INTRODUCCIÓN
Ya en la Antigüedad, los filósofos griegos especulaban sobre la constitución de la materia, planteándose algunas cuestiones de interés: ¿la materia es algo continuo que se puede dividir en trozos cada vez más pequeños, o bien es discontinua y debe existir una partícula que no es posible dividir?
En el siglo v a. C., Leucipo y Demócrito postularon que la materia debía estar formada por partículas muy pequeñas e indivisibles, a las que llamaron átomos, que en griego significa «que no se puede cortar», «indivisible».
Otros filósofos griegos, como Platón y Aristóteles, pensaban, en cambio, que la materia es continua; es decir, que se puede dividir de manera indefinida y que, por tanto, no existe ninguna partícula indivisible.
LA TEORÍA ATÓMICA DE Dalton (1766-1844)
La discusión sobre la existencia de los átomos se mantuvo más de dos mil años, hasta que, a principios del Siglo XIX, el científico inglés John Dalton establecíó una teoría atómica de la materia sustentada en ciertas evidencias experimentales acerca de las reacciones químicas.
Hipótesis
• La materia está constituida por partículas diminutas, esféricas, compactas e indivisibles, llamadas átomos.
•Todos los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí y diferentes de los átomos de otros elementos.
• Dalton ideo signos para representar las átomos de los distintos elementos químicos,
oxigeno Azufre Hidrógeno
carbono Fósforo nitrógeno
• Los átomos se combinan según relaciones numéricas constantes y sencillas para formar compuestos. Según la teoría de Dalton, la reacción entre el oxígeno y el hidrógeno para formar agua se representaría así:
Oxigeno + Hidrógeno = Agua
En los procesos químicos, los átomos no se pueden crear, destruir ni transformar en otros átomos.
Estos descubrimientos acerca de la estructura interna de los átomos propiciaron el desarrollo de los primeros modelos atómicos.
Investigaciones posteriores demostraron que los átomos no son indivisibles, sino que están constituidos por varios tipos de partículas con diferentes propiedades físicas.
LA NATURALEZA ELÉCTRICA DEL ÁTOMO
A finales del Siglo XIX, se estaba experimentando con la conducción de electricidad a través de los gases. Si se colocan electrodos en un tubo de vidrio que contiene en su interior gas a muy baja presión, y se aplica una diferencia de potencial de miles de voltios entre ellos, desde el cátodo se emiten rayos
EL MODELO ATÓMICO DE Thomson (1856-1940)
En 1897, el físico inglés Joseph John Thomson llevó a cabo experimentos con los rayos catódicos, observando que se desviaban en el interior de un campo magnético y que poseían masa, ya que hacían girar las aspas de un molinillo
Thomson concluyó que los rayos catódicos eran partículas (ya que hacían girar las aspas del molinillo), que tienen carga eléctrica negativa (ya que eran atraídos por el ánodo, que es positivo) y que son muy ligeras (ya que se desviaban fácilmente). Puesto que procedían del cátodo, deblan ser parte de los átomos de este. Se había descubierto la primera partícula subatómica, el electrón. Los átomos, por tanto, eran divisibles:
Los rayos catódicos hacen girar las aspas de un molinillo.
MODELO ATÓMICO DE Thomson
• El átomo es una esfera uniforme, con carga eléctrica positiva, donde se encuentran incrustados los electrones, con carga eléctrica negativa, en posiciones fijas, como las pasas en un pastel.
• Dado que la materia es neutra, la carga positiva de la esfera ha de ser igual a la carga negativa de los electrones.
•Thomson encontró que la relación entre la carga y la masa de los electrones es de:
EL MODELO ATÓMICO DE Rutherford (1871-1937)
Para explorar el interior del átomo, el científico neozelandés Ernest Rutherford, ayudante de Thomson, utilizó una sustancia radiactiva, el radio, como fuente de partículas alfa, que se sabía que tienen carga positiva. El experimento consista en lanzar un haz muy fino de partículas alfa contra una lámina muy fina de oro Rutherford esperaba que las partículas alfa atravesaran la laminilla de oro con desviaciones mínimas y uniformes, ya que, según el modelo de Thomson, la carga positiva del átomo estaba distribuida por igual. Pero el resultado fue sorprendente
Observaciones experimentules
• La mayoría de las partículas alfa atraviesant la lámina de oro sin alterar sa frayectoria, o bien se desvían ligeramente.
• De vez en cuando, algunas partículas alfa (cerca del 11 se desvían bastante de su trayectoria, con un ángulo considerable
• Aproximadamente una de cada 20 000 partículas alfa se desvía 180, es decir, rebota hacia atrás cuando choca con la lámina de oro.
Modelo atómico de lutherford
• El átomo debe estar en su mayor parte vacío pues casi todas las partículas alfa no encuentran obstáculo alguno y lo atraviesan sin apena desviarse
• El átomo tiene concentrada toda la carga positiva y casi toda su masa en un pequeño punto muy denso, que Rutherford llamó núcleo. El núcleo positivo hace que las partículas alfa, también positivas, se desvíen o reboten hacia atrás
• Los electrones del átomo se mueven rápidamente a gran distancia del núcleo, en orbitas que forman la llamada corteza electrónica del átomo
Rutherford descubríó que la carga positiva del núcleo se debía a otra partica .El protón, que tiene la misma carga que el electrón, pero de signo opuesto y cuya masa es 1836 veces mayor que la del electrón
Para evitar la desintegración del núcleo por la fuerte repulsión eléctrica entre los protones, Rutherford sugirió que debía existir otra partícula en su interior sin carga eléctrica y de masa similar a la del protón, a la que llamó neutrón. Años más tarde, en 1932, el físico inglés James Chadwick demostró experimentalmente su existencia.
Electrones, protones y neutrones son, por tanto, las partículas que constituyen el átomo. La siguiente tabla resume sus carácterísticas
partícula | carga eléctrica relativa al protón | carga eléctrica(c) | masa(Kg) | masa (u) | masa relativa a la del electrón |
---|---|---|---|---|---|
protón | +1 | +1.60×10-19 | 1.6726×10-27 | 1.0073 | 1836 |
neutrón | 0 | 0 | 1.6749×10-27 | 1.0087 | 1838 |
electrón | -1 | -1.60×10-19 | 9.1×10-31 | 5.49×10-4 | 1 |
• El número atómico. Z. Es el número de protones e identifica el elemento químico
• El número másico, A, es la suma de protones y neutrones: A=Z+N.
Los elementos se identifican con su símbolo y los números atómicos y másico. Por ejemplo, 12/6C representa al átomo de carbono (A=6 protones+6 neutrones=12).
Isótopos
En la naturaleza, la mayoría de los elementos presentan isotopos átomos de un mismo elemento, es decir, que tienen el mismo número de protones. 2. Pero que difieren en el número de neutrones, N. Y por tanto, en su número másico, A.
¿Qué es un ion?
Los átomos pueden captar electrones, convirtiéndose en iones negativos o anio- nes, o bien pueden ceder electrones y convertirse en iones positivos o cationes.
Modelo atómico de Rutherford de Thomson