Historia y Estructura Atómica: De Dalton a las Partículas Subatómicas

Descubrimiento de las Partículas que Componen el Átomo

La teoría de Dalton, que consideraba los átomos como partículas indivisibles, fue superada por experiencias que relacionaron las propiedades eléctricas de la materia con la existencia, en el interior de los átomos, de otras partículas más pequeñas responsables del comportamiento eléctrico: los electrones.

La Identificación de las Partículas Subatómicas

El Electrón (J.J. Thomson y R. Millikan)

Casi a finales del siglo XIX, J.J. Thomson realizó experiencias en tubos de descarga (tubos con un polo positivo y otro negativo entre los que pasa la corriente eléctrica). Encontró una partícula con carga negativa en los átomos de los elementos químicos y la llamó electrón.

Lo que sucedía era que, cuando se provocaba una descarga eléctrica entre las placas, aparecía un rayo luminoso. Como el rayo era atraído por la placa positiva, se dedujo que estaba formado por partículas eléctricas con carga negativa. Estas partículas tienen masa, ya que hacen girar la hélice de cinc.

Iniciado el siglo XX, Robert Millikan midió la masa y la carga del electrón. Dado que la materia solo muestra sus propiedades eléctricas en determinadas situaciones, se concluyó que la materia es generalmente neutra. Por lo tanto, cada átomo debe tener tanto carga positiva como negativa.

El Protón (E. Rutherford)

Rutherford descubrió el protón, que es una partícula con carga positiva. Su masa es significativamente mayor que la del electrón.

El Neutrón (J. Chadwick)

James Chadwick descubrió que en los átomos había una tercera partícula que no tenía carga eléctrica, pero cuya masa era igual a la del protón; la llamó neutrón.

Evolución de los Modelos Atómicos

Modelo de Thomson

Thomson demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones. De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones (el modelo del «pudín de pasas»).

Modelo de Rutherford

Rutherford demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo. Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente.

Modelo de Bohr

Bohr propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos (órbitas cuantizadas).

Conceptos Fundamentales de la Estructura Atómica

Átomos

Todos los átomos pertenecen a algún elemento químico. Para representarlos se utiliza un símbolo y dos números (A/Z X). El símbolo es la inicial del nombre latino del elemento, y puede ir seguido de otra letra si hay varios elementos con la misma letra inicial.

• El número atómico (Z) indica el número de protones.
• El número másico (A) indica el número de protones más el número de neutrones.

Isótopos

Los isótopos son átomos que tienen el mismo número de protones y se diferencian en el número de neutrones. Por tanto, presentan el mismo Z y diferente A.

Iones

Los iones son átomos, o grupos de ellos, que han perdido o ganado uno o más electrones, de manera que adquieren una carga eléctrica positiva o negativa, respectivamente.

• Cuando un átomo pierde electrones, adquiere carga positiva y se convierte en un ion positivo o catión.
• Cuando un átomo gana electrones, adquiere carga negativa y se convierte en un ion negativo o anión.