Los modelos atómicos fueron una serie de ideas de grandes científicos que de alguna manera intentaban explicar la forma de la materia en su estado mas fundamental y primigenio. Aunque fue una teoría que se desarrolló con la constante investigación y el aporte de varios, los modelos atómicos no dejan de ser, aún para nuestros tiempos,un misterio “casi” sin resolver.

Las primeras ideas del átomo, el atomismo y el primer modelo atómico

El primer modelo atómico surge en Grecia en los siglos IV y V A.C por el filósofo Leucipo y su discípulo Demócrito. A este último es el que se le considera el verdadero artífice del concepto inicial del átomo.

El modelo atómico de Demócrito (450 a. C)

Demócrito pensaba que si cortabas una piedra a la mitad, y la seguías cortando sucesivamente, debías llegar a un punto en donde era imposible seguir cortandola, llegando a la verdadera forma de los constituyentes fundamentales de la piedra. De esta manera la palabra tomó forma y denominó a este constituyente fundamental “átomo” que en griego significa “que no se puede cortar” o dividir.

Si se ve desde el punto de vista de la época, esta no es una hipótesis del todo mal, incluso puede llegar a ser tan acertada como la de Anaxágoras en su momento. Sin embargo, estas ideas no serían muy bien recibidas por los filósofos de la época.

Todo este constructo filosófico sería llamado atomismo y nace además para explicar lo que la escuela Eleática deja en duda acerca de los cambios de las cosas (como se denominaba a la materia).

El atomismo no desacredita o refuta lo que la escuela eleática afirma, al contrario, esta verifíca sus preceptos pero también afirma lo que esta niega y tampoco pone en duda lo que es el ser y no ser, sino ambas cosas, solo que el ser no es efectivamente tal, esto es, espacio y vacío.

Escuela del Atomismo

Es así como Demócrito sienta las bases del atomismo y da un esbozo del primer modelo atómico de la historia, que es sepultado por la influencia de Aristóteles, quien creía otras cosas mas fantasiosas acerca del universo que lo rodeaba, como el éter por ejemplo.

El que desempolvará muchos siglos después las ideas de Demócrito es el famoso científico Jhon Dalton.

Los modelos atómicos modernos

Muchos siglos después de cristo, grandes científicos tratarían de develar los secretos que escondía la idea del átomo para postular sus modelos atómicos.

El primero de ellos se llamaría Jhon Dalton y su popular modelo de las bolas de billar que empezaría la carrera por iluminar los secretos que escondía la materia.

Los nombres de los modelos atómicos que han sido creados incluyen el nombre de su impulsor o descubridor. Entre esos descubridores se pueden mencionar, en orden cronológico, los siguientes:

  1. Demócrito
  2. Jhon Dalton
  3. Joseph Thomson
  4. Ernest Rutherford
  5. Niels Bohr y la corrección de Sommerfeld
  6. Chadwick
  7. Erwin Schrodingger

Para cada uno de estos modelos atómicos puede encontrar un artículo especializado en el, donde se detallan de manera muy metódica los modelos atómicos que cada científico impulsó y los experimentos que los llevaron a sacar tales conclusiones.

Modelo atómico de Dalton, el modelo de las bolas de billar

modelo del átomo de Dalton

Jhon Dalton en 1808 (apróximadamente) publicó lo que se convertiría en el principio de la química moderna y algunos de sus postulados siguen vigentes hasta la fecha, estos son:

  1. La materia se compone única y exclusivamente de átomos: Estos átomos son duros, indivisibles y cada átomo difería en tamaño en cada elemento.

  2. Los átomos son iguales en un mismo elementoCada átomo era diferente en cada elemento, sin embargo, los átomos de un mismo elemento eran iguales entre sí.

  3. Los átomos son indivisibles: Los átomos era la forma mas simple de la materia y esta estaba constituida única y exclusivamente por los átomos.
  4. Los compuestos tienen diferentes tipos de átomos: Cuando dos elementos se combinan entre sí, se forman átomos diferentes a los que lo constituyeron.
  5. Los átomos se combinan en proporciones definidas: A esto se le llamó la Ley de Las Proporciones Multiples y dice que los átomos se combinan en proporciones de números enteros y nunca en fracciones de este ya que el átomo es indivisible.

Inconsistencias del modelo atómico descrito por Dalton

Mas adelante, la historia y la ciencia comprobaron algunas inconsistencias graves en los postulados propuestos por Dalton, sin embargo, este modelo tuvo vigencia por mas de 80 años hasta que el científico J.J Thomson refutaría las ideas principales detrás de los postulados de Dalton.

Entre las inconsistencias del modelo de Dalton tenemos:

  • El átomo no es la forma mas pequeña de la materia, los átomos están compuestos de partículas mas pequeñas
  • Se llegó a demostrar algunos años luego que el agua estaba formada por dos moléculas de hidrógeno y una de oxígeno

Modelo atómico de Thomson, el modelo del pan de pasas

Desarrollado en 1906 por el científico británico J.J Thomson en el laboratorio de Cavendish, luego de descubrir una nueva partícula con carga negativa que denominó “electrón” propuso un nuevo modelo mas consistente con sus experimentos.

El experimento de los rayos catódicos

El experimento de los rayos catódicos fue un experimento realizado por J.J Thomson y que gracias a el logró encontrar las partículas con carga eléctrica negativa que luego de algunos años fué denominado electrón.

Este experimento usaba un tubo de vacío conectado a dos terminales de corriente, dentro del tubo se hacían pasar rayos que eran desviados por dos placas, el ánodo y el cátodo, estas placas producían un campo eléctrico que desviaba los rayos.

Al ver esto Thomson concluyó que los rayos debían estar compuestos de una partícula nunca antes descubierta. Este experimento le valió el premio nobel de física.

Si quieres saber mas del experimento de los rayos catódicos de Thomson, no dudes en consultar nuestro artículo sobre el modelo atómico de thomson.

El pan de pasas de Thomson

En el modelo propuesto por Thomson, los electrones se encuentran incrustados como pasas en el pan, y el pan en este caso lo representa el protón que es la partícula central y principal del átomo. Sin embargo el protón no se había descubierto para el momento en que Thomson postuló su modelo atómico, el protón fue descubierto mas adelante por Rutherford en el experimento de la lámina de oro.

Thomson denominó a esta masa que aglutinaba a los electrones en el centro como “una carga positiva”.

Modelo atómico de Rutherford, el modelo atómico planetario

Luego de Thomson, Rutherford investigó mas a fondo a las partículas positivas que eran casi la totalidad del átomo según Thomson.

Mediante un experimento que luego que convirtió en hito llamado “el experimento de la lámina de oro” pudo observar como al bombardear una pequeña lámina de oro con partículas alfa, estas se desviaban en ángulos casi imposibles.

Gracias a este experimento, Rutherford acabó por descubrir el núcleo del átomo, que dijo que estaba compuesto por protones, y los electrones no se hayan incrustados en el centro con una masa de carga positiva, sino que estos se mueven alrededor del núcleo en un movimiento errático.

Esta fue la primera vez que se separa el átomo en un núcleo y corteza, además de esto, Rutherford también postuló que el átomo esta casi vacío y los electrones están muy lejos del núcleo.

Aquí tenemos un applet cortesía de la universidad de colorado donde se puede observar las diferencias entre el modelo de Rutherford con sus antecesores.

Modelo atómico de Bohr, el modelo atómico cuántico

Un poco antes del boom que representó la física cuántica, en 1913 el físico danés Neils Bohr realizó cálculos impresionantes que maravillaron a los científicos de la época.

Bohr, tomando las ideas expuestas por albert Einstein y su trabajo del efecto fotoeléctrico, propuso ciertos postulados que ayudaron a la naciente mecánica ondulatoria de Schrodingger.

Estos postulados desmienten a los que propuso Rutherford y sientan nuevas bases para la teoría atómica, estos son:

  1. El electrón se mueve en órbitas bien definidas alrededor del núcleo, sin embargo, no todas las órbitas están permitidas
  2. Los átomos se encuentran girando alrededor del núcleo y las órbitas son constantes.
  3. Al bombardear el átomo con energía, el electrón puede absorber la energía y saltar de una órbita menor a una mayor, quedando el átomo en un estado excitado.
  4. El electrón al pasar de una órbita mayor a una menor, este libera energía en forma de fotón.
  5. No existen espacios intermedios entre cada órbita, esto debido a que estamos hablando de espacio cuantizado.

El modelo atómico de Sommerfeld

El éxito del modelo de Bohr fue impresionante, la concordancia de los experimentos con las bases teóricas fue simplemente abrumador para la comunidad científica, sin embargo, Bohr acentuó la naturaleza misteriosa de los postulados sobre los postulados en que se basa el modelo.

En 1916, Wilson y Sommerfeld arrojaron muchas luces sobre las bases cuánticas en las que se basaba el incipiente modelo atómico de Bohr basándose en la teoría de la relatividad de Einstein.

Este conjunto de reglas, llamadas las reglas de cuantización de Wilson y Sommerfeld, hizo un conjunto de modificaciones al modelo atómico de Bohr, las cuales son:

  • Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas elípticas o circulares
  • El electrón tiene una carga eléctrica muy pequeña
  • A partir del segundo nivel energético, existen mas niveles consecuentes en el mismo nivel

El Neutrón y el modelo atómico de Chadwick

Aunque este modelo atómico no vino sino después del modelo de Schrodinger(el modelo atómico actual), Chadwick ayudó a la construcción del modelo de Schrodinger pudiese ser consecuente con algunos fenómenos que seguían intrigando a los científicos, como la radiación.

En 1932, Chadwick publica su trabajo llamado “La existencia del Neutrón” Y en 1934, otros científicos determinaron que el Neutrón era una partícula elemental y no era una combinación del protón o del electrón.

Chadwick determina que el Neutrón forma parte del núcleo del átomo junto con el protón, además de esto, establece que la cantidad de protones en el núcleo es, usualmente, igual a la cantidad de Neutrones.

Sin embargo, esto no es del todo cierto. Los elementos con diferente número de protones y neutrones se llaman isótopos de ese elemento y la mayoría de los elementos tienen uno o dos isótopos, algunos tienen muchos mas isótopos.

Modelo atómico de Schrodinger, el modelo atómico actual

El modelo atómico actual es el modelo mecánico-cuántico de Erwin Scrodingger, el cual es muy complejo para explicarlo formalmente en pocas líneas, pero en resumen, este modelo, al contrario de las ideas de Bohr, no habla de órbitas (como la de los planetas) sino de orbitales.

Debido a que este modelo no es determinista como los anteriores sino de naturaleza azarosa, un orbital es la probabilidad mas alta de encontrar a un electrón en una región del espacio acotada.

Las ecuaciones que implican este modelo son tan complejas que su solución solo está hecha para el átomo mas sencillo, el de hidrógeno, para los demás elementos de la tabla periódica las soluciones son aproximadas.

A pesar de esto, el modelo de Schrodingger es el que mas se acerca a las observaciones experimentales.

Para saber mas acerca de los modelos atómicos, puedes hacer click en los enlaces que te dejamos a lo largo del post para obtener información mas detallada y precisa de cada modelo y los experimentos y observaciones que los llevaron a sus conclusiones, que erradas o no, sirvieron de mucho para poder tener los modelos atómicos mas acertados.

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