1.1 VISIN HISTRICA

Los filsofos griegos discutieron mucho sobre la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era ms sencillo de lo que pareca.

En el siglo V a.C., Leucipo pensaba que slo haba un tipo de materia. Sostena, adems, que si dividamos la materia en partes cada vez ms pequeas, acabaramos encontrando una porcin que no se podra seguir dividiendo. Un discpulo suyo, Demcrito, bautiz a estas partes indivisibles de materia con el nombre de tomos, trmino que en griego significa que no se puede dividir.

Elementos primitivos

Empdocles estableci que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, agua, aire y fuego.

Aristteles neg la existencia de los tomos de Demcrito y reconoci la teora de los 4 elementos, que, gracias al prestigio que tena, se mantuvo vigente en el pensamiento de la humanidad durante 2000 aos. Hoy sabemos que aquellos 4 elementos iniciales no forman

parte de los 106 elementos qumicos actuales.

1.2.1 TEORA ATMICA DE DALTON

En 1808, John Dalton public su teora atmica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y Demcrito. Segn la teora de Dalton:

1) Los elementos estn formados por partculas discretas, diminutas e indivisibles, llamadas tomos, que no se alteran en los cambios qumicos.

2) Los tomos de un mismo elemento son todos iguales entre s en masa, tamao y en el resto de las propiedades fsicas o qumicas. Por el contrario, los tomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.

3) Los compuestos se forman por la unin de tomos de los correspondientes elementos segn una relacin numrica sencilla y constante. Por ejemplo, el agua est formada por 2 tomos del elemento hidrgeno y 1 tomo del elemento oxgeno.

Hoy sabemos que ninguno de estos tres puntos es completamente cierto; sin embargo, Dalton contribuy enormemente a entender cmo estaba formada la materia.

Una vez aceptada la teora atmica de la materia, los fenmenos de electrizacin y electrlisis pusieron de manifiesto, por un lado, la naturaleza elctrica de la materia y, por otro, que el tomo era divisible, es decir, que estaba formado por partculas ms pequeas que el propio tomo.

Los fenmenos elctricos son una manifestacin de su carga elctrica.

Del mismo modo que existen 2 tipos de fenmenos elctricos (atraccin y repulsin), se admite que las propiedades que poseen los cuerpos electrizados se deben a la presencia en ellos de 2 tipos de cargas elctricas denominadas, de forma arbitraria, negativa y positiva.

Dos cuerpos que hayan adquirido una carga del mismo tipo se repelen, mientras que si poseen carga de distinto tipo se atraen.

En general, la materia es elctricamente neutra, es decir, tiene la misma cantidad de cada tipo de carga. Cuando adquiere carga, tanto positiva como negativa, es porque tiene ms cantidad de un tipo que de otro.

J. J. Thomson

Al estudiar los fenmenos elctricos se lleg a la conclusin de que la teora de Dalton era errnea y, por tanto, deban existir partculas ms pequeas que el tomo, que seran las responsables del comportamiento elctrico de la materia.

En 1897, el fsico britnico J. J. Thomson realiz experiencias en tubos de descarga de gases, que eran tubos de vidrio que contenan un gas a muy baja presin y un polo positivo (nodo) y otro negativo (ctodo) por donde se haca pasar una corriente elctrica con un elevado voltaje.

Thomson observ que se emitan unos rayos desde el polo negativo hacia el positivo, los llamrayos catdicos.

Al estudiar las partculas que formaban estos rayos se observ que eran las mismas siempre, cualquiera que fuese el gas del interior del tubo. Por ello se dedujo que en el interior de todos los tomos existen una ms partculas con carga negativa y se les dio el nombre deelectrones.

Rutherford Experimento y modelo

En 1911, el fsico y qumico Ernest Rutherford y sus colaboradores bombardearon una fina lmina de oro con partculas alfa (positivas), procedentes de un material radiactivo, a gran velocidad. El experimento permiti observar el siguiente comportamiento en las partculas lanzadas:

La mayor parte de ellas atravesaron la lmina sin cambiar de direccin, como era de esperar.

Algunas se desviaron considerablemente.

Unas pocas partculas rebotaron hacia la fuente de emisin.

El comportamiento de las partculas no poda ser explicado con el modelo de Thomson, as que Rutherford lo abandon y sugiri otro basado en el tomo nuclear.

Modelo de Thomson: De acuerdo con este modelo, en el cual la carga positiva de cada tomo est distribuida de forma homognea, las partculas positivas que atraviesan la lmina no deberan ser apreciablemente desviadas de su trayectoria inicial. Evidentemente, esto no ocurra.

Modelo de Rutherford: La carga positiva est concentrada en un ncleo central, de manera que las partculas positivas que pasan muy cerca de l se desvan bastante de su trayectoria inicial y slo aquellas pocas que chocan directamente con el ncleo regresan en la direccin de la que proceden.

l Modelo de Rutherford estableca:

El tomo tiene un ncleo central en el que estn concentradas la carga positiva y prcticamente toda la masa.

La carga positiva de los protones es compensada con la carga negativa de los electrones, que se hallan fuera del ncleo. El ncleo contiene, por tanto, protones en un nmero igual al de electrones del tomo.

Los electrones giran a gran velocidad alrededor del ncleo y estn separados de ste por una gran distancia.

Rutherford supuso que el tomo estaba formado por un espacio fundamentalmente vaco, ocupado por electrones que giran alrededor de un ncleo central muy denso y pequeo.

En la siguiente escena se puede ver el Modelo de Rutherford para tomos de los 5 primeros elementos de la tabla peridica:

El tomo queda constituido por:

Una zona central oncleodonde se encuentra la carga total positiva (la de los protones) y la mayor parte de la masa del tomo, aportada por los protones y neutrones.

Una zona externa ocortezadonde se hallan los electrones, que giran alrededor del ncleo.

Hay tantos electrones en la corteza como protones en el ncleo, por lo que el conjunto del tomo es elctricamente neutro.

3.4 MODELO ATMICO DE BOHR

El fsico dans Niels Bohr realiz una serie de estudios de los que dedujo que los electrones de la corteza giran alrededor del ncleo describiendo slo determinadas rbitas circulares.

En el tomo, los electrones se organizan en capas y, en cada capa tendrn una cierta energa, llenando siempre las capas inferiores y despus las superiores de la tabla peridica con este modelo:

La distribucin de los electrones en las capas se denominaconfiguracin electrnicay se realiza de la siguiente manera:

La 1 capa puede contener, como mximo, 2 electrones.

La 2 capa puede contener, como mximo, 8 electrones. Comienza a llenarse una vez que la 1 ya est completa.

La 3 capa puede contener, como mximo, 18 electrones. Comienza a llenarse una vez que la 2 capa ya est completa.

Se representa por nmeros separados por comas y entre parntesis. Por ejemplo, el tomo de sodio tiene 11 electrones; por tanto, 2 llenan la 1 capa, 8 quedan en la 2 capa y el ltimo electrn quedara en la 3 capa. La representacin es: (2,8,1).

Sacado de ; newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/el_atomo/historia.htm?1&0

Ver tambin, el video de clases : Historia del tomo.wmv - YouTube