Historia del átomo.
A menudo, hemos oído hablar de átomos o de modelos atómicos, creyendo que únicamente había una explicación para ello. Sin embargo, se trata de uno de los avances científicos más importantes de la historia, implementado tras largos debates sobre su explicación. Este debate empieza decenas de años antes de Cristo, con afirmaciones que actualmente se explican como ciertas, pero con matices. Cientos de científicos, e incluso filósofos, dedicaron su vida al estudio de lo que se conoce como “partícula indivisible de materia que experimenta cambios químicos”, en otras palabras, el átomo. En este blog, comentaremos los aspectos más importantes de la historia sobre este tema, hasta llegar al modelo atómico actual (y esperemos que definitivo). Para una mayor facilidad, mostramos una línea del tiempo que cuenta todos los avances que se han producido a lo largo de la historia, comentando posteriormente los descubrimientos más importantes y que más repercusión tuvieron en la sociedad. [2,3,4]
Imagen 1. Línea del tiempo
Primer conocimiento sobre el átomo y modelo atómico.
Podemos decir que Demócrito fue el precursor de esta larga historia sobre el modelo atómico. Este filósofo griego, defendía que toda la materia estaba constituida por pequeñas partículas indivisibles, a los que llamó átomos ( que en griego significa literalmente “que no puede cortarse”). Algunas características del modelo atómico decían que estos átomos se encontraban en el vacío y que el número de átomos determinaban las propiedades de la materia. Al afirmar esto, muchos filósofos discutieron sobre este tema, entre los que destacan Aristóteles y Platón, sin embargo pasaron muchos años hasta que se produjese una evolución del modelo atómico. [3,5]
Imagen 2. Imagen de lo que para Demócrito era un átomo [12]
Dalton, el gran sucesor de Demócrito.
Años más tarde, los filósofos Leucipo de Mileto y Epicuro de Samos, intentaron dar una explicación más sencilla sobre el modelo atómico, e incluso empezaron a dudar de los postulados de Demócrito, aunque finalmente no llegaron a ningún avance. No fue hasta 1808, cuando se propuso un nuevo modelo atómico, creado por John Dalton, el conocido padre de la teoría atómica. Este modelo, se dividían en seis principios básicos:
Toda la materia está formada por átomos.
Los átomos son indivisibles.
Todos los átomos de un elemento son idénticos.
Los átomos de diferentes elementos varían en masa y propiedades.
Los compuestos están formados por una combinación de dos o más átomos.
Una reacción química es una reordenación de los átomos.
Podemos ver como en algunos de los principios, daba la razón a los descubrimientos de Demócrito, el verdadero precursor de esta investigación. Sin embargo, Dalton da un paso más sobre todo con los últimos dos principios. A este modelo atómico se le conoció como modelo de la bola de billar.
Imagen 3. Modelo de la bola de billar [13]
Dalton, al contrario que Demócrito y sus antecesores, intentó explicar su modelo mediante experimentos, siendo alguno de ellos el estudiar las características de la presión de los gases, concluyendo que sus átomos deben de estar en constante movimiento.
Además, otro aspecto importante de su modelo fue la Ley de las Proporciones Múltiples, que indica que al combinar los átomos de un elemento, solo pueden hacerlo con una relación de números enteros.
Como la mayor parte de las investigaciones químicas, el modelo de Dalton tuvo algunos problemas, que en la actualidad se ven como intolerables. Uno de ellos fue indicar que el compuesto más simple entre dos elementos es siempre un átomo de cada uno, por lo que para él el agua era OH. También es conocido que los átomos pueden separarse por reacciones nucleares, y no solo por reacciones químicas como aseguraba Dalton. [6]
Thomson invalida el modelo anterior.
No fue hasta aproximadamente cien años más tarde, cuando éste científico británico se dio cuenta de algo muy importante. Con todo lo explicado anteriormente, ¿estaría mal decir que un átomo está vacío? En principio, podríamos decir que no hay nada en el interior del átomo, ya que ni Dalton ni Demócrito hablaron de ello.
En 1904 Thomson,a partir de una serie de experimentos con rayos catódicos, descubrió partículas situadas dentro del átomo con carga negativa a las que llamó electrones. Estos electrones se encuentran situados de manera uniforme por todo el átomo y las cargas negativas se compensan con cargas positivas de modo que la carga del átomo es neutra. Este descubrimiento llevó a un nuevo modelo atómico, que únicamente hablaba de la estructura del átomo, conocido como modelo de Pudín de Pasas. [7]
Imagen 4. Descubrimiento de Thomson [14]
Aunque se llegó a pensar que este sería el último modelo, se puede ver como hay errores, ya que en ningún momento habla del núcleo atómico, y en ese momento no descubrió la presencia de protones y neutrones. Esto me sirve para introducir a Rutherford.
Rutherford y su ayuda a entender a Thomson.
Fue Rutherford en 1911 quien modificó el modelo anterior, considerando que en el núcleo central del átomo se encuentra la carga positiva y la masa mientras que los electrones giran alrededor a gran velocidad. También descubrió que, en el átomo se distinguen dos partes: el núcleo (parte interior con carga positiva) y la corteza (parte exterior con carga negativa en la que se encuentran los electrones). [8]
Imagen 5. Avance del modelo de Thomson [15]
El descubrimiento de Bohr, antecesor del modelo atómico actual.
Se puede definir este modelo, como una solución a los problemas del modelo de Rutherford. Hasta ese momento, se entendía que los electrones con carga negativa debían emitir radiación electromagnética, haciendo que los electrones pierdan energía y lleguen a colapsar con el núcleo. Bohr explicó que esto no es posible, ya que los electrones solo pueden orbitar por ciertas órbitas permitidas alrededor del núcleo, con una energía proporcional a la constante de Planck (6,55*10^-34 J*s). [9]
A estas órbitas se les denominó niveles de energía, y se encuentran cuantificadas con el número cuántico n. Esta explicación, indicaba que los electrones solo pueden ganar o perder energía saltando de una órbita permitida a otra, es decir, o absorbe energía para avanzar a una órbita superior, o emite energía para pasar a una órbita inferior. [10]
Imagen 6. Modelo de Bohr para el átomo de aluminio [16]
Referencias.
Escrito por:
Alejandro Pulido Zurera. (Diciembre,2022)
Marta Vera Pérez. (Diciembre,2022)
Estudiantes del Grado de Química de la Universidad de Córdoba.
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