La Estructura Fundamental de la Materia: Partículas y Modelos Atómicos

Partículas Subatómicas

Los átomos están formados por partículas muy pequeñas llamadas **partículas subatómicas**.

• Electrón: Descubierto en 1897 por J.J. Thomson mientras estudiaba los rayos catódicos producidos en un tubo de vacío con un voltaje de unos 10.000 voltios. Es una partícula con **carga negativa** del orden de $1.6 imes 10^{-19}$ culombios y una masa de aproximadamente $9.1 imes 10^{-31}$ kg.
• Protón: Descubierto en 1919 por Ernest Rutherford. Se postuló como una partícula con **carga positiva** de igual magnitud que la del electrón y una masa aproximadamente 1840 veces mayor.
• Neutrón: Descubierto en 1932 por James Chadwick, quien trabajaba con las radiaciones emitidas por el berilio al ser bombardeado con partículas alfa provenientes de emisiones radiactivas. El neutrón es una partícula **electrónicamente neutra** con una masa muy similar a la del protón.

Evolución de los Modelos Atómicos

Conforme se iban descubriendo las partículas subatómicas, surgió la necesidad de comprender cómo se distribuían dentro del átomo.

Modelo de Thomson

J.J. Thomson propuso un modelo en el que el átomo se consideraba una esfera compacta de carga positiva con los electrones incrustados en ella, similar a un pudín de pasas.

Modelo de Rutherford

En 1911, Ernest Rutherford, al bombardear una delgada lámina de oro con partículas alfa, observó que la mayoría de ellas la atravesaba sin variar su trayectoria. Esto lo llevó a descubrir que el átomo está **mayoritariamente vacío** y posee un **núcleo central positivo** muy pequeño, alrededor del cual los electrones giran en órbitas circulares.

El Átomo Moderno

Modelo de Bohr

Niels Bohr, a partir del estudio de la luz emitida por los átomos calentados, propuso en 1913 la distribución de los electrones en capas o niveles de energía. Según Bohr, los electrones solo pueden ocupar **niveles de energía permitidos**, designados con las letras K, L, M, etc. Cuanto mayor es la distancia de un nivel al núcleo, mayor es su energía. Los electrones pueden transicionar entre estos niveles absorbiendo o emitiendo la diferencia de energía en forma de radiación. Este modelo fue muy útil para explicar el átomo de hidrógeno, pero presentaba limitaciones para describir las características espectrales de otros átomos.

Modelo de Sommerfeld y Orbitales Atómicos

Arnold Sommerfeld amplió el modelo de Bohr, sugiriendo que las órbitas de los electrones no solo podían ser circulares, sino también **elípticas**. Dentro de un mismo nivel de energía, los electrones podían ocupar subniveles con diferentes formas e inclinaciones. Actualmente, los electrones se localizan en regiones tridimensionales del espacio llamadas **orbitales atómicos**, clasificados principalmente como s, p, d y f.

Características Generales del Átomo

• Los átomos son **eléctricamente neutros**, lo que significa que poseen un número igual de electrones y protones.
• El **núcleo atómico**, compuesto por protones y neutrones, concentra la mayor parte de la masa y tiene carga positiva.
• Los **electrones** forman la corteza electrónica y se distribuyen en niveles de energía y, dentro de estos, en diferentes orbitales.
• Los electrones pueden transicionar entre niveles de energía, **absorbiendo o emitiendo energía** en el proceso.