Evolución de los modelos atómicos

Evolución de los modelos atómicos

Los modelos atómicos surgieron de la necesidad de explicar la estructura de los átomos. Cuando se presentó nueva evidencia sobre la constitución de los átomos, un nuevo modelo atómico trató de aclarar los hallazgos.

Los filósofos griegos Demócrito y Leucipo en el siglo V a.C. llamaron átomo, del griego atomon, la partícula indivisible y la parte más pequeña de la materia.

Aunque el concepto de átomo es antiguo, el desarrollo de las teorías atómicas está fechado entre los siglos XIX y XX. Así, los principales modelos atómicos desarrollados para comprender la naturaleza de la materia fueron:

  • Modelo atómico de Dalton (1803) – “Modelo de bola de billar”
  • Modelo atómico de Thomson (1898) – “Modelo de pudín de pasas”
  • Modelo atómico de Rutherford (1911) – “Modelo nuclear”
  • Modelo atómico de Bohr (1913) – “Modelo planetario”
  • Modelo atómico cuántico (1926) – “Modelo de nube electrónica”
Línea de tiempo con la evolución de los modelos atómicos

Modelo atómico de Dalton

El primer intento reconocido de describir los átomos provino del científico inglés John Dalton (1766-1844) en un modelo que se conoció popularmente como “bola de billar”.

Átomo de Dalton (1803): esfera masiva, indivisible e indestructible.

Representación del modelo atómico de Dalton, que se conoció como “bola de billar”

Según Dalton:

  • Todas las sustancias están formadas por átomos;
  • Los átomos de un elemento químico son idénticos en tamaño y características, mientras que los de diferentes elementos químicos son diferentes;
  • Las sustancias son el resultado de una reacción química, que consiste en la recombinación de los átomos.

Puntos negativos: dado que los electrones aún no se conocían cuando Dalton formuló su teoría, estas partículas, que ahora sabemos que forman parte de los átomos, no se consideraron.

Obtenga más información sobre el modelo atómico de Dalton.

Modelo atómico de Thomson

Joseph John Thomson (1856-1940) fue el encargado de descubrir la existencia de electrones, partículas con carga negativa y que forman parte de los átomos. Este descubrimiento anuló la teoría atómica de Dalton, de que el átomo es indivisible, pero está formado por partículas aún más pequeñas y, por lo tanto, se conoció como “budín de pasas”.

Átomo de Thomson (1898): esfera cargada positivamente con electrones fijos.

Representación del modelo atómico de Thomson, que se conoció como “pudín de pasas”

Según Thomson:

  • El átomo es eléctricamente neutro;
  • Los electrones se adhieren a una superficie cargada positivamente;
  • Hay repulsión entre los electrones distribuidos en los átomos.

Puntos negativos: Aunque Thomson tuvo en cuenta la existencia de electrones, el átomo no es una esfera positiva, sino que está dotada de partículas con cargas positivas, los protones, identificados en 1886 por el científico Eugene Goldstein y posteriormente confirmados por Ernest Rutherford.

Obtenga más información sobre el modelo atómico de Thomson.

Modelo atómico de Rutherford

A través de sus experimentos Ernest Rutherford (1871-1937) logró demostrar que el átomo no era una partícula indivisible como se creía, sino que estaba formado por partículas más pequeñas.

Átomo de Rutherford (1911): núcleo con carga positiva y los electrones se localizan a su alrededor en la electrosfera.

Representación del modelo atómico de Rutherford, que se conoció como “modelo nuclear”

Según Rutherford:

  • El átomo tiene una región central con una alta concentración de carga positiva;
  • La masa de un átomo se concentra en su región central;
  • Los electrones son más ligeros y se encuentran alrededor del núcleo, una región que contiene muchos espacios vacíos.

Puntos negativos: El núcleo atómico no solo tiene partículas cargadas positivamente, sino que también hay otras partículas subatómicas, neutrones, descubiertas por James Chadwick en 1932. Además, el modelo propuesto por Rutherford no explicaba la emisión de luz por los átomos.

Obtenga más información sobre el modelo atómico de Rutherford.

Modelo atómico de Bohr

Buscando explicar por qué los elementos emiten colores característicos cuando se exponen a determinadas condiciones y basándose en el modelo atómico de Rutherford, Niels Bohr (1885-1962) propuso una teoría atómica que explicaba la emisión de luz a determinadas frecuencias.

Átomo de Bohr (1913): los electrones se mueven en capas circulares fijas alrededor del núcleo.

Representación del modelo atómico de Bohr, que se conoció como “modelo planetario”

Segundo Bohr:

  • Los electrones se mueven en las capas alrededor del núcleo;
  • Las capas alrededor del núcleo tienen valores energéticos específicos;
  • Para ir a un nivel más externo, el electrón debe absorber energía. Al regresar a una capa más cercana al núcleo, el electrón libera energía.

Puntos negativos: No se puede decir que los electrones hagan una trayectoria alrededor del núcleo en posiciones fijas como los planetas alrededor del Sol.

Obtenga más información sobre el modelo atómico de Bohr.

Modelo atómico cuántico

Numerosos científicos han contribuido al desarrollo de la mecánica cuántica, que intenta explicar la estructura “más real” de un átomo combinando varios estudios y, por tanto, es la más compleja.

Átomo cuántico (1926): el núcleo está formado por protones (carga positiva) y neutrones (carga cero), y los electrones (carga negativa) forman una nube electrónica alrededor del núcleo.

Representación del modelo atómico cuántico, el modelo más actual del átomo

Según el modelo atómico cuántico:

  • El núcleo está formado por protones y neutrones. Dado que solo se cargan protones, el núcleo está cargado positivamente;
  • Los electrones forman una nube electrónica alrededor del núcleo;
  • Los electrones se mueven en orbitales, en un espacio tridimensional;
  • No se puede definir la posición exacta de un electrón. Lo que se hace son cálculos que determinan la probabilidad de la región en la que estará un electrón en un tiempo determinado.

Los números cuánticos tienen la función de localizar electrones. Son ellos:

LOS número cuántico principal (n) representa los niveles de energía, es decir, que son las capas electrónicas de un átomo.

LOS número cuántico secundario (l) indica los subniveles de energía, es decir, el subnivel de energía al que pertenece el electrón.

LOS número cuántico magnético (m) es el que indica la órbita donde se encuentran los electrones.

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