Conceptos Fundamentales de Modelos Atómicos y la Dualidad Onda-Partícula de la Luz

Modelos Atómicos Fundamentales y la Naturaleza de la Luz

Modelos Atómicos Clásicos

Modelo Atómico de Thomson

El Modelo Atómico de Thomson consideraba al átomo como una esfera con la masa y carga positiva distribuidas uniformemente, y los electrones insertos en ella como si fuesen las pepitas de una sandía. Este modelo sirvió para explicar la ionización:

• Anión: Se forma al añadir electrones a un átomo neutro.
• Catión: Se forma al quitar electrones a un átomo neutro.

Modelo Atómico de Rutherford

El Modelo Atómico de Rutherford se basó en un experimento crucial que consistía en lanzar sobre una lámina de oro delgada un haz de partículas alfa procedentes de una muestra de radio. La observación de que algunas partículas alfa se desviaban significativamente o rebotaban, llevó a la conclusión de que debían haber chocado con un núcleo masivo y con carga positiva en el centro del átomo.

Modelo Atómico Nuclear

A partir de los hallazgos de Rutherford, se estableció el Modelo Atómico Nuclear, en el que se supone la existencia de un núcleo que concentra casi toda la masa y la carga positiva del átomo, rodeado de electrones. Si los electrones estuviesen en reposo, la fuerza de atracción electrostática entre el núcleo positivo y los electrones negativos daría lugar a que estos cayeran sobre el núcleo, colapsando así el átomo. Por lo tanto, se postuló que los electrones se movían describiendo órbitas alrededor del núcleo.

Conceptos Fundamentales de la Estructura Atómica

Número Atómico (Z)

El Número Atómico (Z) es el número de protones que tiene cualquier átomo de un elemento dado. Este número define la identidad química del elemento.

Neutrón

El Neutrón es una partícula del núcleo atómico que tiene una masa casi igual a la del protón, pero sin carga eléctrica.

Isótopos

Los Isótopos son átomos que tienen el mismo número de protones (es decir, pertenecen al mismo elemento), pero diferente número de neutrones.

Número Másico (A)

El Número Másico (A) es igual al número de nucleones, es decir, al número de protones (Z) más el número de neutrones (N). Se expresa con la fórmula: A = Z + N.

Modelos de la Naturaleza de la Luz

Modelo Ondulatorio de la Luz

Este modelo considera la luz como una onda o radiación electromagnética. Las ondas electromagnéticas se propagan tanto por medios materiales como en el vacío. Se describen mediante tres magnitudes principales:

• Longitud de Onda (λ): Es la distancia entre dos puntos consecutivos del espacio en el mismo estado de vibración. Se mide en metros (m).
• Frecuencia (ν o f): Es el número de vibraciones por segundo que experimenta la perturbación. Se mide en Hertz (Hz).
• Velocidad de Propagación (c): Es la distancia recorrida por una onda en un segundo. En el vacío, la velocidad de la luz es una constante fundamental (aproximadamente 3 x 10⁸ m/s).

Modelo Corpuscular de la Luz

El Modelo Corpuscular de la Luz postula que la luz está compuesta por partículas llamadas fotones. Las distintas radiaciones se clasifican por su frecuencia y por su energía:

• Las ondas electromagnéticas que transportan menos energía son las de frecuencias pequeñas. En ellas se manifiestan más los aspectos ondulatorios de la radiación.
• Las ondas electromagnéticas que transportan más energía son las de frecuencias mayores. En ellas se manifiestan más los aspectos corpusculares de la radiación.

Modelo Atómico de Bohr

El Modelo Atómico de Bohr, propuesto para explicar la estabilidad atómica y los espectros de emisión, se basa en los siguientes postulados:

• El electrón de un átomo solo puede moverse en determinadas órbitas estables alrededor del núcleo sin emitir energía. En cada órbita, el electrón tiene una energía específica, y solo son posibles determinados valores o niveles de energía permitidos para el electrón.
• El nivel de energía más bajo corresponde a la órbita más próxima al núcleo (estado fundamental). A medida que las órbitas electrónicas se alejan del núcleo, sus energías crecen. El valor de estos niveles de energía se cuantifica mediante un número, denominado número cuántico principal (n).
• El modelo explica el espectro del átomo de hidrógeno del siguiente modo:
  • El electrón ha de absorber energía (en forma de fotón) para pasar de un nivel energético inferior a uno superior (excitación).
  • Cuando el electrón pasa de un nivel superior a otro inferior, emite energía en forma de radiación (un fotón).
  • La energía del fotón emitido o absorbido es igual a la diferencia de energía entre los niveles involucrados (ΔE = E_final - E_inicial).
  • La frecuencia de la radiación emitida o absorbida viene dada por la ecuación de Planck: E = hν (donde h es la constante de Planck y ν es la frecuencia).