Evolución de los Modelos Atómicos y Fundamentos de la Mecánica Cuántica

Modelo de Dalton

El modelo de Dalton establece que el átomo es una esfera maciza e indivisible.

Modelo de Thomson

En el modelo de Thomson, el átomo es una esfera maciza e indivisible cargada positiva y uniformemente. En ella se encuentran incrustados los electrones, que son partículas mucho más pequeñas y con carga negativa, lo que permite que el conjunto del átomo sea eléctricamente neutro.

Modelo de Rutherford

A partir de sus experimentos, Rutherford propone un nuevo modelo atómico de carácter nuclear y dinámico:

• Núcleo: Existe una zona central donde está concentrada toda la masa del átomo, formado por protones y neutrones.
• Dinámico: Los electrones se mueven en órbitas circulares alrededor del núcleo, lo cual define el volumen total del átomo.

Limitaciones del modelo de Rutherford

Según la física clásica, toda partícula cargada y acelerada emite energía. Por lo tanto, el electrón, según el modelo de Rutherford, debería emitir energía constantemente, provocando que su energía cinética disminuya, su velocidad también y el electrón termine colapsando en el núcleo.

Además, este modelo no explica los espectros atómicos. Estos se observan al tomar un gas de un átomo, introducirlo en una ampolla de vidrio y someterlo a una alta diferencia de potencial; el gas emite luz que, al pasar por un prisma óptico, se descompone en un espectro característico.

Modelo de Bohr

El modelo de Bohr se basa en los siguientes postulados:

1. El electrón se mueve describiendo órbitas estacionarias donde no se absorbe ni emite energía; por lo tanto, posee una energía constante (niveles de energía).
2. Estas órbitas son aquellas en las que el momento cinético angular del electrón es un múltiplo entero de h/2π.
3. Un electrón puede cambiar de una órbita a otra absorbiendo o emitiendo energía. La energía absorbida o emitida es exactamente igual a la diferencia de energía del electrón entre dichas órbitas.

Efecto fotoeléctrico

El efecto fotoeléctrico consiste en hacer que salten electrones de una placa metálica iluminándolos con radiación electromagnética, es decir, luz.

Limitaciones del modelo de Bohr

Cuando se mejoró la práctica de los espectros, se observó que donde antes había una sola raya, en realidad existían muchas líneas muy próximas entre sí. Asimismo, cuando el gas se sometía a un campo magnético, se observaba que las rayas se desdoblaban, fenómeno conocido como el efecto Zeeman, el cual Bohr no podía explicar. Finalmente, este modelo solo era capaz de explicar los espectros de los átomos con un solo electrón (hidrogenoides).

Nuevas Teorías de la Mecánica Cuántica

• Principio de incertidumbre de Heisenberg: Establece que no se puede conocer con total exactitud y de forma simultánea la posición y la velocidad (momento lineal) de una partícula.
• Hipótesis de De Broglie (Dualidad onda-partícula): Propone suponer que todas las partículas se pueden comportar como si fueran una onda. Así, las partículas en movimiento llevan una onda asociada.