El átomo se considera como la unidad básica de construcción para un elemento químico; un elemento está conformado por un solo tipo de átomos mientras que un compuesto está formado por dos o más tipos de diferentes átomos.
Teoría atómica direccionada por Dalton
Cuando hablamos de teoría atómica se nos viene a la mente la expresión del filósofo griego Demócrito, quien nos remonta al siglo V a.C, y define al átomo como “la materia que está conformada por muchas partículas pequeñas e individuales”, este concepto condujo de manera gradual a la definición moderna de elementos y compuestos.
Ya para 1808, John Dalton marca el principio de la nueva era en la química actual, basando su teoría en tres propuestas básicas, la primera en donde estableció que los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas llamadas átomos, estos a su vez, si corresponden a un mismo elemento son idénticos es decir tienen igual tamaño, masa y comportamiento químico; y si corresponden a diferentes elementos entonces sus átomos son distintos.
La segunda propuesta de Dalton está relacionada con la conformación atómica de los compuestos, es decir, estos están constituidos por átomos de más de un elemento, donde la relación de número de átomos siempre es un número entero; y por último las reacciones químicas se obtienen mediante la combinación o reordenamiento de los átomos no de la creación ni destrucción de los mismos.
Para la época, tanto Dalton como el resto de los científicos desconocían la estructura y composición del átomo, no fue hasta 1850 que comenzaron las investigaciones que condujeron al descubrimiento de la estructura interna del átomo la cual consiste en partículas aún más pequeñas llamadas partículas subatómicas como: electrones, protones y neutrones.
Estructura interna del átomo definida por Thomson, Rutherford y Chadwick
El descubrimiento de las partículas subatómicas llamadas electrones, viene dado partiendo del estudio de la radiación, emisión y transmisión de la energía a través de un tubo catódico en la década de 1890. Para estudiar este fenómeno los investigadores utilizaron un tubo de vidrio con dos placas metálicas, una llamada cátodo y otra ánodo, ambas conectadas a una fuente de alto voltaje, en ese instante la placa catódica emitía un rayo invisible llamado rayo catódico que se dirigía hacia la placa de ánodo y seguía su trayectoria hacia el otro extremo produciendo una luz brillante. En este experimento el físico Joseph Thomson, colocó dos placas cargadas eléctricamente y un electroimán al sistema, y observó que los rayo catódico eran atraídos por una placa con carga positiva y repelidos por la placa con carga negativa, por lo que los investigadores concluyeron que estos rayos catódicos deben estar formados por partículas con carga negativa denominada electrones.
Para 1900 se consideraba tal como se mencionó que el átomo, contenía electrones y que además era eléctricamente neutra es decir debía tener el mismo número de cargas positivas como negativas, por lo tanto durante muchos años se creía que la estructura atómica consistía en una esfera uniforme cargada positivamente la cual contenía dentro de ella electrones dispersos; este modelo de estructura atómica fue descartado por el científico Rutherford, quien para 1908 realizó una serie de experimentos que consistían en utilizar una lámina metálica de oro como un blanco para hacer pasar una fuente de partículas alfa (α partículas cargadas positivamente).
Rutherford esperaba que estas partículas alfa, atravesaban la lámina sin desviarse, sin embargo no fue así, algunas atravesaron la lámina sin desviarse, otras atravesaban y se desviaban y otras se regresaban por la misma trayectoria sin atravesar la lámina. Ahora bien, si se suponía que los electrones estaban insertos en una esfera cargada positivamente, entonces cómo es que en el experimento de Rutherford algunas partículas alfa pasaban y otras no.
La explicación fue dada por el mismo Rutherford en 1911, basado en el modelo conocido hoy día como átomo nuclear, este investigador describe la estructura del átomo diciendo que la carga positiva se encuentra centrada en una región muy pequeña llamada núcleo, razón por la cual al pasar las partículas alfa cerca del núcleo ocurría una gran fuerza de repulsión originando una gran desviación y cuando estas chocaban directamente con el núcleo ocurría una repulsión tan grande que su trayectoria se invertía por completo. La carga positiva de la cual hablaba Rutherford fue denominada protones por este mismo investigador para 1919.
En este punto, el átomo estaba constituido por un núcleo que contiene cargas positivas denominados protones y fuera de este se encuentran las cargas negativas es decir los electrones, existen tantas cargas negativas como positivas, por lo tanto, el átomo es eléctricamente neutro.
Para la época algunos investigadores decían que debía existir otro tipo de partícula subatómica en el núcleo, y no fue hasta 1932 que el físico inglés Chadwick demostró que existía un tercer tipo de partículas subatómicas ubicada en el núcleo, denominadas neutrones que eran partículas eléctricamente neutras de masa ligeramente mayor que los protones.
Referencias bibliográficas
– Brown T.L; LeMay H.E; Bursten B.E; Burdge J.R. Química General, 12va Edición. Editorial Pearson, (2014).
– Petrucci, R.H; Herring, F. G; Madura, J.D; Bissonnette, C. Química General, 8a Edición. Editorial Pearson, (2003).
– Chang, Raymond Química, 6ª Edición. Editorial McGraw-Hill, (1999).
Autora
Escrito por Mahiceth Quintero Valero para la Edición #105 de Enciclopedia Asigna, en 11/2021. Mahiceth es Doctora en Química Aplicada