Descubriendo la Estructura del Átomo: Thomson, Rutherford y Bohr

Evolución de los Modelos Atómicos

Modelo Atómico de Thomson

Thomson imaginó el átomo como una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los electrones, más o menos como las uvas pasas en un pudin. Este modelo del pudin de Thomson era bastante razonable y fue aceptado durante varios años, ya que además proporcionaba una explicación a los siguientes fenómenos:

• La formación de Iones: un ion es un átomo que ha ganado o perdido uno o más electrones.

Los electrones se arrancan con facilidad, de manera que su número dentro del átomo puede variar, mientras que el número de protones se mantiene siempre fijo para cada átomo.

Átomo positivo (pierde electrones): catión; negativo (gana): anión.

Modelo Atómico de Rutherford

Algo muy parecido les ocurrió al físico y químico inglés Ernest Rutherford y sus colaboradores en 1911, cuando bombardearon una lámina de oro muy fina con partículas positivas a gran velocidad.

El Experimento de Rutherford

El experimento permitió observar el siguiente comportamiento en las partículas lanzadas:

• La mayor parte de ellas atravesaron la lámina sin cambiar de dirección, como era de esperar según el modelo de Thomson.
• Algunas se desviaron.
• Unas pocas partículas rebotaron hacia la fuente de emisión.

El comportamiento de las partículas no podía ser explicado con el modelo de Thomson, así que Rutherford lo abandonó y sugirió otro basado en un átomo nuclear.

El Átomo Nuclear según Rutherford

Según este modelo, el átomo constituye un espacio fundamentalmente vacío ocupado por electrones que giran alrededor de un núcleo central muy denso y pequeño.

Los Neutrones

La masa de protones y electrones por sí sola no coincidía con la masa total del átomo, y Rutherford supuso que en el núcleo tenía que existir otro tipo de partículas subatómicas y que bautizó como neutrón. Posteriormente, el físico inglés J. Chadwick descubrió estas partículas que, al no tener carga eléctrica, se llaman neutrones.

Los neutrones son, pues, partículas eléctricamente neutras que tienen una masa un poco mayor que la de los protones y que se encuentran junto con estos en el núcleo.

Estructura del Átomo Nuclear

El átomo tiene un núcleo central en el que está concentrada prácticamente toda su masa, aportada por protones y neutrones. La carga positiva de los protones se compensa con la carga negativa de los electrones que se hallan fuera del núcleo. Así, el átomo es eléctricamente neutro.

El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo. Los electrones giran a mucha velocidad en torno al núcleo y están separados de este por una gran distancia.

Modificaciones al Modelo de Rutherford (Modelo de Bohr)

A fin de solucionar el problema planteado, el danés Niels Bohr formuló en 1913 una hipótesis sobre la estructura atómica.

Postulados de Bohr

1. El electrón solo se mueve en órbitas circulares estables en las que no emite energía.
2. El electrón tiene en cada órbita una determinada energía, que es tanto mayor cuanto más alejada esté la órbita del núcleo.
3. La emisión de energía se produce cuando un electrón salta desde un estado inicial de mayor energía hasta otro de menor energía.