Tema 1

Tema 1. Composición de la materia. Estructura atómica

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COMPOSICIÓN DE LA MATERIA. ESTRUCTURA ATÓMICA 
 

1. COMPOSICIÓN DE LA MATERIA. 
 
 
Los elementos están formados de pequeñas partículas llamadas átomos, que pueden combinarse según 
relaciones  numéricas  sencillas  de  acuerdo  con  la  ley  de  las  proporciones  múltiples.  Los  átomos  están compuestos de tres partículas fundamentales: los protones que tienen carga positiva, los electrones con carga 
negativa  y  los  neutrones  que  son  neutros.  Los  protones  y  neutrones  tienen  aproximadamente  la  misma  masa 
que  es  alrededor  de  1840  veces  mayor  que  la  masa  de  un  electrón.  De  acuerdo  con  el  modelo  atómico propuesto por Rutherford, los protones y neutrones se encuentran en el núcleo, mientras que los electrones se 
mueven alrededor del núcleo a una distancia relativamente grande. 
 
El número atómico, Z, de un elemento es el número de protones presentes en el núcleo de un átomo y 
determina su identidad. Es decir, los elementos difieren unos de otros en función del número atómico (número 
de  protones  que  contienen).  Los  isótopos  son  átomos  de  un  mismo  elemento,  con  el  mismo  número  de protones  pero  diferente  número  de  neutrones.  La  suma  de  protones  y  neutrones  es  el  número  másico,  A.  La 
masa atómica se mide en unidades de masa atómica, uma, definida como 1/12 de la masa del átomo de  12C. Los 
protones y neutrones tienen una masa de aproximadamente 1 uma. 
 
2. ANTECEDENTES DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR 
 
2.1. Radiación electromagnética y espectros atómicos 
 En el siglo XIX Maxwell demuestra la existencia de las ondas electromagnéticas. Todas ellas se propagan en 
el aire o en el vacío con velocidad c = 3.108 m/s. La frecuencia, ν, de una radiación electromagnética se relaciona con 
su longitud de onda, λ, según la expresión: 
c = λ⋅ν
De mayor a menor frecuencia (de mayor a menor energía)  se clasifican en: Rayos γ, Rayos X, Ultravioleta, 
Visible, Infrarrojo,  Microondas  y  ondas  de  Radio.  La  luz  visible  comprende  las  radiaciones  entre  los  7,5.1014  Hz 
(límite superior del Violeta) y los 4,3.1014 Hz (límite inferior del Rojo) (las longitudes de onda están entre 400 y 700 
nm aproximadamente). 
 
La radiación electromagnética en un determinado intervalo de frecuencias tiene espectro continuo cuando contiene ondas de todas las frecuencias posibles dentro de ese intervalo. 
Los espectros de emisión de los elementos (espectros atómicos) son discontinuos: están formados sólo por 
radiaciones de determinadas frecuencias (líneas espectrales). Cada elemento tiene un espectro atómico de emisión 
característico y distinto de los de los demás. Las investigaciones, de finales del XIX, sobre el espectro de emisión del hidrógeno, mostraron que sus líneas espectrales se agrupaban en diversas bandas. Empíricamente Rydberg propuso 
una fórmula que permitía calcular sus frecuencias en cada una de las bandas, 
ν =

⎛ 1
1 ⎞
= RH ⎜⎜ 2 − 2 ⎟⎟
λ
⎝ n1 n2 ⎠
1

donde ν es  el  número  de  onda  de  una  línea  espectral,  RH  la  constante  de  Rydberg  (1,09687⋅107  m‐1)  y  n1  y  n2 números enteros que pueden tomar los valores 1,2,3,4 ... siendo n1 < n2 . Así: 
‐ Si n1= 1, n2 puede ser 2,3,4,5,6,7... obteniéndose con la anterior expresión los valores de los números de onda de 
las líneas de la serie de Lyman (en el ultraviloleta) (Figura 1); 
‐ Si n1 = 2, n2 puede ser 3,4,5,6,7...., obteniéndose los valores de los números de onda de las líneas de la serie de 
Balmer (en el visible); ‐ Si n1 = 3, n2 puede ser 4,5,6,...,obteniéndose los valores de la serie de Paschen (infrarrojo); 
‐ Si n1 = 4, n2 puede ser 5,6,7..., obteniéndose los valores de la serie de Brackett (infrarrojo); 
‐ Si n1 = 5, n2 puede ser 6,7,8... , obteniéndose los valores de la serie de Pfund (infrarrojo). 
 
El  modelo  atómico  que  Rutherford  propone  en  1911  no  era  capaz  de  explicar  la  discontinuidad  de  los ...