Ciencias Básicas Plan Común
TEORÍA ATÓMICA I
Unidad Nº 1 de Química - Ciencias Básicas Plan ComúnTEMAS
1.- Historia de la Química
2.- Modelos Atómicos
3.- Número Atómico (Z)
4.- Átomo Negativo
5.- Isótopos
Tratar de establecer una evolución de la Química es una manera de determinar cómo fueron surgiendo los conocimientos actuales de esta ciencia. Así, nos remontaremos a épocas muy remotas.
Antes de CristoPor ejemplo, en China ya existían procedimientos tales como la fabricación de ladrillos, cerámica, extracción de metales y aleaciones de éstos. Más adelante, los egipcios realizaron una serie de observaciones experimentales que se tradujeron en la técnica para embalsamar cadáveres y la aplicación de los metales para fabricar utensilios y vasijas de uso doméstico y de armas.
Por otra parte, los griegos, en el año 450 A.C., también hicieron un gran aporte a esta ciencia experimental al establecer que la naturaleza estaba compuesta por cuatro elementos básicos que son el agua, la tierra, el fuego y el aire, además de un quinto elemento denominado éter. Así, la primera idea sobre la estructura de la materia surgió con los filósofos griegos Demócrito y Leucipo, quienes sugirieron que al dividir cualquier sustancia se debería llegar a la unidad mínima constituyente y que denominaron ”ÁTOMO”. Por lo tanto, éste fue el primer modelo atómico propuesto.
Sin embargo, Aristóteles cuestiona la teoría de Demócrito y postula que la naturaleza estaba formada por cuatro esencias: caliente, frío, húmedo y seco y la quintaesencia, aumentando con esto, la confusión que existía en cuanto a la constitución de la naturaleza.
Después de CristoEn esta época, aparecieron etapas mucho más destacables para esta ciencia. Comenzando con la Alquimia, que se caracterizó por buscar la transformación de cualquier metal en oro y por buscar la inmortalidad a través de la piedra filosofal y el elixir de la vida. Como sabemos, ambos sucesos no fueron logrados, pero permitieron obtener una serie de avances en los trabajos de laboratorio.
La siguiente etapa corresponde a la Iatroquímica, conocida actualmente como Química y Farmacia. En esta etapa, se buscan y desarrollan ciertos medicamentos no sólo para curar enfermedades, sino también para mantener la salud de los individuos.
La Química Neumática es la etapa que se dedicó, principalmente, al estudio de los gases y de la combustión, lo que dio origen a la “Teoría del flogisto”. Esta teoría decía que “todo compuesto, al combustionarse, perdía flogisto y quedaban sólo cenizas, por lo que se perdía parte de la masa de la sustancia”.
La Química Moderna se inicia con Lavoisier, quien postuló que “en la naturaleza nada se pierde ni se destruye, sólo se transforma”. Y, como sabemos, este hecho tiene validez hasta los días de hoy. En efecto, las leyes de Dalton, asociadas a la estequiometría, tienen su nacimiento en este periodo. Lo mismo ocurre con los inicios de la nomenclatura y el descubrimiento de nuevos compuestos.
Ahora bien, a partir de los descubrimientos de esta época, la Química comienza un importante desarrollo, destacándose la tremenda contribución que hacen los físicos en el campo de esta ciencia.
Por último, debemos decir que el desarrollo de la Química tiene su base en el estudio del átomo, ya que se rescatan las ideas de Demócrito con respecto a la partícula indivisible e indestructible que formaba parte de todas las sustancias de la naturaleza. De este modo, se comienzan a generar modelos atómicos, se realizan innumerables estudios acerca del fenómeno de radioactividad, se trabaja con rayos X, con conducción eléctrica, etc. Y uno de los hitos más importantes de este periodo es que Mendelèev crea el actual sistema periódico de los elementos, con lo que se logra ordenar a los átomos de los elementos conocidos de acuerdo a sus características similares.
A continuación, mostraremos los diversos modelos ideados por los científicos para explicar los componentes de esta partícula.
Modelo Atómico de Dalton
Entre los años 1803 y 1805, este científico presenta un modelo muy básico con el que se da inicio al estudio del átomo. Su esquema era bastante simple y se basa en los siguientes postulados:
Modelo Atómico de Thomson
Durante el año 1897, J.J. Thomson enuncia su modelo que se conoció más adelante como el modelo del Budín de Pasas y que decía lo siguiente: “El átomo es una esfera de carga positiva en donde los electrones estarían incrustados y que pueden ser extraídos”.
Para sus estudios experimentales, este investigador utilizó los tubos de descarga ideados por W. Crookes, a los que les introdujo una cruz de malta, observando que se producían determinadas sombras. Debido a esto, dedujo que el haz de luz estaba formado por partículas. Por otra parte, cuando sometió dicho haz a un campo magnético y uno eléctrico, descubrió que éste sufría una desviación hacia el polo positivo, concluyendo que las partículas que formaban el haz de luz tenían carga negativa. Y luego, denominó electrón a aquellas partículas.
Más tarde, continuando con sus experimentos, Thomson logra determinar la relación carga-masa del electrón, que corresponde a 1,76 x 10 8 cb/g. Luego, en 1908, Millikan determina la carga del electrón (1,6 x 10 -19 cb) y así, se pudo calcular la masa de esta partícula (9,11 x 10 -28 g).
Modelo Atómico de Rutheford
Debido a ciertas modificaciones que el físico Eugène Goldstein hizo a los tubos de descarga, se logró determinar la existencia de otras partículas dentro del haz de luz. Estas partículas tenían carga positiva y viajaban en forma opuesta a los rayos catódicos. Sin embargo, fue Lord E. Rutherford quien descubrió dicha partícula positiva a la que bautizó como protón, cuya masa era 1836 veces la masa del electrón.
Ahora bien, los experimentos de Rutherford se basaron en proyectar partículas alfa sobre láminas muy delgadas de ciertos metales como oro, plata o magnesio, alrededor de las que colocó otras láminas que estaban cubiertas con sulfuro de zinc.
Luego, al revisar sus observaciones se lee “de todas las partículas alfa proyectadas, la gran mayoría pasó sin problemas, pero otras sufrieron alguna desviación”, por lo que pudo concluir que el átomo ya no era una estructura compacta, sino que poseía un núcleo que estaba ubicado en la región central del átomo y que estaba formado por protones alrededor del cual, estaban girando los electrones. Debido a la semejanza del modelo de Rutherford con el sistema solar, también se conoce como Modelo Planetario.
Gracias a todos sus estudios, este científico recibió el premio Nobel de Química en 1908.
Modelo Atómico de Böhr
Tal como vimos, el átomo de Rutherford distingue un núcleo formado por protones y neutrones y una envoltura externa donde giran los electrones. Sin embargo, este modelo no explicaba la distribución que tenían los electrones ni tampoco el hecho de que los átomos pueden recibir o emitir energía.
Debido a esto, Niels Böhr, ocupando los planteamientos de la física clásica, propone un nuevo modelo para el átomo. Este modelo identifica claramente los niveles de energía permitidos y las órbitas estacionarias en las que se puede mover el electrón. Además, logra explicar el salto de los electrones desde un nivel a otro mediante la absorción o la pérdida de energía. Sin embargo, a pesar del gran éxito que tuvo este modelo, su desventaja es que sólo era aplicable al átomo de hidrógeno.
Este modelo, desarrollado entre los años 1924 y 1927 es el aceptado actualmente para explicar el comportamiento del átomo. En él se establece claramente que el electrón es una partícula que presenta propiedades de onda, por lo tanto, su movimiento puede ser descrito a través del desarrollo matemático de la ecuación de Schrödinger.
3. Número Atómico (Z)
Es el número de protones que posee un átomo y es lo que identifica a un elemento. En un átomo neutro, la cantidad de protones es igual a la cantidad de electrones. Por ejemplo, para el átomo de sodio, tenemos:11Na : Número de protones = 11
Número de electrones = 11Número Másico (A)
El número másico es la suma de protones y neutrones. En él se expresa la composición nuclear que determina la masa atómica. Por ejemplo, para el átomo de carbono, tenemos:C12 : Protones + Neutrones = 12
nº = A - p+
Nota:
Observa que el número atómico se escribe abajo del elemento mientras que el número másico se escribe arriba de él.
4. Átomo Negativo
Es aquel en que el número de electrones es mayor con respecto al número de protones. También se llama Anión.Átomo Neutro
Es aquel en que el número de protones es igual al número de electrones.
Átomo PositivoEs aquel en que el número de electrones es menor en comparación al número de protones. También se llama Catión.
5. Isótopos
Son aquellos átomos que presentan igual número atómico, pero distinto número másico. Se establece en átomos de un mismo elemento.
Ejemplo:
15O8 16O8 17O8 ¬ Número atómico
Isóbaros
Son aquellos átomos que presentan igual número másico y distinto número atómico.
Ejemplo:
Número másico ® 14C6 14N7
Isótonos
Son átomos que presentan distinto número másico, distinto número atómico, pero tienen igual número de neutrones.
Ejemplo:
11B5 12C6
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