Teorías Atómicas

MARCO TEORICO

La Teoría Atómica

En física y química, la teoría atómica es una teoría de la naturaleza de la materia, que afirma que está compuesta por pequeñas partículas llamadas átomos. En este sentido, el primero en proponer una teoría atómica de la materia fue Demcrito, filósofo presocrático, quien en el siglo V a. C. afirmó que todo estaba compuesto por pequeñas piezas a las que llamó átomos, cabe destacar que, su teoría fue prontamente olvidada.

Recién en el siglo XIX tal idea logró una extensa aceptación científica gracias a los descubrimientos en el campo de la estequiométrica. Los químicos de la época creían que las unidades básicas de los elementos también eran las partículas fundamentales de la naturaleza (de ahí el nombre de átomo, “indivisible”). Sin embargo, a finales de aquel siglo, y mediante diversos experimentos con el electromagnetismo y la radiactividad, los físicos descubrieron que el denominado "átomo indivisible" era realmente un conglomerado de diversas partículas subatómicas (principalmente electrones, protones y neutrones), que pueden existir de forma aislada. De hecho, en ciertos ambientes, como en las estrellas de neutrones, la temperatura extrema y la elevada presión impide a los átomos existir como tales. Asimismo, el campo de la ciencia que estudia las partículas fundamentales de la materia se denomina físico de partículas.

Científicos

En este sentido, se hace referencia al trabajo de John Dalton (1808), quien creó junto a otros científicos, las llamadas Leyes clásicas de la Química. La imagen del átomo fue expuesta en su Teoría atómica para explicarle un átomo es una partícula esférica indivisible e iguales entre sí entre cada elemento químico. Esta reside en que el modelo no presentaba muchas partes y que solo presenta una parte única sencilla. Esta se debe a que el modelo atómico es muy pobre y no presenta la idea de cargas que es muy importante en la actualidad.

Asimismo, se refiere la investigación realizada por J.C. Thompson (1897) quien demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones. De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones. De la misma forma, esta se encuentra en que en su modelo agrega al electrón (-), que es una parte muy importante del átomo. La desventaja se encuentra en que en su modelo atómico no se encuentra las partes de la carga positiva (+).

En relación a lo anterior, se puede añadir a E. Rutherford (1911) este fue quien demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo. Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente. Esta se encuentra en que este modelo contiene prácticamente todos los elementos del átomo moderno. Existe debido a que no se jerarquiza al electrón. Es por lo antes expuesto, de acuerdo a Niels Bolds (1913), espectros atómicos discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso. Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos.

Limitaciones

• Dalton dijo que la materia estaba formada por átomos, es decir, por partículas indivisibles e inalterables. Pero al descubrirse la existencia de las partículas subatómicas, se comprobó que el átomo no era indivisible.

• Según el modelo de Thomson, los átomos están constituidos por una distribución de carga y masa regular, y éstos están unidos unos con otros formando la sustancia. Es decir, la sustancia debería poseer una estructura interna homogénea y, por tanto, las partículas al atravesarla deberían tener un comportamiento uniforme. Considerando a los experimentos de Rutherford, y tras el descubrimiento de las partículas subatómicas se vio que lo dicho por Thomson, era totalmente cierto, que no se cumplía.

• Rutherford: dijo que los electrones se mueven en órbitas circulares y tienen una aceleración normal. Pero según los principios del electromagnetismo clásico, una carga eléctrica en movimiento acelerado emite energía; por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral hasta chocar con el núcleo, y esto supondría una pérdida continua de energía. Por otro lado, el electrón pasaría por todas las órbitas posibles describiendo una espiral alrededor del núcleo; y por tanto, la radiación emitida debería de ser continua. Sin embargo, los espectros de emisión de los elementos son discontinuos.

• El modelo atómico de Bohr no explicaba por qué la energía en las órbitas atómicas estaba cuantizada, ni por qué algunas propiedades de los elementos se repetían periódicamente. Es decir, no explicaban bien los espectros de emisión. Además, se aventuraba a colocar a los electrones con exactitud en unas órbitas fijas.

Modelo atómico

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.

La primera evidencia de la existencia de partículas subatómicas y por tanto de que los átomos no eran indivisibles como postulaba la teoría atómica de Dalton, se obtuvo de los estudios de la conductividad eléctrica de gases abajas presiones. Los gases son aislantes para voltajes bajos, sin embargo, frente a voltajes elevados se vuelven conductores. Cuando en un tubo de vidrio que contiene un gas se hace parcialmente el vacío y se aplica un voltaje de varios miles de voltios, fluye una corriente eléctrica a través de él.

Asociado a este flujo eléctrico, el gas encerrado en el tubo emite unos rayos de luz de colores, denominados rayos catódicos, que son desviados por la acción de los campos eléctricos y magnéticos. Mediante un estudio cuidadoso de esta desviación, J.J. Thomson demostró en 1897 que los rayos estaban formados por una corriente de partículas cargadas negativamente, que llamó electrones.

Descubrimiento

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