Evolución de los Modelos Atómicos y el Descubrimiento de Partículas Subatómicas

El descubrimiento del electrón

La primera evidencia de partículas subatómicas se obtuvo de los estudios de Thomson sobre la conductividad eléctrica de gases a bajas presiones. Los gases, frente a los voltajes elevados, se vuelven conductores. Cuando en un tubo de vidrio que contiene un gas se aplica un voltaje de varios miles de voltios, fluye una corriente eléctrica a través de él. El gas encerrado en el tubo emite unos rayos de luz que parten del polo negativo y se dirigen hacia el polo positivo, denominados rayos catódicos. Como consecuencia, se produjo el descubrimiento de una nueva partícula subatómica: el electrón.

El modelo atómico de Thomson

Según Thomson, los electrones se encontraban incrustados en una esfera de carga positiva. La carga positiva compensa la negativa, siendo el átomo eléctricamente neutro. Este modelo se denomina popularmente como el modelo de la sandía.

El experimento de Rutherford

Rutherford realizó en 1911 un experimento que trataba de comprobar la validez del modelo atómico de Thomson. Las partículas alfa, procedentes de un material radiactivo, se aceleran y se hacen incidir sobre una lámina de oro muy delgada. Las partículas alfa son unas partículas muy pequeñas, con una carga eléctrica positiva y con una masa 7.000 veces superior a la del electrón. Los resultados fueron los siguientes:

• La mayor parte de las partículas atravesaban la lámina de oro sin sufrir ninguna desviación.
• Muy pocas se desviaban un ángulo mayor de 10º.
• En rarísimas ocasiones, las partículas rebotaban.

Interpretación de Rutherford

La interpretación de Rutherford fue la siguiente: si el modelo atómico propuesto por Thomson fuera cierto, no se deberían observar desviaciones ni rebotes de las partículas incidentes; estas atravesarían limpiamente los átomos sin desviarse. Para que las partículas se desvíen, deben encontrar en su trayectoria una zona en la que se concentre carga de signo positivo cuya masa sea comparable o mayor a la de las partículas alfa. La zona en la que se concentra la masa y la carga positiva debería ser muy pequeña comparada con la totalidad del átomo. Los electrones orbitan en círculos alrededor del núcleo.

Isótopos y estructura nuclear

Los isótopos son átomos que tienen el mismo número atómico (Z) y diferente número másico (A); por tanto, poseen igual número de protones pero distinto número de neutrones.

• A (Número másico): Representa la suma de protones y neutrones.
• Z (Número atómico): Indica el número de protones (que en un átomo neutro es igual al número de electrones).

Radiactividad

La radiactividad es la emisión de energía por la desintegración de núcleos de átomos inestables.