MODELOS ATÓMICOS

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Tema 2
MODELOS ATÓMICOS
4.1. Introducción. 4.2. Modelos atómicos anteriores a la Mecánica Cuántica. 4..2.1.
Modelo atómico de Rutherford. 4.2.2. Modelo atómico de Bohr. 4.2.3. Modelo atómico de Sommerfed.
4.2.4. Necesidad de algo nuevo. 4.3. Mecánica Cuántica. 4.3.1. Antecedentes de la Mecánica
Cuántica. 4.3.2. Ideas elementales de Mecánica Cuántica. 4.4. Modelo mecano-cuántico de losátomos hidrogenoides. 4.5. Modelo mecano-cuántico de los átomos multielectrónicos.
4.6. Resumen. Apéndices.

4.1. Introducción
La radiación del cuerpo negro ideal, el efecto fotoeléctrico y los espectros de
líneas de emisión y absorción de los gases eran hechos experimentales y los intentos de
su interpretación teórica iban a dar lugar al nacimiento de la Física Cuántica. La
radiación delcuerpo negro ideal fue explicada por Planck en 1900 y en esta explicación
se introdujo la conocida e importante constante de Planck, h. El efecto fotoeléctrico fue
explicado por Einstein en 1905 introduciendo el concepto de fotón y asignándole a éste
una energía igual a h , siendo h la recién mencionada constante de Planck y  la
frecuencia de la radiación electromagnética de la que losfotones forman parte. Sin
embargo, a principios del siglo XX los espectros de líneas no habían sido todavía
interpretados. Ya que estos espectros eran originados por átomos de un gas enrarecido
introducido en una ampolla de vidrio, los causantes de estos espectros debían ser los
átomos a través de su estructura. Había que establecer un modelo atómico que fuera
capaz de explicar estos espectros. Ycon este objetivo surgieron los diferentes modelos
atómicos, que se explicarán someramente en este tema.
Como se indicó en el tema anterior, el primer modelo atómico fue el de
Thomson, propuesto en 1904, que no explicaba en absoluto el espectro de líneas pero
que tiene el mérito de, además de ser el primer modelo propuesto, haber estimulado a
Rutherford a su verificación experimental, lo quesupuso el descubrimiento del núcleo
en 1911. Así, en 1911 ya se sabía que el átomo estaba constituido por una partícula
positiva, denominada núcleo y por uno o más electrones que, en su conjunto, tenían la
misma carga que el núcleo en los átomos neutros y este mismo año Rutherford propuso
un modelo, llamado también modelo planetario, en que los electrones se movían en
órbitas circularesalrededor del núcleo. Por razones que se verán más adelante en este
tema, este modelo atómico se descartó a los dos años por inestable. Este modelo
tampoco explicaba los espectros de líneas pero tuvo el mérito, además de introducir el
núcleo como parte de su modelo atómico, de haber estimulado a Bohr, en 1913, a
mejorarlo estableciendo tres postulados que solventaban el problema de lainestabilidad
y además explicaba, aunque no bien del todo, los espectros de líneas del hidrógeno.
Escuela de I. I. de Albacete. Departamento de Química Física. Preparado por R. Varón, M. García-Moreno y M.Ll. Amo

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Posteriormente, en 1916, Arnold Sommerfeld (1868-1951) mejoró el modelo de Bohr
introduciendo en el mismo la existencia de órbitas elípticas de los electrones (además de
las circulares),sustituyendo la masa en reposo del electrón por la masa reducida del
átomo y teniendo en cuenta la masa relativista del electrón. Este modelo, acercó algo
más la teoría a los hechos experimentales pero tampoco explicaba éstos. Por lo tanto, ya
que ninguno de los modelos mencionados explicaba bien los espectros de líneas, ni
siquiera el del hidrógeno, hubo que desecharlos todos y sustituirlospor uno más
complejo, con menos significado físico pero que explicaba bien el espectro del
hidrógeno y de otros gases, además de otros hechos experimentales. Este es el modelo
mecano-cuántico actualmente en vigor. Pero en esencia, lo que interesa para el
propósito de este tema es que la estructura atómica en todos los modelos, a partir del de
Rutherford, es la misma: un núcleo con carga...