La Evolución de los Modelos Atómicos: Un Viaje por la Física Cuántica

Modelo Atómico de Thomson

Thomson partió de la base de que la materia era eléctricamente neutra, densa y sin cavidades. Su modelo explicaba lo siguiente:

• Un átomo puede perder o ganar electrones; si los gana, adquiere carga negativa y si los pierde, positiva.
• Los cuerpos de diferente signo se atraen y los del mismo signo se repelen.

La Experiencia de la Lámina de Oro

Geiger y Marsden, junto con Rutherford, realizaron un experimento crucial. Las partículas se desvían al pasar cerca del núcleo; todas siguen su trayectoria excepto aquellas que chocan directamente con otro núcleo. Este experimento demostró que el modelo de Thomson no era correcto, ya que no solo había electrones, sino también protones.

Modelo Atómico de Rutherford

Rutherford afirmaba que en el núcleo se concentraba la carga positiva del átomo y que, alrededor de este, los electrones giraban.

Los Espectros Atómicos

El espectro de una radiación es el conjunto de las radiaciones simples que la forman. Para obtener el espectro, hay que hacer pasar la radiación deseada a través de un prisma de vidrio o cuarzo. En el aire, todas las radiaciones simples se mueven a la misma velocidad, pero al cambiar el medio, la velocidad de cada una varía.

Todos los materiales, al calentarlos, emiten radiación, lo cual se estudia en el espectro de emisión. Por otro lado, el espectro de absorción es aquel en el que se estudian las radiaciones que un material absorbe.

Teoría Cuántica de la Luz

Max Planck estudió la radiación que emitían los cuerpos calentados. Decía que:

• Cuando un cuerpo se calienta, emite energía discontinua en forma de radiación electromagnética.
• La radiación electromagnética consiste en paquetes de energía denominados fotones.
• La energía de una radiación depende de sus fotones: .
• La intensidad de una radiación se determina por el número de fotones.

Modelo Atómico de Bohr

En 1913, el danés Niels Bohr enunció un modelo atómico que explicaba los espectros atómicos y la cuantización de la energía. Se apoyó principalmente en la cuantización de la energía y también en la física clásica. Decía que:

• Los átomos están formados por un núcleo donde se encuentran los protones y por órbitas donde los electrones giran sin emitir energía.
• No todas las órbitas están permitidas; deben cumplir: .
• En cada órbita, el electrón tiene una energía: (donde 'a' y 'b' son constantes y 'n' es el número cuántico de la órbita).
• Explicaba por qué los espectros solo muestran determinadas líneas. El espectro de un átomo sirve para identificar el elemento al que pertenece.
• Para cambiar de órbita, el electrón debe absorber o perder energía (descender = perder, subir = ganar).

El Modelo Mecanocuántico del Átomo

Inventado por Erwin Schrödinger, este modelo se basa en varios principios:

• El Principio de la dualidad onda-corpúsculo establece que, para que una órbita sea estable, debe tener valores definidos y no aleatorios.
• El Principio de Incertidumbre de Heisenberg dice que es imposible conocer simultáneamente la posición y el momento lineal del electrón; solo se puede hablar de probabilidades.
• La Ecuación de Schrödinger es una función matemática que permite conocer la probabilidad de encontrar el electrón en un determinado sitio del espacio.

El Efecto Fotoeléctrico

Planck marcó el inicio de la física cuántica. Einstein explicó el efecto fotoeléctrico como un fenómeno que consiste en la producción de corriente eléctrica por parte de un metal cuando la luz incide sobre él.