Estructura del átomo




ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

Introducción :

Son muchos los experimentos que han contribuido a nuestras ideas de lo que es el átomo, y aún hoy se sigue investigando sobre él.
Solamente unos pocos de todos los experimentos que se utilizaron para elaborar la teoría de la estructura atómica han tenido mayor influencia en la configuración de los caracteres más importantesdel átomo.
En este módulo estudiaremos estos experimentos y veremos cómo ellos contribuyeron al desarrollo de la teoría atómica.
Examinaremos la evolución de la teoría de la estructura atómica sobre una base histórica, porque el orden en que se hicieron los experimentos más importantes, es el orden en el que la estructura atómica resulta mucho más clara.
Hubo tres descubrimientos de grantrascendencia para la elaboración del modelo atómico actualmente utilizado:
a) El descubrimiento de la naturaleza eléctrica de la materia y de la naturaleza de la electricidad misma (1900).
b) El descubrimiento de que el átomo consiste en un núcleo rodeado por electrones (1911).
c) El descubrimiento de las leyes mecánicas que gobiernan la conducta de los electrones en los átomos (1925).

NATURALEZAELÉCTRICA DE LA MATERIA.

Experimento electrolítico de Faraday.

A partir de 1833, se tuvieron los primeros indicios acerca de la naturaleza de la electricidad y de la estructura eléctrica de la materia a través del estudio cuantitativo de la electrólisis realizado por Michael Faraday.
Ahora describiremos una experiencia similar, realizada por Faraday en aquella época.


Si en unrecipiente con agua y ácido sulfúrico se introducen dos electrodos de platino, conectados a una batería, cuando se conecta se observa que de cada electrodo se desprenden burbujas. Colocando sobre el cátodo (electrodo negativo) y sobre el ánodo (electrodo positivo) dos tubos de ensayo invertidos y llenos de agua, se recogen esas burbujas.
El gas que se recoge en el cátodo es hidrógeno y el que se recoge enel ánodo es oxígeno.

Cuando en el ánodo se han recogido 8 gramos de oxígeno, en el cátodo se ha recogido 1 gramo de hidrógeno. Además se observa experimentalmente que para lograr este desprendimiento se necesita un gasto total de corriente de 96.500 coulombios.
Debemos tener en cuenta que :

1 gramo de HContiene 6,022x1023 átomos


Es un átomo-gramo
de dicho gas.

Recordando que en el agua, 2 gramos de hidrógeno se combinan con 16 gramos de oxígeno, podemos pensar que la electrólisis logró descomponerefectivamente al agua, ya que la relación de gases obtenidos fue de 1 gramo de H por cada 8 gramos de O.
De su experimento Faraday dedujo que :

 La masa de un elemento depositada en un electrodo es directamente
proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por el circuito.


 Las masas de las diversas sustancias que se depositan, desprenden odisuelven en un electrodo cuando pasa una cantidad de electricidad
de 96.500 coulombios, son proporcionales a los pesos equivalentes
de esas sustancias.


Si bien Faraday llegó a estas importantes conclusiones, no comprendió el significado de su trabajo; aunque sospechó que debía existir una relación entre la electricidad y el enlace químico.

Fue Stoney, quien en1874 en base a las observaciones del experimento de Faraday, expuso que la electricidad debe existir en unidades discretas asociadas a los átomos.
A esa unidad de electricidad la llamó Electrón y supuso que esa carga elemental se hallaba asociada a cada átomo según el siguiente cálculo:

Por ejemplo para el hidrógeno, si 6,022x1023 átomos de hidrógeno para desprenderse consumen 96.500...