Modelos Atómicos: De Rutherford a la Mecánica Cuántica

Modelo de Rutherford

El modelo de Rutherford se basa en la experiencia del bombardeo con partículas alfa de una lámina de oro. Explicó varios hechos basándose en sus experiencias:

1. La mayor parte de la masa y toda la carga positiva del átomo están concentradas en el núcleo. La mayor parte del átomo está vacío.
2. La carga positiva es diferente para cada átomo y es aproximadamente la mitad de la masa atómica del elemento.
3. Fuera del núcleo están los electrones, así el átomo es neutro.

Número Atómico

Es igual al número de protones que posee un átomo. En un átomo neutro, el número atómico coincide con el número de electrones.

Número Másico (A)

Es igual al número de protones más el número de neutrones.

Isótopo

Átomos con el mismo número de protones y diferente número másico.

Origen de la Teoría Cuántica

1. Radiación del cuerpo negro: Radiación electromagnética que emite un cuerpo cuando está a altas temperaturas. La energía se emite de forma discontinua.
   • Hipótesis de Planck: Los cuerpos emiten o absorben la energía en forma de porciones o "cuantos" de energía.
2. Efecto fotoeléctrico: Emisión de electrones de un metal cuando sobre él se hace incidir una radiación. Einstein propuso que la luz está constituida por una serie de partículas llamadas fotones.
   • Radiación electromagnética: Modo de transmisión de energía que se propaga en forma de ondas.
3. Espectros atómicos:
   • Espectros atómicos de emisión: Conjunto de radiaciones que emite el elemento en estado gaseoso cuando se le comunica suficiente energía.
   • Espectros atómicos de absorción: Conjunto de frecuencias que absorbe el elemento cuando se ilumina con la luz solar.
   • Espectro del Hidrógeno: Compuesto por una serie de bandas repartidas en las distintas zonas del espectro.

Modelo de Bohr

1. Primer postulado: El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares estables sin emitir energía.
2. Segundo postulado: Solo son posibles aquellas órbitas en las que el momento angular del electrón es múltiplo entero de h/2π.
3. Tercer postulado: El salto de un electrón de una órbita de mayor energía a otra de menor se hace acompañado de la emisión de un fotón.

Órbita

Línea que describe el electrón en su giro alrededor del núcleo.

Correcciones al Modelo de Bohr

• Sommerfeld: Además de órbitas circulares, los electrones también se pueden mover en órbitas elípticas (l = número cuántico secundario).
• Efecto Zeeman: (ml = número cuántico magnético, ms = número cuántico de espín).

Teoría de De Broglie

Toda partícula en movimiento lleva asociada una onda.

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

Es imposible determinar simultáneamente y con total exactitud la posición y la velocidad de un electrón.

Modelo Mecano-Cuántico

Basado en la dualidad onda-partícula, el principio de incertidumbre, y las ideas cuánticas de Schrödinger y Heisenberg. El electrón puede describirse mediante una función de onda y se puede calcular utilizando la ecuación de ondas de Schrödinger.

Orbital

Zona de máxima probabilidad de encontrar al electrón con una determinada energía.

Modelo Actual

La descripción que la mecánica cuántica hace del átomo consiste en el cálculo de las soluciones de la ecuación de Schrödinger. Las soluciones son unas funciones matemáticas llamadas funciones de onda que dependen de unas variables que solo pueden tomar determinados valores, son los llamados números cuánticos. Estos números determinan la energía del electrón, la forma y la orientación en el espacio de la zona donde con máxima probabilidad puede encontrarse.

Números Cuánticos

• n (número cuántico principal): Nivel de energía, energía del electrón y tamaño del orbital.
• l (número cuántico secundario o azimutal): Subnivel de energía y forma del orbital.
• ml (número cuántico magnético): Orientación del orbital en el espacio.
• ms (número cuántico de espín): Giro del electrón.