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El átomo y su estructura atómica:

antes y después

Concepto de átomo:

 ÁtomoPara el personaje de cómics, véase  Átomo (cómic).

Representación de un átomo dehelio.

Un átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia ordinaria que tiene laspropiedades de un elemento químico.1 Cadasólido, líquido, gas y plasma se compone deátomos neutros o ionizados. Los átomos son muy pequeños los tamaños típicos son

alrededor de 1!! pm "diez mil millon#sima parte de un metro$.%

 &o o'stante, los átomos notienen límites 'ien de(inidos y hay di(erentes (ormas de de(inir su tamaño que dan )aloresdi(erentes pero cercanos.

Los átomos son lo su(icientemente pequeños para que la (ísica clásica d# resultadosnota'lemente incorrectos. * tra)#s del desarrollo de la (ísica, los modelos atómicos hanincorporado principios cuánticos para e+plicar y predecir meor su comportamiento.

Cada átomo se compone de un n-cleo y uno o más electrones unidos al n-cleo. l n-cleoestá compuesto de uno o más protones y típicamente un n-mero similarde neutrones "ninguno en el hidrógeno/1$. Los protones y los neutrones sonllamados nucleones. 0ás del ,2 3 de la masa del átomo está en el n-cleo. Losprotones tienen una carga el#ctrica positi)a, los electrones tienen una carga el#ctricanegati)a y los neutrones no tienen carga el#ctrica. 4i el n-mero de protones y electronesson iguales, ese átomo es el#ctricamente neutro. 4i un átomo tiene más o menoselectrones que protones, entonces tiene una carga glo'al negati)a o positi)a,respecti)amente, y se denomina ion.

Los electrones de un átomo son atraídos por los protones en un n-cleo atómico poresta (uerza electromagn#tica. Los protones y los neutrones en el n-cleo son atraídos eluno al otro por una (uerza di(erente, la (uerza nuclear , que es generalmente más (uerte quela (uerza electromagn#tica que repele los protones cargados positi)amente entre sí. 5aociertas circunstancias, la (uerza electromagn#tica repelente se )uel)e más (uerte que la(uerza nuclear y los nucleones pueden ser e+pulsados del n-cleo, deando tras de sí unelemento di(erente6 desintegración nuclear  que resulta en transmutación nuclear .

l n-mero de protones en el n-cleo de(ine a qu# elemento químico pertenece el átomo6

por eemplo, todos los átomos de co're contienen % protones. l n-mero de neutronesde(ine el isótopo del elemento.7 l n-mero de electrones in(luye en las

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propiedades magn#ticas de un átomo. Los átomos pueden unirse a otro u otros átomospor enlaces químicos para (ormar  compuestos químicos tales como mol#culas. Lacapacidad de los átomos de asociarse y disociarse es responsa'le de la mayor parte delos cam'ios (ísicos o'ser)ados en la naturaleza y es el tema de la disciplina de la química.

&o toda la materia del uni)erso está compuesta de átomos. La materia oscura constituye

más del uni)erso que la materia y no se compone de átomos, sino de partículas de un tipoactualmente desconocido.

Estructura del átomo

n el átomo distinguimos dos partes6 el núcleo ylacorteza./ l n-cleo es la parte central del átomo y contienepartículas con carga positi)a, los protones, y partículasque no poseen carga el#ctrica, es decir son neutras,losneutrones. La masa de un protón es

apro+imadamente igual a la de un neutrón.8odos los átomos de un elemento químico tienen en eln-cleo el mismo n-mero de protones. ste n-mero, quecaracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás,es el número atómico y se representa con la letra Z./ La corteza es la parte e+terior del átomo. n ella seencuentran los electrones, con carga negati)a. 9stos,ordenados en distintos ni)eles, giran alrededor deln-cleo. La masa de un electrón es unas %!!! )ecesmenor que la de un protón.Los átomos son el#ctricamente neutros, de'ido a quetienen igual n-mero de protones que de electrones. *sí,el n-mero atómico tam'i#n coincide con el n-mero de

electrones.

 Modelo de átomo de He (isótopo 4-He)

IsótoposLa suma del n-mero de protones y el n-mero de neutrones de un átomo reci'e elnom're de número másico y se representa con la letra A. *unque todos losátomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo n-meroatómico, pueden tener distinto n-mero de neutrones.Llamamos isótopos a las (ormas atómicas de un mismo elemento que sedi(erencian en su n-mero másico.

:ara representar un isótopo, hay que indicar el n-mero másico "*$ propio del isótopo y el n-meroatómico ";$, colocados como índice y su'índice, respecti)amente, a la izquierda del sím'olo delelemento.

El átomo es la partícula mas pequeña de un elemento químico que conser)a

las propiedades de dichos elementos es un sistema dinámico y energético enequilibrio, constituido por dos partes6

1 !úcleo"

s la parte central, muy pequeño y de carga positi)a, contiene apro+imadamente%!! tipos de partículas denominadas nucleones, de los cualeslos protones y neutrones son los mas importantes "nucleones #undamentales$.stos poseen una gran masa en comparación de otras partículas, por lo tanto,el núcleo atómico concentra casi la totalidad de la masa atómica ",3 de

dicha masa$.

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Los nucleones se mantienen unidos mediante la #uerza nuclear  o #uerza #uerte,que es la (uerza natural mas grande que se conoce y tiene corto alcance, sólo paradimensiones nucleares.

$ En%oltura o Zona E&tranuclear"

s un espacio muy grande "constituye el ,3 del )olumen atómico$, donde seencuentran loselectrones ocupando ciertos estados de energía "orbitales'subni%eles y ni%eles$.

Los electrones se encuentran a distancias no de(inidas respecto al n-cleo y sedesplazan en torno a ella en trayectorias tam'i#n inde(inidas.

E(emplo para el )tomo de *itio"

 El átomo de *itio, donde se o'ser)a el n-cleo, la en)oltura y las partículassu'atómicas (undamentales

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@arios átomos y mol#culas representados en * &eA 4ystem o( Chemical :hilosophy "1B!B de ohn

<alton $

l modelo atómico de +alton surgido en el conte+to de la química, (ue elprimer modelo atómico con 'ases cientí(icas, propuesto entre 1B!7 y 1B!D por  ohn<alton, aunque el autor lo denominó más propiamente Eteoría atómicaE o EpostuladosatómicosE.

l modelo permitió aclarar por primera )ez por qu# las sustancias químicas reacciona'an

en proporciones estequiom#tricas(ias "Ley de las proporciones constantes$, y por qu#cuando dos sustancias reaccionan para (ormar dos o más compuestos di(erentes,entonces las proporciones de estas relaciones son n-meros enteros "Ley de lasproporciones m-ltiples$. :or eemplo 1% g de car'ono "C$, pueden reaccionar con 1F g deo+ígeno ">%$ para (ormar monó+ido de car'ono "C>$ o pueden reaccionar con 7% g deo+ígeno para (ormar  dió+ido de car'ono "C>%$. *demás el modelo aclara'a que a-ne+istiendo una gran )ariedad de sustancias di(erentes, estas podían ser e+plicadas ent#rminos de una cantidad más 'ien pequeña de constituyentes elementales o elementos.n esencia, el modelo e+plica'a la mayor parte de la química de (ines del siglo G@HHH yprincipios del siglo GHG, reduciendo una serie de hechos compleos a una teoríacom'inatoria realmente simple.

<0>CRH8>6

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cuando colisionan con otro conunto de átomos los átomos que quedan li'res chocan con

otros y se ensam'lan o siguen desplazándose hasta )ol)er a encontrar otro cuerpo.

Los átomos estu)ieron y estarán siempre en mo)imiento y son eternos. l mo)imiento de

los átomos en el )acío es un rasgo inherente a ellos, un hecho irreducti'le a su e+istencia,in(inito, eterno e indestructi'le.11

 *l (ormar los átomos, por necesidad, un )órtice o remolino,1% "dine$ sus colisiones, uniones

y separaciones (orman los di(erentes o'etos y seres y la realidad con toda su di)ersidad.

Cada o'eto que surge en el uni)erso y cada suceso que se produce, sería el resultado de

colisiones o reacciones entre átomos. *unque la cita Etodo cuanto e+iste es (ruto del azar y

la necesidadE se atri'uye a <emócrito, sus escritos en(atizan en la necesidad,1% 17 al

contrario de picuro que en(atizó en el azar .12 l modelo atomista constituye un claro

eemplo de modelo materialista, dado que el azar y las reacciones en cadena son las-nicas (ormas de interpretarlo.

eneralmente, una propuesta, antes de adquirir la condición de ley, parte de ser una mera

generalización empírica que aspira a alcanzar un requisito crucial6 ser e+plicada. Una )ez

hecho esto, la estadística inducti)a concreta su idea. 4us premisas dean de al'ergar la

posi'ilidad de que la conclusión no se cumpla, y de este modo se constituye la ley. :ues

'ien, en el caso de <emócrito el desarrollo se in)irtió. <emócrito comenzó o(reciendo

una e+plicación a una parcela de la realidad la cual no tu)o la oportunidad de o'ser)ar, ni,

en consecuencia, (alsar si hu'iese ca'ido y )eri(icar como cupo en su momento.l )eri(icacionismo no podía ser un requisito esencial a la hora de dar credi'ilidad a su

e+plicación y con(eccionarla como ley, y <emócrito era consciente de ello6

ELa mente del hom're estaría (ormada por átomos es(#ricos li)ianos, sua)es, re(inados11 y

el cuerpo, por átomos más pesados. Las percepciones sensi'les, tales como la audición o

la )isión, son e+plica'les por la interacción entre los átomos de los e(lu)ios que parten de

la cosa perci'ida y los átomos del receptor. sto -ltimo usti(ica la relati)idad de las

sensaciones.E

El conocimiento )erdadero y pro(undo es el de los átomos y el )acío, pues son ellos los

que generan las apariencias, lo que perci'imos, lo super(icial.E11

Las deducciones de <emócrito y los otros (ilóso(os se realiza'an desde la  lógica, el

pensamiento racional, relega'a la rele)ancia del empirismo a un -ltimo plano, y deposita'a

escasa (e en la e+periencia sensorial, es decir la que aprecia'a por los sentidos. n su

teoría del atomismo, e+plica muy 'ien el por qu#6 en el atomismo <emócrito de(endía que

la materia está compuesta por dos elementos6 lo que es, representado por los átomos

homog#neos e indi)isi'les y lo que no es, el )acío, lo que permite que esos átomosadquieran (ormas, tamaños, órdenes y posiciones, y constituyan así la totalidad de la

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physis. <emócrito e+plica'a las percepciones sensi'les tales como la audición o la )isión,

con la interacción entre los átomos que emanan desde el o'eto perci'ido hasta los

organismos receptores. sto -ltimo es lo que prue'a con (uerza la relati)idad de las

sensaciones.

5>R6

Modelo atómico de Bohr

<iagrama del modelo atómico de 5ohr 

l modelo atómico de ,o-r  o de ,o-r./ut-er#ord es un modelo clásico del átomo, pero(ue el primer  modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertospostulados. Wue propuesto en 117 por el (ísico dan#s &iels 5ohr , para e+plicar cómo

los electrones pueden tener  ór'itas esta'les alrededor del n-cleo y por qu# los átomospresenta'an espectros de emisión característicos "dos pro'lemas que eran ignorados en

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dependiendo de la energía que posea, para li'erarse sin pro'lema y de nue)o )ol)er a suór'ita de origen. 4in em'argo no e+plica'a el espectro de estructura (ina que podría sere+plicado algunos años más tarde gracias al modelo atómico de 4ommer(eld.istóricamente el desarrollo del modelo atómico de 5ohr unto con la dualidad onda/corp-sculo permitiría a rAin 4chr\dinger  descu'rir la ecuación (undamental de la

mecánica cuántica.

Postulados de BohrIeditar J

n 117, &iels 5ohr  desarrolló su c#le're modelo atómico de acuerdo a tres postulados(undamentales61

rimer postuladoIeditar J

Los electrones describen órbitas circulares en torno al núcleo del átomo sin irradiar

ener!a.

La causa de que el electrón no irradie energía en su ór'ita es, de momento, un postulado,ya que seg-n la electrodinámica clásica una carga con un mo)imiento acelerado de'eemitir energía en (orma de radiación.

:ara mantener la ór'ita circular, la (uerza que siente el electrón Vla (uerzacoulom'iana por la presencia del n-cleoV de'e ser igual a la (uerza centrípeta. sto nosda la siguiente e+presión6

<onde el primer t#rmino es la (uerza el#ctrica o de Coulom', y el segundo es la(uerza centrí(uga "  es la constante de la (uerza de Coulom', #  es el n-meroatómico del átomo, e es la carga del electrón, es la masa del electrón, v  es la)elocidad del electrón en la ór'ita y r  el radio de la ór'ita.

n la e+presión anterior podemos despear el radio, o'teniendo6

] ahora, con esta ecuación, y sa'iendo que la energía total es la suma de las energíascin#tica y potencial6

<onde queda e+presada la energía de una ór'ita circular para el electrón en(unción del radio de dicha ór'ita.

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8>04>&6

Modelo atómico de Thomson

Representación esquemática del modelo de 8homson. s(era completa de carga positi)a con

electrones incrustados

l modelo atómico de 2-omson es una teoría so're la estructura atómica propuesta en1!2 por  oseph ohn 8homson, quien descu'rió el electrón1 en 1BD, mucho antes deldescu'rimiento del protón y del neutrón. n dicho modelo, el átomo está compuestopor electrones de carga negati)a en un átomo positi)o, incrustados en este al igual que laspasas de un pudin. * partir de esta comparación, (ue que el supuesto se

denominó $%odelo del pudin de pasas$ .%

 7

 :ostula'a que los electrones se distri'uíanuni(ormemente en el interior del átomo suspendidos en una nu'e de carga positi)a. látomo se considera'a como una es(era con carga positi)a con electrones repartidos comopequeños gránulos. La herramienta principal con la que contó 8homson para su modeloatómico (ue la electricidad.

0ndice

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• 1 9+itos del modelo

• % Hnsu(iciencias del modelo

• 7 @#ase tam'i#n

• 2 Re(erencias

Éxitos del modeloIeditar J

l nue)o modelo atómico usó la amplia e)idencia o'tenida gracias al estudio de los rayoscatódicos a lo largo de la segunda mitad del siglo GHG. 4i 'ien el modelo atómico de <alton

da'a de'ida cuenta de la (ormación de los procesos químicos, postulando átomosindi)isi'les, la e)idencia adicional suministrada por los rayos catódicos sugería que esos

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átomos contenían partículas el#ctricas de carga negati)a. l modelo de <alton ignora'a laestructura interna, pero el modelo de 8homson auna'a las )irtudes del modelo de <alton ysimultáneamente podía e+plicar los hechos de los rayos catódicos.

Insuficiencias del modeloIeditar J

4i 'ien el modelo de 8homson e+plica'a adecuadamente muchos de los hechoso'ser)ados de la química y los rayos catódicos, hacía predicciones incorrectas so're ladistri'ución de la carga positi)a en el interior de los átomos. Las predicciones del modelode 8homson resulta'an incompati'les con los resultados del e+perimento deRuther(ord,2 que sugería que la carga positi)a esta'a concentrada en una pequeña regiónen el centro del átomo, que es lo que más tarde se conoció como n-cleo atómico.lmodelo atómico de Ruther(ord, permitió e+plicar esto -ltimo, re)elando la e+istencia deun n-cleo atómico cargado positi)amente y de ele)ada densidad. X

>tro hecho que el modelo de 8homson ha'ía deado por e+plicar era la regularidad de lata'la periódica de 0endeleie). Los modelos de 5ohr, 4ommer(eld y 4chr\dinger (inalmentee+plicarían las regularidades periódicas en las propiedades de los elementos químicos dela ta'la, como resultado de una disposición más estructurada de los electrones en elátomo, que ni el modelo de 8homson ni el modelo de Ruther(ord ha'ían considerado.

4>0RWL6

Modelo atómico de Sommerfeldl 3odelo atómico de 4ommer#eld es un modelo atómico hecho por el (ísico

alemán  *rnold 4ommer(eld "1BFB/1X1$ que 'ásicamente es una generalización relati)ista

delmodelo atómico de 5ohr  "117$.

0ndice

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• 1 Hnsu(iciencias del modelo de 5ohr 

• % Características del modelo

o %.1 Resumen

• 7 @#ase tam'i#n

Insuficiencias del modelo de BohrIeditar J

l modelo atómico de 5ohr  (unciona'a muy 'ien para el átomo de hidrógeno, sin em'argo,

en los espectros realizados para átomos de otros elementos se o'ser)a'a

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queelectrones de un mismo ni)el energ#tico tenían distinta energía, mostrando que e+istía

un error en el modelo. 4u conclusión (ue que dentro de un mismo ni)el energ#tico e+istían

su'ni)eles, es decir, energías ligeramente di(erentes. *demás desde el punto de )ista

teórico, 4ommer(eld ha'ía encontrado que en ciertos átomos las )elocidades de los

electrones alcanza'an una (racción aprecia'le de la )elocidad de la luz. 4ommer(eldestudió la cuestión para electrones relati)istas.

Características del modeloIeditar J

^r'itas elípticas en el modelo de 4ommer(eld.

n 11F, 4ommer(eld per(eccionó el modelo atómico de 5ohr intentando paliar los dos

principales de(ectos de este. :ara eso introduo dos modi(icaciones 'ásicas6 ̂ r'itas casi/

elípticas para los electrones y )elocidades relati)istas. n el modelo de 5ohr los electrones

solo gira'an en ór'itas circulares. La e+centricidad de la ór'ita dio lugar a unnue)o n-mero cuántico6 el n-mero cuántico azimutal, que determina la (orma de los

or'itales, se lo representa con la letra l  y toma )alores que )an desde ! hasta n-&. Las

ór'itas son6

• l  = ! se denominarían posteriormente or'itales s o s'arp

• l  = 1 se denominarían p o principal .

• l  = % se denominarían d  o diuse.

• l  = 7 se denominarían   o undamental .

:ara hacer coincidir las (recuencias calculadas con las e+perimentales, 4ommer(eld

postuló que el n-cleo del átomo no permanece inmó)il, sino que tanto el n-cleo como el

electrón se mue)en alrededor del centro de masas del sistema, que estará situado muy

pró+imo al n-cleo al tener este una masa )arios miles de )eces superior a la masa del

electrón.

:ara e+plicar el desdo'lamiento de las líneas espectrales, o'ser)ando al

emplear espectroscopios de meor calidad, 4ommer(eld supuso que las ór'itas del electrón

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pueden ser circulares y elípticas. Hntroduo el n-mero cuántico secundario o azimutal, en la

actualidad llamado l, que tiene los )alores !, 1, %,_"n/1$, e indica el momento angular del

electrón en la ór'ita en unidades de , determinando los su'ni)eles de energía en cada

ni)el cuántico y la e+centricidad de la ór'ita.

/esumenIeditar J

n 11F, *rnold 4ommer(eld, con la ayuda de la teoría de la relati)idad de *l'ert instein,

hizo las siguientes modi(icaciones al modelo de 5ohr6

1. Los electrones se mue)en alrededor del n-cleo, en ór'itas circulares o elípticas.

%. * partir del segundo ni)el energ#tico e+isten dos o más su'ni)eles en el mismo

ni)el.

7. l electrón es una corriente el#ctrica min-scula.

n consecuencia, el modelo atómico de 4ommer(eld es una generalización del modelo

atómico de 5ohr desde el punto de )ista relati)ista, aunque no pudo demostrar las (ormas

de emisión de las ór'itas elípticas, solo descartó su (orma circular.

:redeceso

3odelo atómico

 Vase tam!inIeditar J

RU8RW>R6

Modelo atómico de "utherford

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0odelo de un átomo de Ruther(ord. :ropuso un n-cleo con protones, y electrones girando alrededor 

de este.

 *nimación 7< de un átomo seg-n rnest Ruther(ord.

l modelo atómico de /ut-er#ord es un modelo atómico o teoría so're la estructurainterna del átomo propuesto por el químico y (ísico 'ritánico/neozeland#s rnestRuther(ord para e+plicar los resultados de su Ee+perimento de la lámina de oroE, realizadoen 111.

l modelo de Ruther(ord (ue el primer modelo atómico que consideró al átomo (ormado por dos partes6 la EcortezaE "luego denominada peri(eria$, constituida por todos sus electrones,girando a gran )elocidad alrededor de un En-cleoE muy pequeño que concentra toda lacarga el#ctrica positi)a y casi toda la masa del átomo.

Ruther(ord llegó a la conclusión de que la masa del átomo se concentra'a en una regiónpequeña de cargas positi)as que impedían el paso de las partículas al(a. 4ugirió un nue)omodelo en el cual el átomo poseía un n-cleo o centro en el cual se concentra la masa y lacarga positi)a, y que en la zona e+tranuclear se encuentran los electrones de carganegati)a.

0ndice

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"%$

se deduce que el parámetro de impacto de'e ser 'astante menor que el radioatómico. <e hecho el parámetro de impacto necesario para o'tener una(racción aprecia'le de partículas Ere'otadasE sir)ió para hacer una estimacióndel tamaño del n-cleo atómico, que resulta ser unas cien mil )eces máspequeño que el diámetro atómico. ste hecho resultó ser la capacidaduni(orma'le so're la carga positi)a de neutrones.

Bibliografía:

https://es.i!ipedia.org/i!i/"C#"$%tomo

http://.full&uimica.com/'(%(/()/concepto*actual*del*atomo.html

https://es.i!ipedia.org/i!i/+odelo,at"C#"B#mico

http://.monogra-as.com/trabaos%(#/modelos*atomicos*y*estructura*

atomica/modelos*atomicos*y*estructura*atomica.shtml

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