La Estructura Del Atomo

La estructura del átomo
Las partículas subatómicas. Durante el siglo XIX, el descubrimiento de la electrolisis del agua (1800,
Nicolson y Carlisle) y de las leyes de Faraday (1832) sugieren que las unidades de carga eléctrica están
asociadas con los átomos. Pero no es hasta finales del siglo XIX y principios del XX que se identifican
las partículas cargadas que componen el átomo. El protón yel electrón fueron identificados estudiando la
conductividad de los gases a bajas presiones por Goldstein en 1886 y por Thomson en 1897,
respectivamente. Estudiando el comportamiento de las partículas frente a campos eléctricos y
magnéticos, se determinó que el protón es una partícula de carga positiva con una relación masa/carga de
1,04 10–8 kg/C, mientras que el electrón es una partícula decarga negativa con una relación masa/carga
de 5,69 10–12 kg/C. En 1909, Millikan estudia la carga adquirida por una gota de aceite al ser irradiada
con rayos X y propone que la unidad elemental de carga asociada al electrón y al protón vale 1,60 10–19
C. A partir de este valor de carga y de sus relaciones masa/carga, se determinaron las masas del electrón
y la del protón, siendo ésta 1835mayor que aquella (tabla 1.1). Al bombardear berilio con partículas α de
alta energía, Chadwick demostró en 1932 que los átomos están constituidos también por partículas sin
carga llamadas neutrones, de masa similar a la del protón.
Tabla 1.1. Las partículas subatómicas
Nombre Símbolo Masa Carga Descubrimiento
protón p 1,673 10–27 kg +1,602 10–19 C Goldstein, 1886
electrón e 9,109 10–31 kg–1,602 10–19 C Thomson, 1897
neutrón n 1,675 10–27 kg Chadwick, 1932
El modelo atómico de Rutherford. En 1911, Rutherford, Geiger y Marsden estudiaron las trayectorias
de las partículas α disparadas contra láminas de diferentes materiales (figura 1.1). De acuerdo con los
resultados obtenidos, Rutherford propuso un modelo de átomo (figura 1.2) caracterizado por la existencia
de un núcleo central conuna carga positiva idéntica a la negativa de los electrones, que están fuera del
núcleo, y que contiene el 99,9% de la masa total del átomo en sólo el 0,01% de su diámetro (d ≈ 1 106
toneladas/cm3). El tamaño de un átomo es del orden de 10–10 m (= 1 Å) mientras que el del núcleo es del
orden de 10–15 m.
Figura 1.1. Dispositivo experimental de Rutherford para la
medida de la dispersión departículas α, mediante láminas
metálicas muy delgadas. La fuente de partículas α es el
polonio radiactivo colocado en el interior de un bloque de
plomo, que sirve para proteger de las radiaciones y para
seleccionar un haz de partículas. La lámina de oro que se
utilizó tenía un espesor de 6 10–5 cm. La mayoría de las
partículas pasaban con poca o ninguna desviación, a. Unas
pocas se desviabanángulos grandes, b, y, ocasionalmente,
alguna partícula rebotaba en la lámina, c.
Pantalla de
centelleo
Lámina
de oro
Haz de
partículas α
Fuente
a
b
b
c
Figura 1.2. Interpretación del experimento de Rutherford. La mayor parte
del espacio de un átomo está casi “vacío” ya que sólo está ocupado por
livianos electrones. Toda la carga positiva del átomo y casi toda su masa se
encuentra ensu centro, en un núcleo muy denso y pequeño. La mayoría de
las partículas α con carga positiva (a) atraviesan el átomo por el espacio
desocupado sin experimentar desviaciones. Algunas (b) se acercan a los
núcleos y se desvían al ser repelidas por su carga positiva. Sólo unas pocas
llegan a acertar (c) en un núcleo y salen despedidas hacia atrás.
a
a
a
b
c
La representación
no es aescala. Si
los núcleos fueran
tan grandes como
los puntos negros
que los
representan, el
tamaño del átomo
debería ser de unas
decenas de metros.
Nucleones. El núcleo atómico está constituido por protones y neutrones, que por ello se llaman nucleones.
El número atómico (Z) de un átomo es el número de protones, que es igual al de electrones en el átomo
neutro, e identifica a un elemento....