Modelo Atómico de Rutherford

El modelo atómico de Rutherford consistía en bombardear una lámina fina de metal, como el oro, con partículas alfa que procedían de un material radiactivo. La mayor parte de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse, otras sufrían desviaciones menores o mayores, y algunas, sorprendentemente, rebotaban.

Tipos de Radiación

• Radiación alfa: Formada por partículas de masa relativamente elevada y carga positiva.
• Radiación beta: Electrones que se mueven a gran velocidad.
• Radiación gamma: No tiene ni masa ni carga eléctrica.

Fundamentos del Modelo de Rutherford

• La mayoría de las partículas alfa no se desvían.
• Algunas partículas alfa rebotan, lo que indica que chocan en una pequeña zona cargada positivamente, a la que se le llamó núcleo.
• Algunas partículas alfa sufren grandes desviaciones.

Los electrones están situados en la corteza, a gran distancia del núcleo, ocupando un volumen unas cien mil veces mayor que el volumen total del átomo. Por lo tanto, el átomo se puede considerar hueco. Para que los electrones no caigan en el núcleo, deben estar girando de modo que la fuerza de atracción sea compensada con la fuerza centrípeta.

Inconvenientes del Modelo de Rutherford

Rutherford sabía que el modelo que planteaba para el átomo tenía un grave inconveniente: cuando una partícula emite energía en forma de radiación. El electrón es una partícula cargada que gira alrededor del núcleo, por lo que tiene aceleración centrípeta y, en su giro, debería emitir energía. Al emitir esa energía, iría disminuyendo hasta que finalmente el electrón caería y el átomo se destruiría.

Número Atómico (Z)

El número atómico es el número de protones que tiene un átomo y es característico para cada elemento. Se representa mediante Z. Viene en la tabla periódica y nunca cambia.

Número Másico (A)

El número másico es la suma del número de protones y de neutrones que tiene un átomo. Se representa mediante A.

Isótopos

Los isótopos son átomos de un mismo elemento, es decir, átomos con el mismo número de protones, pero con diferente número de neutrones, y por ello, con distinto número másico.

Espectrógrafo de Masas

Un espectrógrafo de masas es un aparato destinado a medir las masas de los átomos y, por tanto, las de los isótopos que forman un elemento, así como la abundancia de ellos.

Espectros de Luz

Isaac Newton descubrió que la luz blanca, al atravesar un prisma óptico, se descompone en los colores del arco iris. Esto se debe a las distintas radiaciones de la luz y a que se propagan a velocidades distintas al atravesar un medio material, por lo que se separan.

Espectro Visible

Descomposición de la luz blanca del sol en los siete colores.

Definición de Espectro

Un espectro es la descomposición de una radiación luminosa en las distintas radiaciones simples que la forman.

Espectros Continuos

Están formados por una serie ininterrumpida de colores que se obtienen al hacer pasar la luz blanca del sol a través de una rendija de un prisma.

Espectros Discontinuos

Son rayas luminosas de diferentes características separadas por zonas oscuras. Se pueden obtener cuando un elemento en estado gaseoso emite una radiación y da lugar a un espectro atómico de emisión. Es característico para cada elemento.

Radiación Electromagnética

La radiación electromagnética es la energía que viaja por el espacio y está formada por un conjunto de ondas que se mueven a la velocidad de la luz (2×10^8 m/s). Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio para propagarse, no transportan materia, pero sí energía.

• Longitud de onda: Distancia que separa dos puntos consecutivos de una onda que vibran de igual manera.
• Frecuencia: Es el número de oscilaciones que pasan por un punto en un segundo (hercio).
• Periodo: Es el tiempo que tarda la onda, es decir, el tiempo que tarda en recorrer una longitud de onda (unidad: el segundo).
• Número de ondas: Es el número de oscilaciones que hay en un metro.
• Velocidad de una onda: Es la distancia que desplaza la onda en cada unidad de tiempo.

En el siglo XX se comprobó que existía una gran cantidad de radiaciones, que tenían diferentes longitudes de onda y distintas frecuencias. Estas componen el espectro electromagnético.

Espectro del Hidrógeno

El espectro del hidrógeno es el espectro de líneas más sencillo, formado por cinco series de rayas. Rydberg propuso, de forma empírica, una ecuación para calcular los números de onda de todas las líneas del espectro.

Hipótesis de Planck

Físico alemán:

• La energía no es continua, está formada por pequeñas cantidades indivisibles o paquetes de energía llamados cuantos.
• La energía ha de ser absorbida o emitida por cuantos completos: el cuanto no se puede fraccionar.

La energía emitida por un cuerpo no puede tener un valor cualquiera, debe ser un múltiplo entero de la energía del cuanto: E=hxv. Einstein generalizó la teoría de los cuantos de Planck al suponer que la luz estaba formada por fotones que se corresponden con los cuantos.

Modelo Atómico de Bohr

Se basó en el modelo atómico de Rutherford, en los espectros atómicos y en la hipótesis de Planck.

• 1er Postulado: Cuando un electrón gira en su órbita alrededor del núcleo no emite ni absorbe energía, se dice que se encuentra en estado estacionario. Con este postulado se puede quitar el problema que tenía Rutherford con su modelo atómico. Lo que hace Bohr es igualar la fuerza atractiva entre el electrón y el protón con la fuerza centrífuga al ser una partícula que gira, así el electrón no cae.
• 2do Postulado: El electrón no puede tener cualquier valor de energía, solo puede tener ciertos valores permitidos, esto viene a decir que la energía está cuantizada. A cada posición del electrón dentro del átomo, le corresponde un determinado nivel de energía. Los niveles de energía están cuantizados. Según Bohr, solo pueden existir aquellos niveles de energía para los cuales el momento angular del electrón sea un múltiplo entero de la constante de Planck dividido entre 2π.
• 3er Postulado: Cuando un electrón se mueve en un nivel determinado no absorbe ni emite energía, solo absorbe o desprende energía cuando cambia de nivel u órbita. Si pasa de una órbita externa a otra más interna, emite energía, y cuando es al revés, absorbe energía. Esta energía es discontinua, está cuantificada en forma de fotón. Bohr consiguió comprobar los espectros y dijo que estos correspondían a fotones emitidos en las transiciones desde un nivel de energía mayor a uno menor. En este postulado se calculó la energía total del electrón que se mantiene invariante. El estado mínimo de energía corresponde a un átomo estable. Cuando el electrón se separa del átomo, se dice que el átomo se ioniza. Por convenio, la energía positiva es absorbida y la negativa es desagregada. Para separar un electrón del átomo tenemos que darle más energía, y cuando está dentro tiene energía negativa. Cuando el electrón pasa de un nivel de menor energía a otro de mayor, tiene que absorber energía. Bohr tuvo éxito porque consiguió explicar el espectro y corrigió el modelo de Rutherford.