Porque es importante conocer la estructura del atomo y los modelos atomicos

Porque es importante conocer la estructura del atomo y los modelos atomicos

Átomo

En 1897, J. J. Thomson descubrió la existencia del electrón, marcando el inicio de la física atómica moderna. Los electrones con carga negativa siguen un patrón aleatorio dentro de unas envolturas energéticas definidas alrededor del núcleo. La mayoría de las propiedades de los átomos se basan en el número y la disposición de sus electrones. La masa de un electrón es de 9,1 x 10-31 kilogramos.

Uno de los dos tipos de partículas que se encuentran en el núcleo es el protón. La existencia de una partícula con carga positiva, el protón, en el núcleo fue demostrada por Sir Ernest Rutherford en 1919. La carga del protón es igual pero opuesta a la carga negativa del electrón. El número de protones en el núcleo de un átomo determina qué tipo de elemento químico es. Un protón tiene una masa de 1,67 x 10-27 kilogramos.

El neutrón es el otro tipo de partícula que se encuentra en el núcleo. Fue descubierto por un físico británico, Sir James Chadwick. El neutrón no tiene carga eléctrica y tiene la misma masa que el protón. Al carecer de carga eléctrica, el neutrón no es repelido por la nube de electrones ni por el núcleo, lo que lo convierte en una herramienta útil para sondear la estructura del átomo.

Cómo los diferentes modelos nos ayudan a entender mejor el concepto de número atómico

A lo largo de la historia de la física atómica ha habido una gran variedad de modelos atómicos, que se refieren principalmente a un período que va desde principios del siglo XIX hasta la primera mitad del siglo XX, cuando se inventó el modelo final de átomo que se utiliza hoy en día (o que se acepta como el más preciso). Aunque la conciencia de la existencia del átomo se remonta a la época antigua de la historia del mundo (concepción griega del átomo), este artículo tratará principalmente de cinco modelos atómicos básicos, cada uno de los cuales ha contribuido de alguna manera a la forma en que percibimos la estructura del átomo en sí: el modelo de bola de billar de Dalton, el modelo de «pudín de ciruela» de J.J. Thomson, el modelo planetario de Rutherford, el modelo atómico de Bohr y el modelo de nube de electrones/mecánica cuántica.

John Dalton fue un científico inglés que propuso la idea de que toda la materia está compuesta por cosas muy pequeñas. Fue el primer intento completo de describir toda la materia en términos de partículas. Llamó a estas partículas átomos y formó una teoría atómica. En esta teoría afirma que:

J. j. thomson

Un átomo es la unidad de materia más pequeña que conserva todas las propiedades químicas de un elemento. Los átomos se combinan para formar moléculas, que luego interactúan para formar sólidos, gases o líquidos. Por ejemplo, el agua está compuesta por átomos de hidrógeno y oxígeno que se han combinado para formar moléculas de agua. Muchos procesos biológicos se dedican a descomponer las moléculas en los átomos que las componen para poder volver a ensamblarlas en una molécula más útil.

Los átomos están formados por tres partículas básicas: protones, electrones y neutrones. El núcleo (centro) del átomo contiene los protones (con carga positiva) y los neutrones (sin carga). Las regiones más externas del átomo se denominan envolturas electrónicas y contienen los electrones (con carga negativa). Los átomos tienen diferentes propiedades según la disposición y el número de sus partículas básicas.

Demócrito

Mucho antes de finales del siglo XIX, era bien sabido que la aplicación de un alto voltaje a un gas contenido a baja presión en un tubo sellado (llamado tubo de descarga de gas) hacía que la electricidad fluyera a través del gas, que entonces emitía luz (Figura \(\PageIndex{1})). Los investigadores que intentaban comprender este fenómeno descubrieron que también se emitía una forma inusual de energía desde el cátodo, o electrodo con carga negativa; esta forma de energía se denominó rayo catódico.

Figura \ (\PageIndex{1}): Un tubo de descarga de gas que produce rayos catódicos. Cuando se aplica un alto voltaje a un gas contenido a baja presión en un tubo de descarga de gas, la electricidad fluye a través del gas y se emite energía en forma de luz. Imagen utilizada con permiso (CC BY-SA-NC).

En 1897, el físico británico J. J. Thomson (1856-1940) demostró que los átomos no eran la forma más básica de la materia. Demostró que los rayos catódicos podían ser desviados, o curvados, por campos magnéticos o eléctricos, lo que indicaba que los rayos catódicos estaban formados por partículas cargadas (Figura \(\PageIndex{2})). Y lo que es más importante, midiendo el grado de desviación de los rayos catódicos en campos magnéticos o eléctricos de distinta intensidad, Thomson pudo calcular la relación masa-carga de las partículas. Estas partículas eran emitidas por el cátodo cargado negativamente y repelidas por el terminal negativo de un campo eléctrico. Dado que las cargas similares se repelen y las opuestas se atraen, Thomson llegó a la conclusión de que las partículas tenían una carga neta negativa; estas partículas se denominan ahora electrones. Más relevante para el campo de la química, Thomson descubrió que la relación masa-carga de los rayos catódicos es independiente de la naturaleza de los electrodos metálicos o del gas, lo que sugería que los electrones eran componentes fundamentales de todos los átomos.

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