Modelo actual del atomo
El modelo actual del átomo sugiere que
En este artículo aprenderemos a describir los conceptos de la teoría atómica moderna.Cada modelo sucesivo del átomo se desarrolló para producir una explicación teórica de un resultado práctico.El modelo de Bohr sugiere lo siguiente sobre los átomos:El modelo de Bohr explicaba el hecho de que cuando excitamos átomos o iones, éstos emiten patrones repetibles de luz, individuales
El modelo de Bohr era muy preciso. Sin embargo, en el caso de los átomos con más de un electrón, el modelo de Bohr no reproducía los resultados experimentales.Estos son los espectros de emisión de algunos de estos elementos.Estos son los principales problemas del modelo de Bohr que llevaron a su revisión:El modelo de Bohr trataba a los electrones como partículas; ahora sabemos que los electrones también tienen propiedades ondulatorias. Además, en el modelo de Bohr,
El principio de incertidumbre de Heisenberg es un principio de la mecánica cuántica posterior. Es una verdad fundamental del
universo. Louis de Broglie aportó una de las ideas más cruciales que redefinieron cómo imaginamos el comportamiento de los electrones. De Broglie demostró que los electrones tienen propiedades ondulatorias y propiedades particulatorias: todo lo que llamamos partícula puede describirse de forma ondulatoria y todo lo que llamamos onda puede describirse de forma ondulatoria.
Descubierto el modelo moderno del átomo
La pieza más pequeña de un elemento que mantiene la identidad de ese elemento se llama átomoLa pieza más pequeña de un elemento que mantiene la identidad de ese elemento.. Los átomos individuales son extremadamente pequeños. Se necesitarían unos cincuenta millones de átomos en fila para formar una línea de 1 cm de longitud. El punto al final de una frase impresa contiene varios millones de átomos. Los átomos son tan pequeños que resulta difícil creer que toda la materia está hecha de átomos, pero así es.
El concepto de que los átomos desempeñan un papel fundamental en la química se formaliza mediante la teoría atómica modernaEl concepto de que los átomos desempeñan un papel fundamental en la química, enunciado por primera vez por John Dalton, un científico inglés, en 1808. Consta de tres partes:
Aunque la palabra átomo proviene de una palabra griega que significa "indivisible", ahora entendemos que los átomos en sí están compuestos de partes más pequeñas llamadas partículas subatómicas. La primera parte que se descubrió fue el electrónUna diminuta partícula subatómica con carga negativa., una diminuta partícula subatómica con carga negativa. A menudo se representa como e-, con el superíndice a la derecha mostrando la carga negativa. Más tarde se descubrieron dos partículas mayores. El protónUna partícula subatómica con carga positiva. es una partícula subatómica más masiva (pero aún diminuta) con carga positiva, representada como p+. El neutrónPartícula subatómica sin carga. Es una partícula subatómica con aproximadamente la misma masa que el protón, pero sin carga. Se representa como n o n0. Ahora sabemos que todos los átomos de todos los elementos están compuestos de electrones, protones y (con una excepción) neutrones. La Tabla 3.1 "Propiedades de las tres partículas subatómicas" resume las propiedades de estas tres partículas subatómicas.
Modelos atómicos
Durante el siglo XX, muchos científicos siguieron perfeccionando el modelo atómico. Gracias a los trabajos de Schrodinger y Heisenberg, nuestra percepción de los electrones cambió para siempre. Estos dos hombres descubrieron que la idea de que los electrones se movían en órbitas limpias y circulares era falsa. De hecho, Heisenberg descubrió que es imposible conocer la ubicación y la velocidad de un electrón en un momento dado. En otras palabras, los electrones son completamente impredecibles. Schrodinger utilizó este conocimiento para demostrar que los electrones existen en realidad en nubes de electrones. Estas nubes tienen varios niveles de energía, como predijo Bohr.Experimentos que condujeron a estos descubrimientos
El trabajo de estos dos científicos demostró que los electrones eran tan pequeños y se movían tan rápido que, si intentáramos observar su movimiento, nuestros instrumentos interferirían con el movimiento que intentábamos observar. Incluso el hecho de iluminar un electrón afectaría a su movimiento. En su lugar, los científicos se centraron en intentar definir la forma de las nubes en las que se movían los electrones. La foto de la derecha muestra la nube de electrones en un nivel de energía alto. Estos electrones tienen tanta energía que ya no se mueven circularmente. El modelo atómico moderno (hoy)
La teoría atómica de Dalton
En términos generales, el modelo de Bohr resume la concepción moderna del átomo. Este modelo se representa a menudo en ilustraciones que muestran un núcleo atómico central y líneas ovaladas que representan las órbitas de los electrones.
Pero sabemos que los electrones no se comportan realmente como planetas que orbitan alrededor de una estrella central. Sólo podemos describir estas partículas diciendo dónde estarán probablemente la mayor parte del tiempo. Estas probabilidades pueden visualizarse como nubes de densidad electrónica que suelen denominarse orbitales. Los orbitales más bajos son simples esferas. En los niveles superiores adoptan formas interesantes que determinan la geometría y la fuerza de los enlaces químicos entre átomos.
Excepto en el caso del átomo de hidrógeno, no tienen solución analítica. Podemos hacer muy buenas aproximaciones numéricas. Pero lo más frecuente es que los modelos computacionales de las interacciones químicas utilicen una serie de modelos diferentes descritos por el campo de la Teoría de Orbitales Moleculares. Todos ellos no son más que intentos de aproximar las fuerzas entre átomos describiendo la forma de sus nubes de electrones con una función matemática muy similar a lo que creemos que hacen realmente los electrones. Estos modelos suelen tener mucho éxito a la hora de predecir las características químicas. Y a menudo no describen correctamente el comportamiento químico real.