Modelo atómico

Antecedentes históricos
El conocimiento de la estructura atómica es fundamental para poder entender el comportamiento químico de las sustancias. El descubrimiento de las partículas subatómicas como los protones, los electrones y los neutrones, a finales del siglo XIX, impulsó a los químicos de la época a proponer modelos para explicar cómo estaban constituidos los átomos.
El primer modeloatómico fue propuesto por Thompson a finales del siglo XIX. Según Thompson, los átomos eran esferas macizas, cargadas positivamente, en las que se encontraban embebidos los electrones. Años más tarde, en 1911, un estudiante de doctorado de Thompson, llamado Rutherford, estableció el siguiente modelo atómico. Este modelo está basado en el experimento que se muestra en la figura.


El experimento deRutherford
Rutherford hizo pasar un haz de partículas a (cargadas positivamente y que eran emitidas por un elemento radiactivo como el polonio, Po) por una rendija, haciéndolo incidir en una lámina de oro muy delgada, de unos 400 átomos de oro de espesor. Los resultados del experimento se visualizaban en una placa fotográfica. La gran mayoría de las partículas a no sufrían desviación alguna en sutrayectoria. Algunas eran desviadas un cierto ángulo y otras, muy pocas, eran fuertemente desviadas al atravesar la lámina de oro. De los resultados obtenidos en este experimento Rutherford propuso que el átomo era esférico y en su centro se concentraba toda la carga positiva y casi la totalidad de la masa atómica. Alrededor de dicho centro o núcleo giraban los electrones, de manera que el númerode electrones era igual al de protones. El núcleo ocupaba, según Rutherford, un espacio muy pequeño comparado con el volumen total ocupado por el átomo, de tal suerte que éste podría considerarse prácticamente hueco. Ello explicaría que la mayoría de las partículas a no se desviaran al atravesar la lámina de oro mientras que las que sufrían desviación eran aquellas que se aproximaban al núcleo delos átomos de oro. Sin embargo, este modelo era inconsistente con los postulados de la Física Clásica: toda partícula en movimiento emite energía, por lo que la propuesta de Rutherford supondría la existencia de átomos inestables, que emitirían una radiación continua en todas las longitudes de onda.
En 1885, Balmer había demostrado que los átomos cuando emiten radiación lo hacen de formadiscontinua, es decir, se obtiene un espectro discreto. Cualquier modelo atómico tendría que explicar este hecho, y el de Rutherford no estaba en concordancia con ello

Espectro de emisión del hidrógeno
En 1913, Niels Bohr propone un nuevo modelo atómico para poder explicar la discontinuidad de los espectros atómicos y solucionar los problemas que planteaba el modelo de Rutherford. El modelo deBohr constaba de una serie de postulados:
• El átomo está constituido por una zona central o núcleo donde se concentra toda la masa y la carga positiva del átomo.
• Los electrones giran entorno al núcleo en órbitas circulares estacionarias, de modo que Fc = Fa. (Fc = fuerza centrífuga; Fa = fuerza centrípeta).
• Los electrones sólo se mueven en órbitas estables, que son aquellas cuyo momentoangular presenta un valor que es un múltiplo entero de la constante de Plank:
H = mvr = nh/2π, donde n = 1, 2, 3,... (n, número cuántico).

El átomo de hidrógeno de Bohr
Es decir, para Bohr el radio de las órbitas está cuantizado, de forma que el electrón no puede ocupar cualquier órbita sino aquellas que cumplan la condición señalada arriba (r = (n2h2/mZe2)). Obviamente, si las órbitas estáncuantizadas las energías correspondientes a las mismas también lo estarán:
E = Ec+Ep = -(mZ2e4/2h2)(1/n2)
• Los electrones que giran en órbitas estacionarias no absorben ni emiten energía durante su movimiento. Los electrones pueden absorber o emitir energía cuando saltan de una órbita a otra de distinto radio.
La teoría atómica de Bohr explica bien la estructura del átomo de hidrógeno y su...