Rayos Catódicos y el Electrón

Goldstein, al realizar descargas de alta tensión en tubos de baja presión, observó una luminosidad verde frente al cátodo, denominados rayos catódicos. Estos rayos presentan las siguientes características:

• Se propagan en línea recta del cátodo al ánodo.
• Producen un efecto mecánico y sombras al interponer un objeto en su trayectoria.
• Poseen naturaleza negativa.

Rayos Anódicos y el Protón

Goldstein también descubrió rayos anódicos con carga positiva, opuestos a los rayos catódicos. La partícula más pequeña de estos rayos fue el ion H+, llamado protón por Rutherford, estableciéndose como la partícula elemental positiva.

El Neutrón

Los neutrones, inestables fuera del átomo con una vida media de 12.8 minutos, son partículas sin carga eléctrica.

Modelo Atómico de Rutherford

Rutherford bombardeó finas láminas de metal con partículas alfa y observó:

• La mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina sin desviarse, indicando que la materia y los átomos están casi vacíos.
• Aproximadamente 1 de cada 10,000 partículas alfa se desviaban, sugiriendo la presencia de una partícula de carga positiva que las repelía ligeramente.
• En raros casos, las partículas alfa rebotaban, indicando un choque con un núcleo denso.

Aspectos principales del modelo:

• La carga positiva y casi toda la masa del átomo se concentran en el núcleo.
• Fuera del núcleo, a grandes distancias, se encuentran los electrones en igual número a las cargas positivas del núcleo.
• El átomo se asemeja a un sistema planetario, con un núcleo central y electrones orbitando alrededor.

Espectros Atómicos

El espectro es la descomposición de la luz en sus radiaciones simples componentes. Se clasifican en:

Espectros de Emisión

• Continuos: Contienen todos los colores del espectro visible, procedentes de líquidos y sólidos.
• Discontinuos: Contienen solo algunos colores, procedentes de gases y vapores.
  • De rayas: Franjas coloreadas reducidas a líneas, de gases y vapores atómicos.
  • De bandas: Franjas anchas, procedentes de gases y vapores moleculares.

Espectros de Absorción

• Continuos: La luz atraviesa materia en estado líquido o sólido.
• Discontinuos: La luz atraviesa sustancias en estado gaseoso.

Hipótesis de Planck y Efecto Fotoeléctrico

Planck propuso que la energía radiante se propaga en paquetes (cuantos) proporcionales a la frecuencia de la radiación. El efecto fotoeléctrico, la emisión de electrones por metales al incidir luz, confirma esta naturaleza discreta de la energía.

Modelo Atómico de Bohr

Bohr postuló:

1. El átomo tiene un núcleo central positivo y electrones en órbitas circulares.
2. Solo existen órbitas estacionarias con niveles de energía definidos. A mayor radio, mayor energía del electrón.
3. Los electrones pueden saltar entre órbitas al absorber o emitir energía.

Bohr determinó el radio de la primera órbita del hidrógeno y explicó su espectro. Summerfield modificó el modelo, proponiendo órbitas elípticas y subniveles de energía.

Hipótesis de De Broglie y Principio de Incertidumbre

De Broglie asoció una onda a cada partícula en movimiento. Heisenberg estableció que es imposible conocer simultáneamente la posición y el momento de una partícula con exactitud.

Orbitales Atómicos y Principios de Pauli y Aufbau

Los orbitales son regiones de probabilidad de encontrar un electrón. El principio de exclusión de Pauli establece que dos electrones en un átomo no pueden tener los mismos números cuánticos. El principio de Aufbau describe el llenado de orbitales en orden creciente de energía.

Regla de Hund y Configuración Electrónica

La regla de Hund indica que los electrones ocupan orbitales de igual energía de forma desapareada. La configuración electrónica describe la distribución de electrones en los orbitales. La última capa puede tener como máximo 8 electrones, excepto en los gases nobles.