Evolución Histórica de los Modelos Atómicos: De Dalton a Rutherford y la Estructura Fundamental

1. Orígenes y Fundamentos de la Teoría Atómica

1.1 Las Primeras Concepciones Filosóficas

En la actualidad, la idea de que la materia está constituida por unas partículas denominadas átomos está bien consolidada científicamente y es uno de los conceptos más conocidos. Algunos filósofos griegos del siglo V a.C. creían que todo estaba formado por cuatro elementos (agua, aire, fuego y tierra) y que estos no podían descomponerse en otras sustancias más sencillas.

Los filósofos griegos Leucipo y Demócrito enunciaron la primera *hipótesis atómica*. Esta hipótesis sostenía que la materia estaba formada por partículas muy pequeñas e indivisibles: los átomos.

1.2 La Teoría Atómica de John Dalton (1808)

En 1808, el científico John Dalton publicó sus ideas sobre la constitución de la materia, estableciendo los siguientes postulados:

• La materia está formada por partículas extremadamente pequeñas, indivisibles e indestructibles llamadas átomos.
• Cada elemento químico tiene todos los átomos idénticos entre sí, pero distintos a los de otros elementos químicos.
• Cada compuesto químico está formado por la unión de átomos de diferentes elementos, siempre del mismo tipo y en una misma proporción.

1.2.1 Elementos y Compuestos Químicos

Una vez aceptada la teoría atómica, los científicos determinaron el número de elementos químicos. Identificar una sustancia como compuesto o elemento resulta fundamental:

• Elemento químico: Es aquella sustancia que no se puede descomponer en otras más sencillas, por estar formada por un solo tipo de átomo.
• Compuesto: Es aquella sustancia que se puede descomponer en otras más sencillas, ya que está formada por átomos de más de un elemento.

1.2.2 La Electrólisis

En 1800, al pasar una carga eléctrica a través del agua, se observó que desprendía unos gases que eran el oxígeno e hidrógeno. Había nacido una poderosa técnica, la *electrólisis*, que servía para descomponer una sustancia pura en sus elementos constituyentes.

2. Evolución de los Modelos Atómicos

2.1 Modelo Atómico de Thomson

Según Dalton, los átomos eran indivisibles y sin estructura interna. Pero, en 1897, el físico J.J. Thomson descubrió una partícula subatómica, el electrón, que presentaba la propiedad de tener carga eléctrica.

2.1.1 Naturaleza Eléctrica de la Materia

Desde hacía mucho tiempo se conocía la electrización de los objetos por frotamiento, que se explicaba por la acumulación y transferencia de carga eléctrica; pero se ignoraba la naturaleza material de dicha carga. Lo que sí se sabía era que:

• Hay cargas eléctricas de dos tipos: positivas (+) y negativas (-).
• Las cargas eléctricas de distinto tipo se atraen, y las iguales se repelen.
• Las cargas eléctricas pueden pasar de un objeto a otro.
• A menor distancia entre las cargas, mayor será la fuerza de atracción o de repulsión.

2.1.2 Descripción del Modelo Atómico de Thomson

Los átomos están formados por electrones, con carga eléctrica negativa, distribuidos por una esfera de materia de carga positiva (el famoso modelo del “pudín de pasas”), de forma que, globalmente, el átomo es eléctricamente neutro.

2.2 Modelo Atómico de Rutherford

En 1908, el físico E. Rutherford dirigió unos experimentos (el experimento de la lámina de oro) que le llevaron a elaborar otro modelo atómico.

Al lanzar a gran velocidad unas partículas de tamaño atómico contra una película de oro muy fina, se observó que la mayoría la atravesaban. Por esto, Rutherford concluyó que casi toda la masa de la materia estaba acumulada en el núcleo y el resto del átomo estaba prácticamente vacío. Consideraba que:

• Los átomos tienen dos zonas diferenciadas: el núcleo atómico y la corteza electrónica.
• El núcleo es muy pequeño comparado con el átomo, pero contiene casi toda la masa y toda la carga positiva.
• Los electrones giran alrededor del núcleo en un espacio mucho mayor. El número de electrones es tal que iguala la carga positiva del núcleo, y el átomo es eléctricamente neutro.

Posteriormente, se descubrieron los neutrones y protones, partículas fundamentales del núcleo.

3. Estructura Atómica Fundamental

3.1 Número Atómico (Z) y Número Másico (A)

• Número Atómico, Z: Es el número de protones que tiene un átomo (todos ubicados en el núcleo). Un elemento químico se caracteriza porque todos sus átomos tienen, en su núcleo, el mismo número de protones. Ejemplos: H (Z=1); He (Z=2); C (Z=6); O (Z=8).
• Número Másico, A: Es el número total de partículas que hay en el núcleo de un átomo; es decir, la suma de protones y neutrones.

La diferencia entre A y Z (A - Z) es igual al número de neutrones.

3.2 Isótopos

Son aquellos átomos que tienen el mismo número atómico (Z), pero diferente número másico (A).