Qué es un modelo atómico
Este término hace referencia a las diferentes representaciones gráficas que pueden tener tanto las estructuras como el funcionamiento de los átomos. Estos modelos se han desarrollado a lo largo de la historia humana, claro está, a partir de diversas ideas que fueron mejoradas con el paso de los años y que fueron manejadas por expertos en la composición de la materia.
Si se habla un poco de historia, los primeros modelos tienen una data de la era clásica, cuando los naturalistas y filósofos se encargaron de pensar y hacer deducciones sobre la composición de todo lo que existía, es decir, sobre la materia.
Dentro de todos los usos que puede tener la palabra modelo proveniente del latín, esta puede asociarse con las representaciones o esquemas, mientras que el término atómico, con raíces griegas tiene que ver con los átomos, es decir, las cantidades pequeñas de los elementos químicos que tienen una existencia propia. Actualmente se pueden elaborar modelos atómicos maquetas para presentar proyectos escolares.
Línea de tiempo de los modelos atómicos
Existe una línea de tiempo que explica las diversas teorias sobre este término en específico, por ejemplo, el modelo atómico de Perrin, el modelo atómico cuántico, modelo atómico de aristóteles, entre otros que serán explicados a cabalidad a continuación.
Modelo atómico de Demócrito
Esta teoría se basa en que la materia es una mezcla de elementos naturales que cuentan con características eternas e inmutables que fueron concebidas como entidades infinitas y pequeñas, por ello, son imperceptibles para los sentidos. Demócrito llamó a esta mezcla con el término de átomo, es decir, sin división. Esta teoría puede esquematizarse de la siguiente manera:
- Esta mezcla es eterna, homogénea, invisible, indestructible e indivisible.
- Puede diferenciarse únicamente en tamaño y forma, por lo que se descarta la diferencia por sus cualidades internas.
- Las propiedades de la materia pueden llegar a variar de acuerdo al agrupamiento de la mezcla.
Modelo atómico de Dalton
El modelo atómico de John Dalton es considerado como una de las primeras teorías elaboradas con bases totalmente científicas, fue propuesta entre los años 1803 y 1808 por John Dalton bajo el nombre de teoría atómica.
Esta teoría logró aclarar el por qué las sustancias químicas podían reaccionar en proporciones estequiométricas totalmente fijas, la cual tiene bases en la ley de las proporciones constantes y, aunado a eso, logró aclarar cómo dos sustancias podrían reaccionar para formar dos o más compuestos diferentes, respondiendo la incógnita de por qué las proporciones de esas relaciones eran de número enteros.
Modelo atómico de Thomson
Es una teoría que habla acerca de la estructura de los átomos, fue propuesto por el físico británico Joseph Thomson, quien también es el descubridor del electrón. A través de este modelo, Thomson afirmaba que el átomo de carga positiva, se encontraba compuesto por electrones negativos, los cuales se encontraban incrustados en él, como si fueran pasas dentro de un pudin. Por esta comparación es que a este modelo atómico también se le conoce como “el modelo del pudin de pasas”.
Modelo atómico de Rutherford
Se refiere a la teoría que muestra cómo se encuentra estructurado internamente un átomo. Dicha teoría fue planteada por el físico Ernest Rutherford en 1911, quien para poder probar su teoría, realizó su famoso experimento de la lámina de oro. Gracias a ello, Rutherford es considerado como el creador, tanto de la física nuclear, como la química de átomos.
A continuación se muestran las bases que fundamentan la teoría de Rutherford.
- El átomo se encuentra compuesto por dos elementos: un núcleo y una corteza.
- Dentro de la corteza del átomo se pueden observar a los electrones rotando a una velocidad elevada en torno al núcleo.
- El núcleo representa la parte pequeña que se ubica en el medio del átomo que tiene carga positiva.
- El núcleo cuenta con la universalidad de la masa del átomo.
Modelo atómico de Bohr
Bohr a través de su modelo atómico, explicaba que un átomo, era apreciado como un núcleo pequeño que contaba con una carga positiva y que se encontraba rodeado por muchos electrones que navegaban en forma circular alrededor de él.
El modelo atómico de Niels Bohr es más que todo funcional, ya que no se refiere al átomo en sí, sino que explica más bien la forma como funcionan a través de ecuaciones. Es importante resaltar que Bohr fundamentó su teoría en el átomo de hidrógeno para formular su modelo, el cual debía tener la capacidad de ofrecer una explicación acerca de la estabilidad de la materia y la dispersión en la emisión y absorción de gases.
Conceptualmente el modelo de Bohr partía del modelo de Rutherford y de las nacientes teorías acerca de la cuantización, las cuales se habían originado hace ya bastante tiempo, con las investigaciones llevadas a cabo por Albert Einstein y Max Planck.
Para muchos el modelo de Bohr era sumamente simple, por lo tanto aún es utilizado con mucha frecuencia como una reducción de la estructura de la materia. Las características del modelo atómico de bohr posee tres postulados:
- Primer Postulado: los electrones rotan en torno al núcleo, a manera de órbitas estacionarias, sin llegar a emanar energía.
- Segundo postulado: los electrones únicamente pueden hallarse en algunas órbitas (ya que no todas se encuentran permitidas). La distancia que puede observarse entre el núcleo y la órbita, se encuentra determinada según el número cuántico, por ejemplo: n=1, n=2…
- Tercer postulado: cuando un electrón se traslada de una órbita externa, a una mucho más interna, la desigualdad en la energía existente entre las dos órbitas, suele emitirse en forma de radiación electromagnética.
Modelo atómico de Lewis
Fue una de las primera teorías en las cuales los electrones de los átomos se encontraban situados en los vértices de un cubo. La teoría fue desarrollada en el año 1902 y sirvió para que la comunidad científica se diera cuenta del fenómeno de la valencia.
Modelo atómico de Sommerfeld
Se trata de una teoría elaborada entre los años 1868 y 1951 por Arnold Sommerfeld, un físico alemán. Esta no es más que una teoría de generalización del modelo de Bohr, claro está, desde puntos de vista relativistas. Sommerfeld logró perfeccionar la teoría de Bohr, paliando los principales defectos de la teoría, introduciendo dos modificaciones básicas, la primera era de velocidades relativistas y la segunda las órbitas casi elípticas.
Gracias a esta excentricidad de la órbita, nació un número cuántico nuevo, es decir, el número azimutal, el cual puede determinar la forma de los orbitales. Este nuevo número se puede representar con la letra L.
Modelo atómico de Heisenberg
Se trata del modelo atómico actual y se basa en introducir el principio de la incertidumbre en los orbitales que tienen los electrones y que, a su vez, rodean el núcleo atómico, introduciendo así los principios de la mecánica cuántica y lograr una estimación sobre los comportamientos de las partículas subatómicas que posee un átomo.
Este modelo atómico actual puede indicar que no existe la posibilidad de saber con certeza el momento lineal o la posición que tenga un electrón.
También indica que en caso de existir indicios sobre la posición que pueda tener un electrón, entonces se desconoce el momento lineal del mismo y viceversa. La incertidumbre se puede presentar cuando se trata de saber de formas simultánea a dos magnitudes conjugadas, por ejemplo, el momento lineal, la posición y el tiempo en conjunto con la energía.
Modelo atómico de Chadwick
El aporte en esta teoría es revelar la existencia de una partícula que no posee una carga positiva ni negativa, pues es un neutrón que se ubica en el núcleo del átomo, es decir, junto a los protones, de esa manera tiene visión compleja del núcleo atómico.
La existencia de este neutrón es de debate científico aún en la actualidad, de hecho, a primera vista, es considerado como la unión de un electrón y un protón, sin embargo, los posteriores trabajos lograron demostrar que ese neutrón es una partícula totalmente independiente, por ello, se debe mencionar que la visión de átomo complica su comprensión y cálculo.
Modelo atómico de Schrodinger
Se trata de un modelo atómico cuántico no relativista y, a su vez, es un modelo atómico actual en el cual los electrones son contemplados con una onda estacionaria de materia con una amplitud susceptible a decaer de forma rápida cuando se sobrepasa el radio atómico.
En los estudios que se realizaron, se logró observar que los electrones de un nivel energético similar tenían energías muy diferentes. Esto, en la teoría de Bohr no podía explicarse, al contrario, acotaba que necesitaba correcciones, mismas que fueron propuestas en esta teoría, alegando que dentro un nivel energético similar, puede existir diferentes subniveles.
La manera en la que surgieron estos subniveles, fue incorporando las correcciones relativistas y las órbitas elípticas.
Importancia del modelo atómico
De acuerdo a la comunidad científica, la importancia de los modelos radica en el análisis correcto de los átomos. Cada estudio logra que los átomos puedan ser estudiados individualmente, aunque también existe la posibilidad de estudiarlos según la maleabilidad que adquieren para crear elementos nuevos.
Sin estos estudios, no se podría tener certeza sobre los átomos como parte de un elemento químico previamente existente. Los fundamentos tienen que examinarse en un periodo de tiempo que logra integrar experimentaciones, pruebas científicas y comparaciones entre uno o más compuestos de tipo orgánicos.
Estos modelos son importantes porque logran simplificar los estudios de los átomos, esto es debido a que es bastante complicado observar partículas orgánicas diminutas que puede cambiar de forma radical ante cualquier tipo de tensión externa.
