Descubriendo el Átomo: Un Viaje por su Estructura, Partículas y Modelos Históricos

Orígenes y Primeros Modelos Atómicos

Demócrito creía que existía una partícula que ya no podía dividirse más y la llamó átomo. Su doctrina fue el Atomismo.

La Teoría Atómica de Dalton

La Teoría Atómica de Dalton afirma que:

• Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos.
• Los átomos de un mismo elemento son idénticos en masa y propiedades.
• Los átomos de elementos diferentes se unen en proporciones fijas y sencillas para formar compuestos.

La Naturaleza Discontinua de la Materia

El fenómeno de la atracción electrostática demuestra la existencia de dos tipos de cargas. La unidad de carga eléctrica es el culombio (C).

Descubrimiento de Partículas Subatómicas

Descubrimiento del Electrón

El electrón fue descubierto mediante experimentos con rayos catódicos, que mostraron que:

• Los rayos se propagaban en línea recta y poseían masa.
• Se desviaban hacia el polo positivo, indicando una carga negativa.

Descubrimiento del Protón

El protón es una partícula con carga igual en magnitud a la del electrón, pero positiva, y con una masa aproximadamente 2000 veces mayor.

Características Fundamentales del Átomo

Con los nuevos descubrimientos, se estableció que:

• El átomo no es indivisible.
• Los electrones son partículas subatómicas.
• La mayor parte de la masa del átomo reside en los protones (y posteriormente, neutrones).
• El átomo es eléctricamente neutro en su estado fundamental.

Tipos de Radiación

• Radiación Alfa (α): Partículas con carga positiva y gran masa. Son emitidas a gran velocidad, pero tienen poco poder de penetración.
• Radiación Beta (β): Partículas con carga negativa (electrones o positrones) y menor masa. Poseen mayor poder de penetración que las alfa.
• Radiación Gamma (γ): Ondas electromagnéticas de alta energía sin masa ni carga. Tienen el mayor poder de penetración.

Modelos Atómicos y Estructura Interna

Modelo Atómico de Thomson

J.J. Thomson supuso que el átomo poseía una estructura interna. Imaginó el átomo como una esfera de carga positiva en la que los electrones (de carga negativa) estaban incrustados, similar a un "pudín de pasas".

Concepto de Ion

Un ion es un átomo o grupo de átomos que ha ganado o perdido electrones, adquiriendo así una carga eléctrica neta.

• Catión: Ion con carga positiva, formado cuando un átomo pierde electrones.
• Anión: Ion con carga negativa, formado cuando un átomo gana electrones.

Modelo Atómico de Rutherford

Ernest Rutherford ideó un modelo atómico basado en su famoso experimento de la lámina de oro. Los resultados clave fueron:

• Casi todas las partículas alfa atravesaban la lámina sin desviarse.
• Algunas partículas se desviaban en ángulos pequeños.
• Muy pocas partículas rebotaban, indicando un choque directo con una masa densa y positiva.

La estructura atómica propuesta por Rutherford incluía:

• Un núcleo central, pequeño y denso, con carga positiva (donde residen protones y neutrones).
• Electrones con carga negativa, orbitando alrededor del núcleo en una vasta corteza.

Descubrimiento del Neutrón

El neutrón fue descubierto posteriormente (por Chadwick), postulándose su existencia para explicar la masa atómica y la estabilidad nuclear, ya que debían existir otras partículas de masa similar a los protones pero sin carga eléctrica.

Conceptos Fundamentales del Átomo

Número Atómico (Z)

El número atómico (Z) es el número de protones presentes en el núcleo de un átomo. Define la identidad química de un elemento.

Número Másico (A)

El número másico (A) es la suma del número de protones y neutrones en el núcleo de un átomo.

Isótopos

Los isótopos son átomos de un mismo elemento (es decir, con el mismo número atómico Z), pero con diferente número de neutrones y, por lo tanto, diferente número másico A.

Masa Atómica Relativa

La masa atómica relativa de un elemento se define en relación con la doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12 (¹²C/12 u.m.a.).

Espectro Atómico

Un espectro atómico es un registro de la energía (en forma de radiación electromagnética) que las sustancias absorben o emiten, característico de cada elemento.

Configuración Electrónica

La configuración electrónica es la distribución de los electrones de un átomo en sus diferentes niveles, subniveles y orbitales energéticos.