Evolución de la Teoría Atómica: De los Postulados de Dalton a los Modelos de Thomson y Rutherford

Hipótesis de los Átomos de Dalton

Los principios fundamentales de la teoría de Dalton establecen los siguientes puntos:

• Los elementos están constituidos por átomos.
• Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en el resto de sus propiedades.
• Los átomos de distintos elementos tienen diferente masa y propiedades.
• Los compuestos se forman por la unión de los átomos de los correspondientes elementos en base a una relación de números enteros.
• En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solamente se redistribuyen para formar compuestos nuevos.

Definición de Átomo

Se define el átomo como la menor partícula constitutiva del elemento que conserva las propiedades de este y no puede dividirse por métodos químicos.

Partículas Subatómicas y el Experimento de Michael Faraday

Michael Faraday estudió el paso de la corriente a través de disoluciones que contenían iones, proceso conocido como electrólisis.

Rayos Catódicos

William Crookes utilizó un tubo de descargas eléctricas, reduciendo la presión en su interior a casi el vacío y conectándolo a un voltaje muy alto. Sus observaciones determinaron que:

• Están formados por partículas negativas que se propagan en línea recta hacia el electrodo positivo.
• Tienen masa apreciable, pues si se coloca un molinillo en su camino se observa cómo se mueven las aspas; son partículas con energía cinética.
• Tienen naturaleza eléctrica, pues con un imán o mediante un campo eléctrico externo se puede desplazar el haz luminoso fácilmente, identificando así la creación de los electrones.

Rayos Canales

Compuestos por partículas con carga positiva. El experimento fue similar al de Crookes, pero se perforó el cátodo. Al igual que los rayos catódicos, pero a través del ánodo, salían los canales. Sus masas y cargas dependen del gas del tubo; son iones positivos del gas encerrado en el tubo.

Estructura Atómica: Modelos Históricos

Modelo de Thomson

Este modelo visualizaba el átomo como una esfera con carga positiva que incluía electrones neutralizantes en su interior.

Modelo de Rutherford

Consistió en bombardear con partículas alfa una lámina de oro, observando los choques de las partículas que la atravesaban sobre una pantalla situada detrás de ella.

Conclusiones del Experimento:

• La materia está prácticamente hueca.
• Las partículas alfa rebotan debido a las repulsiones electrostáticas que sufren al pasar cerca de las cargas positivas. Debido a que esto ocurre muy raramente, dichas cargas ocuparían un espacio muy pequeño en el interior del átomo: el núcleo.
• El núcleo constituye la parte positiva del átomo y contiene casi toda su masa.
• Se postula la existencia de partículas neutras en el núcleo para evitar la inestabilidad por repulsión entre los protones.
• Los electrones deben moverse alrededor del núcleo, a fin de que su giro compense la fuerza electrostática de atracción entre cargas de signos contrarios y así no precipitarse sobre él.

Limitaciones del Modelo:

Este modelo presentaba dos limitaciones principales: según la teoría electromagnética, las cargas en movimiento siempre emitirían energía y, tras un tiempo, esta se agotaría, provocando el colapso del sistema.

La Corteza Electrónica e Ionización

La corteza electrónica está formada por Z electrones cuando el átomo está neutro. Un átomo puede perder electrones mediante el proceso de ionización (pierde electrones, gana carga positiva), siendo el mismo átomo pero quedando cargado positivamente.

Cabe destacar aquí que la radiación ionizante deposita energía en el medio, provocando la ionización en los átomos del entorno.

Átomos Excitados y Emisión de Energía

En un átomo excitado (por absorción de energía), el electrón se encuentra en niveles energéticos superiores. Este átomo se desexcita (emisión de energía) cuando dicho electrón pasa a un nivel menor de energía, emitiendo un fotón de energía igual a la diferencia de energía entre los niveles inicial y final.

Isótopos y Masa Atómica

Los isótopos son átomos del mismo elemento que presentan diferente contenido en neutrones y, por ello, distinto número másico. Se conocen aproximadamente 280 isótopos naturales. Es importante señalar que la masa atómica de un elemento no coincide necesariamente con su número másico.