Modelos Atómicos Juan Pablo Sánchez Grupo 1-31 Fundamentos de Física Moderna Universidad Nacional de Colombia

Modelo atómico de Demócrito Alrededor del año 450 a.C., Demócrito desarrolla la “Teoría Atómica del Universo” planteada inicialmente por su mentor Leucipo y la esquematiza de la siguiente manera: Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incompresibles e invisibles. Los átomos se diferencian solo en forma y tamaño, pero no por cualidades internas. Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos. Defiende que toda la materia no es más que una mezcla de elementos originarios que poseen las características de inmutabilidad y eternidad, concebidos como entidades infinitamente pequeñas y, por tanto, imperceptibles para los sentidos, a las que Demócrito llamó átomos (ἄτομοι), término griego que significa "que no puede cortarse“ o “indivisible”. Figura 1: Dibujo de Demócrito (Siglo V-IV a.C.)

Modelo atómico de J.J Thomson En 1897, tras el descubrimiento realizado por J.J Thompson acerca de la existencia del electrón, se plantea una nueva teoría acerca de la composición atómica de la materia: La materia esta divida en dos partes, una positiva y otra negativa. La negativa, por supuesto, sería la parte donde se encuentran todos los electrones, mientras que la positiva sería la “masa” donde se encuentran todos estos electrones suspendidos. A partir de ese modelo, se pudo dar explicación a: La existencia de los espectros atómicos. La conductividad y la polarización eléctrica. Las reacciones químicas bajo el supuesto de intercambio de electrones. La periodicidad observada en las propiedades químicas de los compuestos. La existencia de iones. Figura 2: Fotografía de J.J Thomson (1856-1940) junto a una representación gráfica de su modelo atómico y un arreglo de tubos de rayos catódicos, similar al que usó en su descubrimiento.

Modelo atómico de Rutherford En 1909, Ernest Rutherford desarrolla un experimento que consiste en bombardear una lámina de oro con un haz de partículas alfa y ver como el material afectaba la trayectoria de los haces. Según el modelo atómico de Thomson se esperaba que las partículas alfa pasaran la delgada placa de oro sin desviarse mucho de su trayectoria, pero al contrario de eso se observo que un porcentaje de las partículas se devolvieron hacia la fuente de plutonio. Rutherford concluyó que el hecho que la mayoría de partículas atravesaran la placa quería decir que gran parte del átomo era vacío y que la desviación de partículas alfa indica que el deflector y las partículas poseen cargas positivas, por lo que el rebote de las partículas era el choque con una zona muy positiva del átomo. Figura 3: Fotografía de Ernest Rutherford (1871-1937) junto a una representación gráfica de su modelo atómico. El átomo esta formado por un núcleo y una corteza, donde el núcleo corresponde a la parte positiva mientras que los electrones, que es la parte negativa, se encontraban girando alrededor del núcleo.

Modelo atómico de Bohr El modelo de Bohr, introducido en 1913, incorpora aspectos energéticos derivados de la energía de Planck y del efecto fotoeléctrico de Einstein. Estas son las características más relevantes del modelo: Los electrones se sitúan en órbitas circulares estables, es decir, donde no emiten energía y no todas están permitidas. Las órbitas permitidas de los electrones del modelo atómico de Bohr tienen un momento angular que es un múltiplo exacto de de hbar (constante de Planck dividido por 2π) Los electrones emiten o absorben un fotón cuando al adquieren la misma diferencia de energía de las órbitas involucradas y no necesitan pasar por estados intermedios. En el átomo de Bohr, las órbitas de los electrones siguen las reglas de la Mecánica Clásica, pero los movimientos entre orbitales no. Figura 4: Fotografía de Niels Bohr (1885-1962) junto a una representación gráfica de su modelo atómico. En la última imagen se muestra la influencia del modelo respecto al descubrimiento de Einstein.

Modelo atómico de Louis De Broglie En 1924, De Broglie presentó una tesis doctoral titulada: Recherches sur la théorie des quanta (Investigaciones sobre la teoría cuántica) introduciendo los electrones como ondas. Este trabajo presentaba por primera vez la dualidad onda-corpúsculo, característica de la mecánica cuántica. Su trabajo se basaba en los trabajos de Einstein y Planck. La asociación de partículas con ondas implicaba la posibilidad de construir un microscopio electrónico de mucha mayor resolución que cualquier microscopio óptico al trabajar con longitudes de onda mucho menores. Figura 5: Fotografía de Louis De Broglie (1892-1987) junto a una representación gráfica de su modelo atómico. En la última imagen se muestra un esquema más detallado del efecto ondulatorio de los átomos que planteó en su teoría.

Referencias Figura 1: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b9/Democritus2.jpg/245px-Democritus2.jpg Figura 2: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c1/J.J_Thomson.jpg/200px-J.J_Thomson.jpg Figura 3: http://4206e9.medialib.glogster.com/media/c551bab78221c6da8c72654a51cc1e63618d52b94d16fd34c7039cdb8fe082b5/ernest-rutherford.jpg Figura 4: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr.jpg Figura 5: http://www.spaceandmotion.com/Images/de-Broglie-physics-1.jpg Referencia 1: http://www.guatequimica.com/tutoriales/atomo/index.htm#t=Modelos_Atomicos.htm Referencia 2: https://es.wikipedia.org/wiki/Dem%C3%B3crito#El_atomismo