Fundamentos de la Estructura Atómica: De Rutherford a la Mecánica Cuántica

Evolución de los Modelos Atómicos

Al observar el comportamiento de las partículas alfa, se determinó que una pequeña fracción experimenta desviaciones importantes, mientras que un número muy reducido (1 de cada 20.000) rebota y no atraviesa la lámina.

Modelo de Rutherford (Modelo Nuclear)

• Núcleo: El átomo está constituido por una zona central muy pequeña, con carga positiva, donde se concentra casi toda la masa.
• Corteza: Es una zona muy extensa, hueca en su mayor parte, que rodea al núcleo; en ella se mueven los electrones (e-), de carga negativa, girando en órbitas concéntricas alrededor del núcleo.

Modelos de Bohr y Mecanocuántico

Modelo de Bohr

El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares determinadas llamadas niveles de energía (n=1, 2, 3...).

• Un electrón no absorbe ni emite energía mientras permanece en una de estas órbitas.
• Si el electrón absorbe energía de una fuente externa, puede pasar a una órbita de mayor energía (más externa).
• Al volver a su órbita inicial, emite en forma de radiación la misma cantidad de energía que absorbió.

Modelo Mecanocuántico (Actual)

Desarrollado por Schrödinger (basado en la dualidad onda-partícula de De Broglie y el principio de incertidumbre de Heisenberg). Este modelo sustituye las órbitas por orbitales, que son zonas del espacio alrededor del núcleo donde la probabilidad de encontrar el electrón es máxima.

Cabe destacar que los protones y neutrones no son partículas elementales, sino que están formados por quarks. Asimismo, se han descubierto nuevas partículas subatómicas como neutrinos, mesones o gluones.

Número Atómico, Masa e Isótopos

• Número atómico (Z): Número de protones del núcleo; coincide con el número de electrones si el átomo es neutro.
• Número másico (A): Suma del número de protones (Z) y neutrones (N): A = Z + N.
• Electrones: Prácticamente no aportan masa al átomo; su número se representa por e-.
• Masa atómica: Se define en relación a la masa de otro átomo patrón (carbono-12); la unidad de masa atómica es la doceava parte de la masa del átomo de carbono-12 (u.m.a).
• Isótopos: Átomos de un mismo elemento químico con el mismo número de protones (mismo Z) pero distinto número de neutrones (distinto A).

Aplicaciones de los Radioisótopos

Los radioisótopos son isótopos de núcleos inestables que emiten radiaciones y tienen aplicaciones en:

• Medicina: Tratamiento del cáncer y diagnóstico por imagen.
• Arqueología: Datación por carbono-14.
• Energía: Generación de energía eléctrica en centrales nucleares.
• Agricultura: Control de plagas y conservación de alimentos.
• Industria: Ensayos no destructivos para comprobar piezas.