Explorando la Composición de la Materia y los Modelos Atómicos Fundamentales

Composición de la Materia: Estructura y Modelos Atómicos

La materia está formada por átomos y es discontinua, lo que significa que existen espacios vacíos entre los átomos que la componen. La clasificación de la materia, según su composición, se puede visualizar en el siguiente esquema:

Modelos Atómicos Históricos

1. Modelo Atómico de Dalton (1808)

El modelo atómico de Dalton fue el primer modelo con bases científicas, formulado en 1808. Este modelo describe los átomos "desde fuera", sin detallar su constitución interna.

Características del Modelo de Dalton:

1. La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles e indestructibles.
2. Los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí, poseen su propio peso y cualidades. Los átomos de diferentes elementos tienen pesos distintos.
3. Los átomos permanecen sin división, incluso cuando se combinan en reacciones químicas.
4. Los átomos, al combinarse para formar compuestos, guardan relaciones simples.
5. Los átomos de elementos diferentes pueden combinarse en proporciones distintas para formar más de un compuesto.
6. Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.

Estructura General del Átomo

En los átomos se diferencian dos partes principales: el núcleo y la corteza (el resto del átomo). En el núcleo encontramos los protones y los neutrones. Alrededor del núcleo se encuentran los electrones.

Los protones y los electrones tienen carga eléctrica de igual valor pero de signo contrario: los protones tienen carga positiva y los electrones tienen carga negativa.

Los neutrones y los protones tienen, aproximadamente, la misma masa, la cual es mucho mayor que la de los electrones.

Todos los átomos del mismo elemento químico tienen el mismo número de protones; este número se denomina número atómico (Z).

Número Atómico (Z) = Número de Protones

La suma del número de protones y de neutrones de un átomo se denomina número másico (A), y coincide con la masa del átomo expresada en unidades de masa atómica.

Número Másico (A) = Número de Protones (Z) + Número de Neutrones (N)

A = Z + N

2. Modelo de Thomson: El Pudín de Pasas (1897)

Thomson elaboró el primer modelo que consideraba las partículas constituyentes de los átomos. Cuando lo propuso, solo se conocía la existencia de los electrones.

Características del Modelo de Thomson:

1. El átomo es una gran esfera con carga eléctrica positiva, en la cual se distribuyen los electrones como pequeños "granitos" (de forma similar a las pepitas de una sandía o las pasas en un pudín).
2. El número de electrones que contiene un átomo es el necesario para neutralizar la cantidad de carga positiva que posee.

3. Modelo de Rutherford: El Modelo Nuclear (1911)

Para comprobar la validez del modelo atómico de Thomson, Rutherford realizó una serie de experimentos (bombardeando una lámina de oro muy delgada con partículas alfa) y llegó a las siguientes conclusiones:

Características del Modelo de Rutherford:

1. El átomo está mayormente vacío.
2. El átomo posee un centro denso que abarca la práctica totalidad de su masa. Además, este centro, llamado núcleo, está cargado positivamente, razón por la cual las partículas alfa, al acercarse a él, sufrían desviaciones (cargas iguales se repelen).
3. Debido a que el átomo es eléctricamente neutro, los electrones deben estar rodeando al núcleo, girando en órbitas circulares alrededor de él a diferentes distancias, tal y como lo hacen los planetas alrededor del Sol.
4. La cantidad de electrones es igual al número de protones que hay en el núcleo.

4. Modelo Atómico de Bohr (1913)

Se había demostrado que los electrones, al girar alrededor del núcleo, deberían emitir energía de forma continua y, por tanto, acercarse al núcleo cada vez más hasta colapsar con él. Por consiguiente, fue necesario buscar una explicación que permitiera que los electrones se mantuvieran en sus órbitas estables.

Conceptos Adicionales: Isótopos e Iones

Átomos del mismo elemento químico con distinto número másico se denominan isótopos. Algunos isótopos son radiactivos y emiten radiaciones.

Si un átomo gana electrones, adquiere carga negativa y se denomina anión.

Si, por el contrario, pierde electrones, forma un catión (con carga positiva).