Evolución de los Modelos Atómicos

Evolución de los Modelos Atómicos

Breve recorrido por la historia del átomo, los científicos y sus modelos hasta la llegada del modelo actual.

Prof. Pássero, Pablo Iván

EMPEZAR

Primero lo primero...

¿QUÉ ES UN MODELO EN CIENCIA?

En la enseñanza de las ciencias es muy común la utilización de modelos, analogías y metáforas con el objeto de facilitar en los estudiantes la comprensión de conceptos y procesos complejos. El modelo científico es una representación de los sistemas involucrados en un fenómeno dado, y uno de sus primeros propósitos es proporcionar un cuadro mental o visual del fenómeno.

Entonces...

¿QUÉ ES UN MODELO ATÓMICO?

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

Filosofando ando...

El átomo según Demócrito de Abdera

La doctrina del atomismo fue establecida inicialmente por Leucipo y sobre todo por Demócrito de Abdera, en las postrimerías del siglo V a.C. Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas.

Por ello, llamó a estas partículas “átomos” que en griego significa “indivisible”. Además, afirmaba que los átomos tenían forma, tamaño y pesos diferente

Pero...

Los átomos según Demócrito

El principio de la era moderna de la Química

Modelo atómico de Dalton

En 1808, el científico inglés John Dalton propone unas ideas básicas acerca de la naturaleza de la materia en las que basó su teoría:• La materia estaba formada por partículas indivisibles o átomos. • Todos los átomos de un mismo elemento son iguales. • Los átomos de un elemento dado son diferentes de los de cualquier otro elemento. • Los átomos de un elemento se pueden combinar con los de otro para formar compuestos. • Los átomos son indivisibles en los procesos químicos. Es decir, no se crean ni se destruyen en las reacciones químicas, simplemente cambia la forma en la que están agrupados los átomos.

Sabías que...

Átomo según Dalton

Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos:

no todo es color de rosa...

Veamos el siguiente vídeo y tratemos de responder los interrogantes planteados antes de seguir

Mientras tanto, en 1897....

Thomson y el budín

J. J. Thomson demostró que los rayos catódicos se desviaban en un campo eléctrico. A un costado del tubo de descarga de Crookes colocó una placa metálica con carga positiva, y en el lado opuesto puso una placa con carga negativa. Los rayos que viajaban del cátodo al ánodo eran atraídos por la placa positiva y repelidos por la carga negativa. Por consiguiente, los rayos debían estar compuestos de partículas con cargas negativas, a las que Thomson llamó corpúsculos; más tarde, el físico irlandés G. J. Stoney les dio el nombre de electrones.

Thomson propuso entonces una explicación, que se conoce como el modelo de “budín de pasas” del átomo. Teniendo en cuenta que los átomos son eléctricamente neutros, propuso que están formados por una masa positiva dentro de la cual se ubican los electrones, como las pasas de uva dentro de un budín. De esta forma, el volumen que ocupa cada átomo está “lleno” de masa, como parece lógico desde la experiencia cotidiana.

No a todos les gustan las pasas....

El bombardeo de Rutherford

En 1909, el físico neozelandés Ernest Rutherford demostró que la idea de que el espacio ocupado por un átomo está lleno de materia no responde a la realidad. Para ello, realizó el siguiente experimento: bombardeó con rayos α una lámina de oro muy delgada, colocando detectores que pudieran informar hacia dónde se dirigían dichas partículas luego de impactar sobre el oro.

Vídeo aquí

¡clickeame!

Ernst Rutherford

a ver....

¿qué pasó?

Modelo planetario del átomo

Sobre la base de la experiencia anterior, Rutherford propuso el siguiente modelo teórico:1) Los átomos están constituidos por un núcleo y electrones que giran a su alrededor; 2) El núcleo es mucho más pequeño que el átomo y tiene carga eléctrica positiva; 3) Los electrones se mueven continuamente a cierta distancia alrededor del núcleo, manteniéndose atraídos por aquel debido a que poseen carga opuesta (negativa); 4) La carga de todos los electrones es igual a la carga del núcleo; 5) Entre el núcleo y los electrones solo hay un gran espacio vacío.

Vídeo aquí

Modelo planetario del átomo

Version 2.0

De acuerdo con el modelo atómico de Bohr, los electrones se mueven en órbitas en torno al núcleo, de manera semejante al movimiento de los planetas en órbitas alrededor del Sol. Los diferentes niveles de energía se pueden representar como órbitas distintas. En un átomo de Hidrógeno, el átomo más simple, un electrón está habitualmente en el primer nivel de energía (el nivel más bajo y más próximo al núcleo). Los átomos que tienen todos sus electrones en sus estados de energía más bajos se encuentran en lo que se conoce como su estado basal.

Niveles de energía de Bohr

Bohr pudo deducir que cada nivel de energía de un átomo sólo podía contener cierto número de electrones. El número máximo de electrones que pueden estar en un cierto nivel de energía está dado por la fórmula 2.n^2, donde n es igual al número del nivel de energía que se está llenando.

Versus

El modelo de Rutherford representó un gran avance en la comprensión de la estructura atómica, pero no pudo explicar cómo se distribuyen los electrones alrededor del núcleo; tampoco permitió explicar la interacción entre la luz y la materia.

En 1913, el físico danés Niels Bohr propone un modelo en el que los electrones sólo pueden ocupar ciertas órbitas circulares. Los electrones se organizan en niveles o capas, no están distribuidos al azar alrededor del núcleo. En cada nivel o capa tendrán una cierta energía, llenando siempre las capas inferiores (de menor energía) y después las superiores.

Werner Heisenberg

Erwin Schrodinger

Louis de Broglie

Esto pasaba a mediados de la decada de 1920...

Y llegamos al modelo actual...

Modelo Mecánico Cuántico

En el modelo de la mecánica cuántica los estados del electrón se escriben mediante orbitales. El concepto de orbital es distinto del de orbita. Los orbitales son nubes de probabilidad donde es más factible hallar al electrón

Más preciso, gracias Schrodinger

De acuerdo con los cálculos de la mecánica cuántica, cada nivel de energía de un átomo comprende uno o más subniveles (también conocidos como subcapas) el primer nivel de energía tiene un solo subnivel; el segundo tiene dos subniveles y el tercer nivel de energía tiene tres subniveles, y así sucesivamente. En otras palabras, el nivel de energía n tiene n subniveles.

Cada subnivel tiene uno o más orbitales, cada uno de los cuales es una región de forma tridimensional específica en el espacio. Los orbitales se designan mediante letras minúsculas s, p, d y f. asimismo, cada orbital puede contener dos electrones, un par como máximo, pero los electrones de este par deben tener espines opuestos.

Y la evolución se dio...

y ¿quién dice que no siga evolucionando?

Demócrito de Abdera

J. J. Thomson

Niels Bohr

Siglo V a.C.

1892

1913

1911

1808

1932

Erwin Schrodinger

Ernst Rutherford

John Dalton

¡Eureka!

¡Muchas gracias!

Espero hayas disfrutado por este paso a través de la historia de la evolución del átomo.