Evolución del Modelo Atómico: De la Antigüedad a la Física Moderna

La Evolución del Concepto de Átomo: Un Viaje a Través de la Historia

Aristóteles y los Cuatro Elementos

Aristóteles postuló la existencia de cuatro elementos fundamentales: tierra, aire, agua y fuego. Estos, combinados en diversas proporciones, constituían todas las sustancias presentes en la Tierra. Además, para explicar la estabilidad de los astros, introdujo un quinto elemento denominado Éter o quintaesencia.

Leucipo, Demócrito y la Idea del Átomo

Leucipo y Demócrito propusieron una idea revolucionaria: al dividir sucesivamente un trozo de materia, se llegaría a un límite indivisible. Demócrito nombró a estas partículas indivisibles átomos (que significa "sin partes").

Dalton y la Teoría Atómica Moderna

John Dalton explicó por qué las sustancias elementales, como el cobre, son indecomponibles: están formadas por átomos idénticos e indivisibles. Según su teoría, los compuestos sí se pueden descomponer porque están formados por átomos diferentes, como el óxido de cobre.

La teoría atómica de Dalton se basa en los siguientes postulados:

• La materia está compuesta por partículas muy pequeñas, esféricas e indivisibles llamadas átomos.
• Todos los átomos de un mismo elemento químico son idénticos: poseen igual masa, tamaño y propiedades. (Nota: Este postulado se modificó posteriormente con el descubrimiento de los isótopos).
• Los átomos de diferentes elementos químicos difieren en masa, tamaño y propiedades.
• Los compuestos químicos se forman por la unión de átomos de distintos elementos en una proporción fija y constante.
• En las reacciones químicas, los átomos no se crean ni se destruyen, solo se reorganizan. Por lo tanto, la masa total debe permanecer constante.

J.J. Thomson y el Descubrimiento del Electrón

J.J. Thomson desvió los rayos catódicos en una pantalla fluorescente utilizando un imán y placas cargadas eléctricamente. Concluyó que estos rayos estaban compuestos por partículas diminutas, los electrones, que formaban parte de los átomos del cátodo metálico. La masa de los electrones era significativamente menor que la del átomo en su conjunto. Este experimento llevó a la conclusión de que los átomos estaban constituidos por cargas positivas y negativas (electrones) distribuidas de tal manera que se compensaban entre sí.

Rutherford y el Modelo Nuclear del Átomo

Ernest Rutherford utilizó partículas α (alfa), de carga positiva, como proyectiles para investigar la estructura interna de los átomos.

El experimento de Rutherford reveló que el átomo se compone de dos partes principales: el núcleo y la corteza:

• Núcleo: Contiene partículas positivas (protones) y concentra casi toda la masa del átomo. La carga del protón es igual a la del electrón, pero de signo opuesto.
• Corteza: Los electrones giran en diferentes órbitas alrededor del núcleo, que se ubica en el centro.
• El radio del núcleo es aproximadamente 1.000.000 veces menor que el radio atómico, lo que implica que el átomo está, en su mayor parte, vacío.

Chadwick y el Descubrimiento del Neutrón

En 1932, Chadwick descubrió los neutrones, partículas sin carga pero con masa. Los neutrones son ligeramente más pesados que los protones. La masa conjunta de protones y neutrones es mucho mayor que la de los electrones.

Bohr y el Modelo Atómico Cuantizado

Niels Bohr propuso que los electrones en la corteza atómica solo podían ocupar órbitas a distancias específicas del núcleo. Estas órbitas poseían niveles de energía definidos y un número máximo de electrones, dado por la fórmula 2n², donde 'n' representa el número de la órbita o nivel (n = 1, 2, 3...). Bohr sugirió que las líneas en los espectros discontinuos se originan cuando un electrón transita de una órbita más externa (mayor energía) a una más interna (menor energía), sin estados intermedios posibles.