Comprendiendo el Átomo: Partículas Elementales, Modelos y Propiedades

Partículas Elementales

Electrón

Descubierto por J.J. Thomson al examinar las descargas eléctricas en tubos de rayos catódicos. Poseen carga eléctrica negativa: 1.6 x 10^-19 C (culombios). Su masa es 9.1 x 10^-31 kg.

Modelos Atómicos

Modelo Atómico de Thomson

Un átomo está formado por una esfera maciza de carga eléctrica positiva con electrones incrustados en ella.

Protones

Se detectan estudiando descargas de rayos canales (los rayos canales salen del ánodo, atravesando un cátodo perforado y llegan a otra placa negativa). Tienen carga eléctrica positiva (1.6 x 10^-19 C) y su masa es unas 1800 veces la masa del electrón.

Modelo Atómico de Rutherford (1911)

En un átomo hay dos zonas principales:

• Núcleo: Contiene la mayor parte de la masa del átomo (protones) en un volumen muy pequeño. Posee casi toda la masa del átomo, con una densidad muy grande.
• Corteza: Electrones girando alrededor del núcleo en órbitas circulares a gran distancia. El número de protones del núcleo es igual al número de electrones de la corteza (átomo neutro). La fuerza que mantiene estable al átomo es una fuerza eléctrica.

Neutrones

Analizando la masa de los átomos se comprobó que tenía que existir otra partícula:

• Neutrón: Partícula sin carga eléctrica.
• Masa del Neutrón: Semejante a la del protón.

Relación de tamaños: Si el átomo fuera del tamaño del planeta Tierra, el núcleo sería comparable a una naranja.

Notación de los Átomos

Los átomos se identifican por dos números naturales:

• Z (Número Atómico): Indica el número de protones que hay en el núcleo de un átomo. Es propio de cada elemento químico.
• A (Número Másico): Indica la suma del número de protones y neutrones que hay en el núcleo de un átomo. Se calcula como A = Z + N.

Isótopos

Cada especie atómica es un isótopo. De un mismo elemento pueden existir varios isótopos. Los isótopos de un mismo elemento tienen diferente A (número másico) e igual Z (número atómico).

Iones

Son átomos que poseen carga eléctrica. Un átomo puede ganar o perder electrones. Si un átomo gana electrones se transforma en ión negativo (anión); si pierde electrones, se transforma en ión positivo (catión).

Espectros Atómicos y Naturaleza Ondulatoria

Onda

Es la transmisión de un movimiento vibratorio a través de un medio. Por movimiento vibratorio o escalario: movimiento de una partícula en torno a un punto cero. En una onda se transmite energía (movimiento), no masa.

Frecuencia (ν)

Indica el número de oscilaciones que hace un punto en un segundo. Se mide en: ciclos/segundo = Hertz (Hz). Velocidad de transmisión de la onda (m/s) (V).

Tipos de Onda

• Longitudinales: La vibración y propagación están en la misma dirección. Ej: muelle, sonido.
• Transversales: La vibración y la propagación son perpendiculares. Ej: cuerda de guitarra.
• Mecánicas: Necesitan un medio para su propagación (no se propagan en el vacío). Ej: sonido.
• Electromagnéticas: No necesitan de ningún medio para su propagación (se propagan en el vacío todas con la misma velocidad, coincidiendo con la de la luz). Las ondas electromagnéticas se diferencian según su frecuencia (ν) y su longitud de onda (λ). La energía de una onda electromagnética es proporcional a su frecuencia (E = h x ν; donde h = constante de Planck = 6.626 x 10^-34 J·s).

Modelo Atómico de Bohr

Propuso un modelo atómico basado en tres principios:

1. El átomo posee dos zonas:
   • Núcleo (protones y neutrones).
   • Corteza (electrones girando en órbitas muy alejadas del núcleo).
2. Los electrones solo pueden encontrarse en unas determinadas órbitas llamadas estacionarias. Cuando un electrón gira en una órbita estacionaria, ni absorbe ni emite energía.
3. Si un electrón pasa de una órbita a otra, absorbe o emite energía.

Limitaciones del Modelo Atómico de Bohr

Este modelo solo explica los espectros de un átomo con un solo electrón. En átomos plurielectrónicos aparecen más líneas que las previstas por el modelo atómico de Bohr. Bohr habla de órbitas (un orbital es la zona del espacio donde aparecen las máximas probabilidades de encontrar un electrón de determinada energía).

Nuevas Teorías y la Evolución del Modelo Atómico

Existen nuevas teorías que superan las explicaciones del modelo atómico de Bohr, llevando a una comprensión más profunda de la estructura atómica.