Descubrimiento y Estructura del Átomo: De Tales de Mileto a Rutherford

Evolución Histórica del Conocimiento de la Estructura de la Materia

Uno de los primeros griegos, Tales de Mileto, supuso que toda la materia del universo provenía de las sustancias básicas de las que todas las demás derivaban. A esta sustancia la llamó el elemento.

Leucipo sostuvo que la materia podía dividirse en partículas cada vez más pequeñas. Su discípulo Demócrito denominó átomos (que significa "invisibles") a esas partículas.

Hasta el año 1600, los primitivos químicos eran conocidos como alquimistas. Andreas Libavius (o Libau) escribió el primer libro claro y sin matices sobre química. Los estudios del francés Louis Proust acerca de las combinaciones entre las sustancias llevaron al inglés John Dalton a postular la existencia de átomos como componentes básicos y últimos de la materia. Jakob Berzelius determinó las masas atómicas de algunos elementos.

Modelos Estructurales Atómicos

El Modelo de Thomson (Pudín de Pasas)

El primer modelo atómico es debido a Thomson, que supone básicamente la existencia de una esfera de electricidad positiva, con tantos electrones encajados como sean necesarios para neutralizarla. Esta propuesta recibió el nombre coloquial de "pudín de pasas" (o plum pudding), capaz de incorporar unos gránulos negativos, los electrones, que la neutralizaban formando los átomos.

El Experimento de Rutherford y el Modelo Nuclear

Experimentos relacionados con la radiactividad hicieron ver que el modelo atómico de Thomson no se ajustaba a la realidad. El más importante de estos experimentos se debe a Rutherford. Consistía en utilizar un determinado tipo de radiactividad (partículas alfa, $\alpha$) que se dirigían contra una lámina de oro muy fina y observar qué ocurría con las partículas que la atravesaban, las cuales se recogerían sobre una pantalla situada detrás de dicha lámina.

Conclusiones de Rutherford

1. Entiende que la materia está prácticamente vacía, pues la mayor parte de las partículas $\alpha$ la atraviesan sin desviarse.
2. Deduce que las partículas $\alpha$ rebotan debido a las repulsiones electrostáticas que sufren al pasar cerca de las cargas positivas. Ya que esto ocurre muy raramente, es preciso que dichas cargas ocupen un espacio muy pequeño en el átomo. Este espacio se llama núcleo, constituye la parte positiva del átomo y contiene casi toda su masa.
3. El posterior descubrimiento de los protones consolida su existencia, confirmando que se agrupan en él. Postula que, además, deben existir también en el núcleo partículas neutras (neutrones) para evitar que sea inestable por repulsión entre los protones contenidos en él.
4. Sugiere que los electrones se mueven alrededor del núcleo de manera que su giro evita que se precipiten sobre él. Esta zona la denomina corteza.

El átomo, por lo tanto, es un espacio (casi vacío) por donde se pueden mover los electrones y en cuyo interior se encuentra el núcleo, que a su vez contiene los protones y neutrones.

Átomo, Elemento Químico y Compuesto

Definición de Elemento Químico

Un elemento químico es aquella sustancia que no puede descomponerse en otra más simple manteniendo sus propiedades físicas y químicas. Cada elemento químico está formado por un tipo de átomos. Se les simboliza mediante una o dos letras (la primera en mayúscula) derivadas de su nombre en griego o en latín. Los elementos químicos existentes en la Naturaleza son 92 y pueden presentarse en estado sólido, líquido o gaseoso. De ellos está formada toda la materia que observamos en el Universo.

Definición de Compuesto

Una sustancia formada por la unión de dos o más átomos de elementos químicos iguales o diferentes entre sí se llama compuesto. Por ejemplo, la sal de mesa está formada por átomos de los elementos cloro y sodio, mientras que el oxígeno (O₂) está formado por átomos del elemento oxígeno.

Conceptos Fundamentales del Átomo

Número Atómico (Z)

El número de protones que tiene un átomo es el que lo caracteriza como tal. Un átomo se identifica por el número de protones que hay en su núcleo, lo que se denomina número atómico y se simboliza con la letra Z. Cuando el átomo es eléctricamente neutro, el número de electrones coincide con el de protones.

Masa Atómica y Número Másico (A)

La masa del átomo se debe a los protones y neutrones que contiene. Como la masa de estos es prácticamente la misma, la masa de un átomo coincide prácticamente con lo que se denomina número másico.

El número másico se define como el número de partículas que hay en el núcleo y se representa con la letra A.

• Número de Protones (Z) + Número de Neutrones = Número Másico (A)
• Número de Neutrones = A - Z