Evolución de los Modelos Atómicos: Descubrimientos Fundamentales de Rutherford, Millikan y Chadwick

El Modelo Atómico de Rutherford: Estructura y Limitaciones

Esto le condujo a proponer en 1911 un nuevo modelo atómico en el que se afirmaba que los átomos estaban constituidos por dos zonas bien diferenciadas:

• Una de carga positiva con el 99,9% de la masa muy concentrada y, por tanto, de gran densidad, a la que llamó núcleo.
• Otra rodeando al núcleo, a la que llamó corteza, donde estaban los electrones con carga negativa girando alrededor del núcleo.

Fallos del Modelo de Rutherford

Sin embargo, el modelo de Rutherford presentaba fallos significativos:

• Según la teoría clásica del electromagnetismo, una partícula eléctrica acelerada emite energía. El electrón, al girar en torno al núcleo, está sometido a una aceleración centrípeta, por lo que irradiaría energía, perdería velocidad y, finalmente, caería al núcleo, desestabilizando el átomo. Pero, dado que el átomo es de hecho estable, los fenómenos no pueden ocurrir según lo predicho por el modelo de Rutherford.

Componentes del Átomo

El Núcleo Atómico: Composición y Estabilidad

Está formado por protones y neutrones (denominados nucleones) que se mantienen unidos por medio de la interacción nuclear fuerte, la cual permite que el núcleo sea estable, a pesar de que los protones se repelen entre sí (como los polos iguales de dos imanes). La cantidad de protones en el núcleo determina el elemento químico al que pertenece. Los núcleos atómicos con el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones, se denominan isótopos; por esta razón, átomos de un mismo elemento pueden tener masas diferentes.

La Nube de Electrones (Corteza Atómica): Región Electrónica

Se denomina nube de electrones o nube atómica o corteza atómica a la parte externa de un átomo, región que rodea al núcleo atómico, y en la cual orbitan los electrones. Los electrones poseen carga eléctrica negativa y están unidos al núcleo del átomo por la interacción electromagnética.

Experimentos Clave en la Química Atómica

El Experimento de la Gota de Aceite de Millikan: Medición de la Carga del Electrón

Se denomina experimento de la gota de aceite al experimento clásico realizado en 1909 por el físico estadounidense Robert Millikan, que le permitió medir la carga del electrón.

El experimento consiste en introducir en un gas gotitas de aceite de un radio del orden de un micrómetro. Estas gotitas caen muy lentamente, con movimiento uniforme, con su peso compensado por la viscosidad del medio. Este tipo de movimiento viene regido por la ley de Stokes. Ahora bien, las gotas se cargan electrostáticamente al salir del atomizador, por lo que su movimiento de caída se altera fuertemente si se hace actuar un campo eléctrico vertical. Ajustando convenientemente el campo, puede lograrse que la gota permanezca en suspensión.

El Neutrón y el Modelo Atómico de Chadwick: Completando la Estructura Atómica

El descubrimiento de los neutrones fue realizado en 1932 por James Chadwick. La dificultad de su hallazgo se debía a que esta partícula carecía de carga eléctrica. Su descubrimiento resolvió el problema de la radiación alfa y supuso una mejora del modelo atómico de Rutherford, que quedó completado en los siguientes términos:

• Los átomos constan de núcleos muy pequeños y sumamente densos, rodeados de una nube de electrones a distancias relativamente grandes de los núcleos.
• Todos los núcleos contienen protones.
• Los núcleos de todos los átomos, con excepción de la forma más común de hidrógeno, también contienen neutrones.