•         Todos los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, igual masa e iguales propiedades.

•         Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y distintas propiedades.

•         Los compuestos se forman cuando los átomos se unen entre sí, en una relación constante y sencilla.

•         En las reacciones químicas los
Atomos se separan o se unen; pero ningún átomo se crea ni se destruye, y ningún átomo de un elemento se convierte en átomo de otro elemento. Esta concepción se mantuvo casi durante un siglo.

Modelo atómico de Borh

En 1913 Böhr publicó una explicación teórica para el espectro atómico del hidrógeno.

Basándose en las ideas previas de Max Plank, que en 1900 había elaborado una teoría sobre la discontinuidad de la energía (Teoría de los cuantos), Bohr supuso que el átomo sólo puede tener ciertos niveles de energía definidos.

Bohr establece así, que los electrones sólo pueden girar en ciertas órbitas de radios determinados. Estas órbitas son estacionarias, en ellas el electrón no emite energía: la energía cinética del electrón equilibra exactamente la atracción electrostática entre las cargas opuestas de núcleo y electrón.

El electrón sólo puede tomar así los valores de energía correspondientes a esas órbitas. Los saltos de los electrones desde niveles de mayor energía a otros de menor energía o viceversa suponen, respectivamente, una emisión o una absorción de energía electromagnética (fotones de luz).

Sin embargo el modelo atómico de Böhr también tuvo que ser abandonado al no poder explicar los espectros de átomos más complejos. La idea de que los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas definidas tuvo que ser desechada. Las nuevas ideas sobre el átomo están basadas en la mecánica cuántica, que el propio Böhr contribuyó a desarrollar.

Modelo atómico de Thomson


De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones
Propuso 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.
Según el modelo de Thomson el átomo consistía en una esfera uniforme de materia cargada positivamente en la que se hallaban incrustados los electrones de un modo parecido a como lo están las semillas en una sandía. Este sencillo modelo explicaba el hecho de que la materia fuese eléctricamente neutra, pues en los átomos de Thomson la carga positiva era neutralizada por la negativa. Además los electrones podrían ser arrancados de la esfera si la energía en juego era suficientemente importante como sucedía en los tubos de descarga.

Modelo atómico de Rutherford 

Después del modelo de Thomson que consideraba que los electrones se encontraban en un medio de carga positiva, dos ayudantes de Rutherford, Geiger y Marsden, realizaron en 1909 un estudio conocido como “el experimento de la hoja de oro”, el cual demostró que el modelo del “pudín con pasas” de Thomson estaba equivocado ya que mostraron que el átomo tenía una estructura con una fuerte carga positiva.

Ernest Rutherford en su modelo atómico describe al átomo como un núcleo pequeño, denso y con carga positiva en su nucleo, en el que se concentra casi toda la masa, alrededor de la cual los componentes ligeros y negativos, llamados electrones, circulan a cierta distancia, como planetas que giran alrededor del Sol.

Aunque el modelo atómico de Rutherford fue un gran avance en la física, no era perfecto ni completo, de hecho de acuerdo a las leyes de Newton era algo imposible y tampoco explicaba un aspecto importante de las leyes de Maxwell. Este modelo no pudo explicar ciertas cosas como:

•    No tenía una explicación de cómo se mantenían unidas un grupo de cargas positivas en el núcleo. Según la teoría eléctrica, las cargas positivas se deberían repeler. Sin embargo, el núcleo era la unión de varios Protones.

Otra contradicción de este modelo fue hacia las leyes fundamentales de la electrodinámica, ya que al considerar que los electrones con carga negativa giran alrededor del núcleo, según las leyes de Maxwell, deberían emitir radiación electromagnética. Esta radiación consumiría energía que haría que los electrones colapsaran con el núcleo. Por lo tanto, no podía explicar la estabilidad del átomo.