¿Cómo se imaginaron el átomo los primeros físicos?
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¿Cómo se imaginaron el átomo los primeros físicos?

Como no se ha visto nunca un átomo, solamente puede imaginarse modelos de su estructura basándose en las propiedades que se desprenden indirectamente en una serie de observaciones. ¿Cuál fue la forma que imaginaron los primeros físicos para el átomo?

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El concepto del átomo se remonta a la más lejana antigüedad. Al principio, era más bien un concepto filosófico y científico.

Aunque los investigadores de los siglos XVII y XVIII se empeñaron en introducir el átomo en los razonamientos científicos, en realidad, hasta principios del siglo XIX no se hizo necesaria la hipótesis atómica para explicar los fenómenos observados.

La noción de átomo apareció gracias a las investigaciones hechas en diversos campos, investigaciones debidas a químicos como Dalton y Lavoisier, o a físicos que consagraron su trabajo a diversos estudios sobre el comportamiento de los gases, o incluso a las investigaciones efectuadas por Faraday y Thomson, por ejemplo, en electricidad.

El modelo de Thomson

En sus estudios, Thomson adivinó la existencia de una partícula menor que la de átomo, cuya existencia demostró en 1897 y, posteriormente, se la llamó electrón.

Enseguida, se supuso que el electrón que acaba de descubrir era una parte del átomo, que hasta entonces se creía indivisible.

Y como el comportamiento de los átomos parecía indicar que eran eléctricamente neutros, se dedujo que el átomo, en su estado normal, contenía una carga positiva y una carga negativa idénticas.

Thomson propuso entonces un nuevo modelo de átomo, compuesto de una esfera difusa de electricidad positiva, en el interior de la cual se encontrarían los electrones.

Modelo de Thomson Modelo de Thomson

Demostró que un sistema semejante sería la de si los electrones se repartían de tal manera que ocuparan en los vértices de diversas figuras geométricas un alto grado de simetría.

En cuanto al número de electrones de un átomo, se podía deducir (por las investigaciones hechas sobre el comportamiento de diversas sustancias sometidas a la acción de los rayos catódicos o rayos X, que se acaban de descubrir), que debía de ser del mismo orden de magnitud que el peso atómico.

El modelo de Rutherford

Pero en 1910, Rutherford demostró, con su experimento de difusión, que el átomo de Thomson no se ceñía a la realidad.

Rutherford estableció la existencia de los núcleos al estudiar la difusión de las partículas alfa a través de una lámina de oro muy delgada. Las partículas que incidían en un cristal de centelleo, colocado delante del microscopio, emitían un destello.

La prueba permitió darse cuenta de que la carga positiva ocupaba un volumen muy reducido, puesto que las partículas alfa positivas eran desviadas fuertemente por la repulsión eléctrica estática.

 

En el átomo ideado por Thomson, en que la carga positiva por unidad de volumen era pequeña, esto no podía producirse.

El modelo de átomo de Rutherford se compuso por un núcleo positivo muy pequeño, en el cual está concentrada casi toda la masa del átomo.

Un enjambre de electrones gravita alrededor del núcleo siguiendo trayectorias circulares o elípticas. El radio del núcleo es, aproximadamente, una diezmilésima parte del radio del átomo.

El modelo de Bohr

Sin embargo el modelo de Rutherford presentaba graves defectos. Según las leyes de la electrodinámica clásica, el electrón tiene que irradiar energía de manera continua y acabar absorbido por el núcleo.

Ahora bien, el espectro del hidrógeno no corroboraba este fenómeno. En vista de este desacuerdo, Bohr decidió romper con los principios de la física clásica admitiendo la existencia de una serie de órbitas en un estado estacionario, en las cuales los electrones podrían gravitar sin perder la energía potencial que poseían por estar en el campo eléctrico del núcleo.

 Modelo de Bohr Modelo de Bohr

A continuación, Bohr admitió que las rayas espectrales aparecían en el momento en que los electrones pasaban de un estado a otro. Entonces se pudieron identificar los términos espectrales con la energía atribuida a las distintas órbitas.

Bohr supuso que el momento de la cantidad de movimiento en el electrón en su trayectoria era proporcional a un número entero (n, o número cuántico principal) que definía la órbita del electrón.

Estas órbitas eran circulares, sus radios variaban en función de la energía, la cual era tanto mayor cuanto más elevado era el número n. Sommerfeld generalizó esta teoría introduciendo las órbitas elípticas.

Para avanzar en el campo atómico y acercarse al modelo del átomo actual, todavía era preciso servirse de una idea nueva e introducirla en la discusión. Esto trajo consigo una complicación considerable de la teoría, los científicos se vieron obligados a abandonar la idea de representar un modelo atómico.

Así se avanzó en el campo de la mecánica ondulatoria, donde se abandonaron las ideas simplificadoras de las órbitas de los electrones y fueron reemplazadas por la idea de una distribución de probabilidad de los electrones en el espacio que rodea al núcleo: una nube electrónica llamada orbital donde puede hallarse esta escurridiza partícula, y que establece la base de la idea actual de átomo.

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