Fundamentos de la Química: Evolución Histórica de las Leyes Ponderales y los Modelos Atómicos

Leyes Fundamentales de la Química

Ley de Conservación de la Masa (Lavoisier)

Lavoisier estableció que la masa de las sustancias que intervienen en una reacción química permanece constante durante y después de la reacción.

Ley de las Proporciones Definidas (Proust)

Proust determinó que cuando los elementos químicos se combinan entre sí para formar un compuesto, lo hacen siempre en proporciones definidas de masa, o lo que es lo mismo, siempre lo hacen en las mismas proporciones.

Evolución de la Teoría Atómica

Modelo Atómico de Dalton (1808)

Dalton postuló que una sustancia elemental, como el cobre, no puede descomponerse, ya que está formada por átomos iguales e indivisibles. Según su teoría, los compuestos sí se pueden descomponer porque están formados por átomos diferentes (ejemplo: óxido de cobre).

Postulados de la Teoría Atómica de Dalton

1. La materia está formada por partículas muy pequeñas, esféricas e indivisibles, denominadas átomos.
2. Todos los átomos de un elemento químico son idénticos; tienen igual masa, tamaño y propiedades.
3. Los átomos de cada elemento químico difieren en masa, tamaño y propiedades respecto a los demás elementos.
4. Los compuestos químicos están formados por átomos de distintos elementos unidos entre sí, siempre en la misma proporción.
5. En las reacciones químicas, los átomos de cada elemento no se crean ni se destruyen, solo se recombinan de otra forma. Por tanto, la masa total debe ser idéntica (en concordancia con la Ley de Lavoisier).

Modelo del Pudín de Pasas (J.J. Thomson, 1897)

J.J. Thomson propuso que los átomos estaban formados por cargas positivas y cargas negativas (electrones), que estaban distribuidas uniformemente en el átomo y se compensaban entre sí, resultando en un átomo eléctricamente neutro.

Modelo Nuclear (Rutherford, 1911)

Rutherford realizó el famoso experimento de la lámina de oro. Dentro de una cámara de plomo, una fuente de partículas alfa disparaba partículas hacia una lámina de oro muy fina, rodeada por una pantalla fluorescente. Observó que algunas partículas rebotaban, otras se desviaban y la mayoría no eran desviadas. Este resultado llevó a la conclusión de que el átomo estaba mayormente vacío.

Estructura del Átomo según Rutherford

El átomo posee dos partes diferenciadas: el núcleo y la corteza.

1. El núcleo está formado por partículas positivas (protones) y posee casi toda la masa del átomo. La carga del protón es la misma que la del electrón, pero de signo contrario.
2. En la corteza, los electrones giran en diferentes órbitas alrededor del núcleo, que se sitúa en el centro.
3. El radio del núcleo es un millón de veces menor que el radio del átomo, por lo que este se encuentra prácticamente vacío.

Modelo de Órbitas Cuantizadas (Bohr, 1913)

Bohr propuso que los electrones de la corteza de los átomos solo podían estar a determinadas distancias del núcleo, en órbitas con niveles propios de energía (niveles cuantizados). Estos niveles se designan con el número cuántico principal n (donde n = 1, 2, 3, ...).

Postulados Clave de Bohr

4. Cada órbita tiene un número máximo de electrones permitido.
5. La luz es emitida cuando un electrón pasa de una órbita más externa (de más energía) a una más interna (de menos energía), sin posibilidades intermedias, al igual que un balón que cae por una escalera (analogía de la cuantización de la energía).