1. Partículasfundamentales y modelos del atómicos
La concepción del átomo que se ha tenido a lo largo de la
historia ha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados
en el campo de la física y la química
Hoy en día, el átomo es un constituyente de
la materia ordinaria, con propiedades químicas bien definidas,
formado a su vez por constituyentes más elementales .
Cada elemento químico está formado por átomos del mismo tipo
, y que no es posible dividir mediante procesos químicos.
Actualmente se conoce que el átomo está compuesto por
un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa,
rodeado de una nube de electrones. El núcleo está formado
por los protones, con carga positiva, y por neutrones,
eléctricamente neutros.
Si bien hoy en día todas las características anteriores de la
constitución atómica son bastante conocidas y aceptadas, a
través de la historia han surgido diversos modelos que han
intentado explicar la estructura del átomo.
A continuación veremos algunos de los modelos atómicos
propuestos por los científicos , que indiscutiblemente van unido
al descubrimiento de las partículas fundamentales y
justifican los estudios realizados en los fenómenos eléctricos.
En este momento nos vamos a centrar en las partículas
fundamentales y sus modelos.
Descubrimiento de las partículas fundamentales
Descubrimiento de los electrones
En 1897, el físico británico J. J. Thomson realizó experiencias en
tubos de descarga de gases, que eran tubos de vidrio que
contenían un gas a muy baja presión y un polo positivo (ánodo)
y otro negativo (cátodo) por donde se hacía pasar una corriente
eléctrica con un elevado voltaje.
Thomson observó que se emitían unos rayos desde el polo
negativo hacia el positivo, los llamó rayos catódicos.
Al estudiar las partículas que formaban estos rayos se observó
que eran las mismas siempre, cualquiera que fuese el gas del
interior del tubo. Por ello se dedujo que en el interior de todos
los átomos existen una ó más partículas con carga negativa y se
les
dio
el
nombre
de electrones.
Es
la primera partícula subatómica que se detecta.
El descubrimiento del protón
El
físico
alemán E.
Goldstein en 1886 realizó
algunos
2. experimentos con un tubo de rayos catódicos con el cátodo
perforado. Observó unos rayos que atravesaban al cátodo en
sentido contrario a los rayos catódicos. Recibieron el nombre de
rayos canales.
El estudio de estos rayos determinó que estaban formados por
partículas de carga positiva y que tenían una masa distinta
según cual fuera el gas que estaba encerrado en el tubo. Esto
aclaró que las partículas salían del seno del gas y no del
electrodo positivo.
Al experimentar con hidrógeno se consiguió aislar la partícula
elemental positiva o protón, cuya carga es la misma que la del
electrón pero positiva y su masa es 1837 veces mayor.
Descubrimiento del neutrón
Mediante diversos experimentos se comprobó que la masa de
protones y electrones no coincidía con la masa total del átomo;
por tanto, el físico E. Rutherford supuso que tenía que haber
otro tipo de partícula subatómica en el interior de los átomos.
Estas partículas se descubrieron en 1932 por el físico J.
Chadwick. Al no tener carga eléctrica recibieron el nombre
de neutrones. El hecho de no tener carga eléctrica hizo muy
difícil su descubrimiento.
Los neutrones son partículas sin carga y de masa algo mayor
que la masa de un protón.
Modelos atómicos
Modelo de Dalton
En 1803 el químico inglés John Dalton propone una nueva
teoría sobre la constitución de la materia. Según Dalton toda la
materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y
los compuestos. Los elementos estarían constituidos por
unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton
denominó átomos. Los compuestos se constituirían de
moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos
en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton
seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas
indivisibles.
Una vez aceptada la teoría atómica de la materia, los
fenómenos de electrización y electrólisis pusieron de manifiesto,
por un lado, la naturaleza eléctrica de la materia y, por otro,
que el átomo era divisible, es decir, que estaba formado por
partículas más pequeñas que el propio átomo. Los fenómenos
eléctricos son una manifestación de su carga eléctrica.
3. El Modelo de Thomson.
Al ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés
J.J.Thomson (descubrió el electrón)propuso, en 1904, que la
mayor parte de la masa del átomo correspondería a la carga
positiva, que ocuparía la mayor parte del volumen atómico.
Thomson imaginó el átomo como una especie de esfera positiva
continua en la que se encuentran incrustados los electrones,
más o menos como las uvas pasas en un pudin. El conjunto era
eléctricamente neutro.
Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de
fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente,
el descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos
llevado a cabo por Rutherford demostraron la inexactitud de
tales ideas.
El Modelo de Rutherford.
Basado en los resultados de su trabajo que demostró la
existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la
totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo
central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones
giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos
poseen una masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa.
La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutralizan
entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro.
El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el
movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de
energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas
en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin
embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto
por su discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del
núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como el
padre de la era nuclear.
