Modelos Atómicos y Espectroscopía: Evolución y Conceptos Clave

Definiciones Fundamentales: Partícula, Molécula y Átomo

• Partícula: Porción de materia que puede obtenerse por métodos mecánicos como triturar, cortar, moler, entre otros.
• Molécula: Porción de materia que puede existir conservando las propiedades de la sustancia original y que no puede ser percibida a simple vista. Se obtienen por métodos físicos como la disolución o ebullición.
• Átomo: Porción más pequeña de materia con propiedades diferentes, que puede obtenerse con métodos químicos como el uso de radioactivos, electricidad, oxidación, etc.

Evolución de los Modelos Atómicos

Modelo Atómico de Dalton (1803-1807)

Dalton propuso que la materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, esféricas, indivisibles e indestructibles. Sus postulados clave son:

• Los átomos de un mismo elemento son idénticos en masa y propiedades.
• Átomos de diferentes elementos tienen diferentes propiedades.
• Los compuestos se forman al combinarse átomos de varios elementos en proporciones fijas.
• Los átomos son indivisibles y conservan sus propiedades en las reacciones químicas.

Modelo Atómico de Thomson (1897)

Thomson describió el átomo como una esfera de materia cargada positivamente con electrones (carga negativa) incrustados. La carga positiva se neutralizaba con la negativa, resultando en un átomo eléctricamente neutro.

Modelo Atómico de Rutherford

Rutherford, a través de experimentos con láminas delgadas de oro, propuso que:

• El núcleo atómico contiene cargas positivas (protones).
• Los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en órbitas circulares.
• En 1920, postuló la existencia de neutrones, partículas sin carga eléctrica en el núcleo.

Modelo Atómico de Bohr (1913)

Bohr, basándose en el modelo nuclear de Rutherford, propuso que:

• Al aumentar la distancia del electrón al núcleo, la energía del electrón en el nivel aumenta.
• Los átomos absorben energía al calentarse (se excitan).
• Cuando un electrón regresa a un nivel inferior, emite energía en forma de un cuanto de luz (fotón), perdiendo energía en forma de radiación.
• Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas circulares definidas, llamadas niveles de energía (n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).

Modelo Atómico de Sommerfeld

Sommerfeld sugirió que los electrones, al tener el mismo tipo de carga, forman campos magnéticos. Observó que las líneas de los espectros elementales estaban formadas por otras más finas, que constituían subniveles de energía. Concluyó que dentro de un mismo nivel energético existían subniveles.

Modelo Atómico de Schrödinger

Schrödinger desarrolló una ecuación de onda para medir la amplitud de la onda asociada al electrón. La función de onda depende de los números cuánticos, que describen el estado del electrón y cuantifican sus propiedades:

• Número cuántico principal (n): Relacionado con la energía del electrón, indica los niveles energéticos.
• Número cuántico secundario (l): Designa la forma del orbital e indica los subniveles energéticos.
• Número cuántico magnético (m): Representa las orientaciones que pueden asumir los diferentes orbitales.
• Número cuántico de espín (s): Representa el movimiento del electrón y el tipo de rotación sobre su eje.

Modelo Atómico de la Mecánica Cuántica

Erwin Schrödinger, basándose en la mecánica ondulatoria, desarrolló una fórmula matemática llamada ecuación de onda. Los puntos clave son:

• La función de onda depende de los valores de los números cuánticos para describir el estado del electrón y los estados energéticos.
• Número cuántico principal: Indica los niveles energéticos.
• Número cuántico secundario: Indica los subniveles energéticos.
• Número cuántico magnético: Representa los orbitales.
• Número cuántico de espín: Representa el movimiento del electrón.

Espectros Atómicos

• Espectro de emisión: Se debe a las radiaciones emitidas por un electrón.
• Espectro de absorción: Se produce cuando a un gas se le suministra energía.

Espectro Electromagnético

• Es la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe una sustancia.
• Se extiende desde la radiación de menor longitud de onda (gamma) hasta la de mayor longitud de onda (radio).

Definición: Los átomos son capaces de absorber o emitir radiaciones electromagnéticas al ser estimulados. El instrumento utilizado para medir las propiedades de la luz es el espectroscopio.