Evolución Histórica de los Modelos Atómicos

Postulados de Dalton

• Toda materia está formada por partículas pequeñísimas e indivisibles llamadas átomos.
• Los átomos no son todos iguales (diferente volumen y masa).
• Los átomos de un elemento químico son idénticos entre sí, pero diferentes a los de otros elementos (hay tantos átomos como elementos químicos).
• Los átomos se combinan unos con otros para formar compuestos.

Partículas Elementales

• Electrones: Carga eléctrica negativa (1,6 × 10^-19 C).
• Protones: Misma carga que los electrones, pero positiva.
• Neutrones: Prácticamente la misma masa que el protón y sin carga eléctrica.

Equilibrio de Cargas en el Átomo

En cada átomo debe haber el mismo número de protones que electrones para que la materia sea eléctricamente neutra.

Modelo Atómico de Thomson

Los átomos estaban formados por esferas positivas en las que estaban incrustados el número preciso de electrones para compensar la carga eléctrica.

Limitaciones del Modelo de Thomson

Este modelo no explicaba por qué muchos átomos desprenden electrones con tanta facilidad.

Modelo Atómico de Rutherford

Experimento de Rutherford: Bombardeo de Láminas de Oro

Rutherford bombardeó finísimas láminas de oro con partículas alfa, observando los siguientes resultados:

• La mayoría de las partículas atravesaron la lámina sin desviación.
• Unas pocas partículas fueron desviadas al llegar a la lámina.
• Algunas partículas rebotaron.

Deducciones del Experimento

De estos resultados, se dedujo lo siguiente:

• Los átomos no son macizos; están prácticamente vacíos.
• En el centro del átomo existe una zona muy pequeña, denominada núcleo, donde se encuentran los protones (p) y neutrones (n). Alrededor de este núcleo giran los electrones (e), en el mismo número que los protones en el núcleo.

Características del Modelo de Rutherford

• Prácticamente toda la masa del átomo se concentra en el núcleo.
• Las órbitas de los electrones alrededor del núcleo son circulares.
• Cualquier órbita está permitida (es decir, cualquier radio).
• En cada órbita puede haber cualquier número de electrones.

Inconsistencias del Modelo de Rutherford

El modelo de Rutherford presentaba una inconsistencia importante: según la teoría electromagnética clásica, cualquier carga eléctrica que gira debería perder energía continuamente. Esto implicaría que los electrones, al girar alrededor del núcleo, terminarían precipitándose sobre él, lo cual no ocurre en la realidad.

Modelo Atómico de Bohr

Espectros Atómicos

• Emisión: Conjunto de ondas electromagnéticas emitidas por los átomos de un elemento cuando se encuentran a cierta temperatura. Estos espectros son discontinuos.
• Absorción: Conjunto de ondas electromagnéticas absorbidas por los átomos de un elemento. Estos espectros también son discontinuos.

Postulados del Modelo de Bohr

• Los electrones solo pueden existir en unas órbitas específicas y permitidas, con energías definidas.
• A cada órbita le corresponde una energía específica, y los electrones en estas órbitas no irradian ni absorben energía (son estacionarios).
• Los electrones pueden pasar de unas órbitas permitidas a otras. Si un electrón salta a una órbita de menor energía (interna), emite un fotón con una energía igual a la diferencia de energía entre las órbitas (E = E_final - E_inicial). Si salta a una órbita de mayor energía (externa), absorbe un fotón.

Limitaciones del Modelo de Bohr

Una de las limitaciones del modelo de Bohr es que no podía explicar por qué los espectros atómicos (rayas espectrales) se desdoblan en rayas muy próximas entre sí cuando se observan con mayor resolución (efecto Zeeman y Stark).