Teoría Atómica y Modelos Atómicos

Teoría Atómica y Modelos Atómicos

Respecto a la estructura interna de la materia, a través de la historia se planearon diferentes concepciones filosóficas y teorías científicas para poder explicar las propiedades del mundo material que nos rodea.

I. Concepciones Filosóficas:

El concepto atómico de la materia surgió aproximadamente hace 450 años a.c., cuando el filósofo griego Leucipo afirmaba que la materia es discontinua porque estaría formada por partículas discretas indivisibles llamadas átomos (en griego “átomo” significa indivisible), que seria el límite de división de la materia, tal como se ilustra en la siguiente figura:

Demócrito (380 años a.c.), discípulo de Leucipo, sostenía que el elemento último de la realidad es el átomo, partícula eterna, indivisible, invisible y homogénea.

Muchos filósofos clásicos griegos consideraban absurda esta teoría atómica y la rechazaban; entre ellos tenemos a Empédocles, contemporáneo de Demócrito, quien sostenía que todos los materiales están compuestos por cuatro “elementos” : tierra, aire, fuego y agua; Aristóteles (300 años a.c.), discípulo de Empédocles, describió los 4 elementos como la combinación de propiedades fundamentales de la materia: sequedad, humedad, calor y frio, así:

Las doctrinas del atomismo se perpetuaron por medio del poema De Rerum Natura, escrito alrededor del año 50 a.c. por el poeta romano Lucrecio.

Unos veinte siglos después (1661), el físico y químico ingles Robert Boyle en su libro “el Químico Escéptico”, acepto la existencia del átomo; Isaac Newton, en su obra “Principia” (1867) y “Ópita” (1704), también acepto la teoría atomista de la materia.

Teoría Atómica Molecular de Dalton (1808)

La teoría atómico-molecular clásica tiene por base la teoría atómica de Dalton. Existe entre estas dos teorías algunas diferencias fundamentales. Para Dalton, la partícula mas pequeña de una sustancia era el átomo. Si la sustancia era simple, Dalton hablaba de "átomos simples"; por ejemplo de cloro, de hidrógeno, etc. Si la sustancia era compuesta, Dalton hablaba de "átomos compuestos"; por ejemplo de agua. En realidad, los "átomos" de Dalton, son las partículas que nosotros llamamos moléculas.

Los siguientes postulados, son los que constituyen la teoría atómico-molecular clásica:

1) todos los elementos químicos están constituidos por partículas discretas, invisibles e indivisibles incluso en las reacciones químicas mas violentas, llamadas átomos

2) los átomos de un mismo elemento son idénticos en todas sus propiedades, especialmente en tamaño y peso (masa)

3) los átomos de elementos diferentes son totalmente diferentes en todas sus propiedades.

4) Durante las reacciones, existe un reordenamiento de átomos, sin que el átomo se divida o destruya. La molécula del compuesto resulta entonces de la superposición de átomos de elementos diferentes. Citemos como ejemplo la formación de moléculas de agua y amoniaco.

5. Los átomos de dos elementos pueden combinarse en mas de una relación entera y sencilla para formar mas de un compuesto. Ejemplos:

Es importante señalar que Dalton nunca aceptó la idea que la molécula estaría formada por átomos idénticos o de un mismo elemento. Así por ejemplo, era absurdo: H2, O2, N2, P4, etc; por esta razón, se opuso tercamente a la ley experimental de Gay Luzca, referida a los volúmenes de combinación de las sustancias gaseosas. Esta ley se explica fácilmente aceptando que algunos elementos están formados por moléculas (H2, O2, Cl2, F2, etc.), tal como lo propuso el químico italiano Amadeo Avogadro en la misma época de Dalton, quien no obstante, rechazo esa propuesta.

A pesar de ello la teoría de Dalton fue la base del desarrollo de la química moderna, porque todas las investigaciones científicas se hicieron y aun se hacen aceptando que la materia esta formada por átomos.

Modelo Atomico de Thomson (1904)

Partiendo de las propiedades que se descubrió acerca de los rayos catódicos (flujo de electrones), Thomson propone el primer modelo atómico con las siguientes características: el átomo es de forma esférica, con mas compacta y carga positiva distribuida homogéneamente; dentro de la esfera se encuentran incrustados los electrones con un movimiento vibratorio y en cantidad suficiente como para neutralizar la carga positiva de la esfera; por lo tanto, el átomo es eléctricamente neutro.

Por la apariencia que presentaba este modelo, fue denominado: “Modelo Budin de Pasas”.

Su importancia radica en que fue el primero que permitió relacionar la electricidad con el átomo. Pero, como cualquier otro modelo científico tenia que ser perfeccionado para poder explicar nuevos fenómenos que ocurren en el laboratorio o en la naturaleza.

Modelo Atómico de Rutherford (1911)

Consecuente con su experimento, Rutherford abandonó la idea de que el átomo seria como un “budín de pasas”, propuesta por Thomson, ya que según este modelo los rayos alfa se desviarían muy débilmente y nunca con ángulos de dispersión (θ) de 90° y 180° como ocurría con el experimento del descubrimiento del núcleo atómico.

Según Rutherford, el átomo es un sistema dinámico, con un núcleo de carga positiva y los electrones girando alrededor siguiendo trayectorias circulares y concéntricas a una gran velocidad, de tal modo que se neutralice la fuerza de atracción eléctrica que ejerce el núcleo; por lo tanto los electrones estarían girando alrededor en estado de equilibrio.

Error en el Modelo de Rutherford: Según la física clásica (electrodinámica clásica), una partícula electrizada o cargada eléctricamente que se mueve con velocidad variable (con aceleración)

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