El átomo es la unidad de materia
más pequeña de un elemento químico que mantiene
su identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Está compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi
toda su masa, rodeado de una nube de electrones. El núcleo está formado por protones,
con carga positiva, y neutrones,
eléctricamente neutros. Los electrones, cargados negativamente,
permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética.
El nombre «átomo» proviene del latín
«atomum», y este del griego «ἄτομον», «sin partes»; también,
se deriva de «a» (no) y «tomo» (divisible); no divisible
El primer modelo atómico fue formulado por John Dalton,
quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas. Según este modelo:
- La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
- Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
- Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas.
- Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
- Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
- Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
Sin embargo desapareció ante el modelo de Thomson
ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los
electrones (e-) o protones(p+).
Después del descubrimiento del
electrón por Joseph John Thomson, se determinó que la
materia se componía de dos partes, una negativa y una positiva. La parte
negativa estaba constituida por electrones, los cuales se encontraban según
este modelo inmersos en una masa de carga positiva a manera de pasas en un
pastel
Modelo de Ernest
Rutherford. Representa un avance sobre el modelo de Thomson, ya que
mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa, sin
embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra
en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo,
mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en
órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos
Rutherford predijo la existencia del neutrón
Modelo de Bohr. Este modelo es
estrictamente un modelo del átomo de hidrógeno tomando como punto de partida el
modelo de Rutherford, Niels Bohr trata de incorporar los fenómenos de
absorción y emisión de los gases, así como la nueva teoría de la cuantización de la energía
desarrollada por Max Planck y el fenómeno del efecto fotoeléctrico observado por Albert
Einstein.
El modelo de Schrödinger abandona
la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en
torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia a nivel
macroscópico hacia las diminutas dimensiones del átomo. En vez de esto,
Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de
onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de
presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad
se conoce como orbital.
Modelos posteriores
Tras el establecimiento de la
ecuación de Dirac, la teoría cuántica evolucionó hasta convertirse propiamente
en una teoría cuántica de campos. Los modelos
surgidos a partir de los años 1960 y 1970 permitieron construir teorías de las
interacciones de los nucleones. La vieja teoría atómica quedó confinada a la
explicación de la estructura electrónica que sigue siendo explicada de manera
adecuada mediante el modelo de Dirac complementado con correcciones surgidas de
la electrodinámica cuántica. Debido a la
complicación de las interacciones fuertes sólo existen modelos aproximados de
la estructura del núcleo atómico. Entre los modelos que tratan de dar cuenta de
la estructura del núcleo atómico están el modelo de la gota líquida y el modelo de capas.
Posteriormente, a partir de los
años 1960 y 1970, aparecieron evidencias experimentales y modelos teóricos que
sugerían que los propios nucleones (neutrones, protones) y mesones (piones) que constituyen el
núcleo atómico estarían formados por constituyentes fermiónicos más elementales
denominados quarks.
La interacción fuerte entre quarks entraña
problemas matemáticos complicados, algunos aún no resueltos de manera exacta.
En cualquier caso lo que se conoce hoy en día deja claro que la estructura del
núcleo atómico y de las propias partículas que forman el núcleo son mucho más
complicadas que la estructura electrónica de los átomos. Dado que las
propiedades químicas dependen exclusivamente de las propiedades de la estructura
electrónica, se considera que las teorías actuales explican satisfactoriamente
las propiedades químicas de la materia, cuyo estudio fue el origen del estudio
de la estructura atómica.
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