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El átomo

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Una de las grandes preguntas que hemos tenido en algún momento se refiere  por la constitución de la materia, de que esta hecha, que la anima, cómo funciona en fin preguntas que no ha llevado a nuevas preguntas, una de las respuestas encontradas es que la materia, sea cual fuese está constituida de átomos, Demócrito en la antigua Grecia fue pinero al mencionar el hecho de que todo estaba constituido por una partícula a la cual se llegaba luego de dividirla hasta que ya no pudiese mas y eso que quedaba allí pues no podría ser otra cosa que átomos (Lo que no se puede dividir), hoy sabemos que si se puede dividir y llegar  a unas subparticulas que tienen un comportamiento que aun nos desconcierta y son las bases de la moderna física, así que amigos estudiantes adentrémonos un poco en este apasionante tema y veamos su constitución y todo el proceso que se ha llevado  para formular toda una teoría atómica que ha permitido tantos avances y al mismo tiempo tantas posibilidades de destrucción.

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La historia del átomo

Un átomo es la unidad básica de la materia, que consiste en un núcleo central denso rodeado por una nube de electrones con carga negativa. [1]  Ese núcleo atómico contiene una mezcla de protones con carga positiva y neutrones con carga eléctrica neutral. Si un grupo de átomos se une, forman una molécula. Ahora, ¿cómo llegamos a comprender tan a fondo las unidades más ínfimas que componen a todo lo que nos rodea y a nosotros mismos?

A pesar de lo que se pueda pensar, la teoría atómica, no surge en el siglo 20 con la famosa bomba, y con Albert Einstein. El concepto de que la materia está compuesta por unidades ínfimas, ha rondado a la raza humana por miles da años.

No en experimentos, por supuesto, pero sí en el pensamiento filosófico. Pero la idea básica del átomo como la conocemos hoy en día, surgió en la era moderna como una forma elegante de explicar los nuevos descubrimientos en el campo de la química.

democrito Pero ya en el siglo sexto antes de Cristo, en la antigua India, apareció la referencia al concepto atómico más antigua. Las escuelas conocidas como Nyaya y Vaisheshika, desarrollaron teorías elaboradas sobre cómo los átomos se combinaban para formar objetos complejos. Según ellos primero se unían en pares, y luego en tríos de pares. El término en sí fue acuñado un tiempo después, alrededor del 450 aC, por el griego Demócrito. Lo llamó incortable, o la partícula más pequeña indivisible, que en  griego es átomos (ἄτομος). Al hombre siempre le intrigó saber cómo estaba constituida la materia y cuáles eran sus propiedades. En un principio, tuvo contacto con ella sólo con fines alimenticios y de protección, y modeló las piedras para su defensa y ataque. Posteriormente, se maravilló con el descubrimiento de metales como el cobre, el oro y el estaño que trabajó con el calor de sus fogatas y que introdujo en las cavernas para darles luminosidad con su resplandor. En el Oriente, luego, el hombre incursionó en la transformación de la materia, fabricando tinturas que aplicó, por ejemplo, en los géneros.Hasta nuestros días, recordamos la figura de Demócrito, quien decía que la materia estaba formada por partículas. En la actualidad, debido a las investigaciones, se sabe que la materia está formada por pequeñas partículas llamadas átomos. Los átomos se agrupan y forman moléculas, las cuales se ordenan y constituyen la materia.
lavoisier Pero el concepto se mantuvo en el campo de la filosofía hasta que en 1661 el filósofo naturalista Robert Boyle, publicó su libro El químico escéptico, en el que argumentaba que la materia estaba compuesta por varias combinaciones de diferentes corpúsculos o átomos, y no por los elementos clásicos de aire, fuego, tierra y agua, como se venía postulando. Y para 1789 Antoine Lavoisier lo definió como el elemento que no podía dividirse por métodos químicos. Para 1803, el inglés John Dalton utilizó el concepto para explicar por qué los elementos podían relacionarse de diferentes maneras, para explicar la razón de que ciertos gases se disolviesen mejor en agua que otros. Fue la ley de las proporciones múltiples.

Robert Brown pudo observar años después,e n 1827, con un microscopio cómo los átomos se movían erráticamente, lo que se conoce como movimiento browniano. Y ya en 1905 Albert Einstein produjo el primer análisis matemático del este movimiento. Poco tiempo después el francés Jean Perrin usó el trabajo de Einstein para verificar y probar la teoría atómica de Dalton.

thomson En 1897 J. J. Thomson descubrió al electrón, y así también que el átomo no era la unidad más pequeña indivisible. Lo que siguió después fue una carrera de experimentos con radiactividad, bombardeos íónicos, y el desarrollo de aparatos especiales para estudiar partículas cada vez más pequeñas como los quarks, de los que están compuestos los hadrones (protones y neutrones). Hoy en día se considera que las partículas más pequeñas de las cuales está compuesta la materia son los quarks y los leptones. Al menos esas son las más ínfimas que se han podido identificar.

Lo que vino después fue el descubrimiento de que el átomo podía dividirse, y que al hacerlo liberaba una increíble cantidad de energía. Esto se utilizó para fines prácticos, como la energía atómica, y para fines no tan santos como las bombas atómicas.

Pero el conocimiento de los átomos se pudo utilizar para comprender nuestro universo desde dentro, lo que llevó a miles de descubrimientos en diversos campos de la ciencia.

Actividades:

1. Abra la página de Discovery en la escuela para que puedas procesar adecuadamente el video sobre Mecánica cuantica. Para poderla abrir tienes que incribirte en el portal, alli encontrarás excelentes recursos tanto para el maestro como para el estudiante. Así que anímate, vale la pena.

http://www.discoveryenlaescuela.com/docentes/docentes_guia_037.php

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Fuentes:

[1] http://notihistorico.blogspot.com/2009/03/la-historia-del-atomo.html

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Los modelos atómicos

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Cada sustancia del universo, las piedras, el mar, nosotros mismos, los planetas y hasta las estrellas más lejanas, están enteramente formada por pequeñas partículas llamadas átomos. Son tan pequeñas que no son posible fotografiarlas. Para hacernos una idea de su tamaño, un punto de esta línea puede contener dos mil millones de átomos. Estas pequeñas partículas son estudiadas por la química, ciencia que surgió en la edad media y que estudia la materia.

Pero si nos adentramos en la materia nos damos cuenta de que está formada por átomos. Para comprender estos átomos a lo largo de la historia diferentes científicos han enunciado una serie de teorías que nos ayudan a comprender la complejidad de estas partículas. Estas teorías significan el asentamiento de la química moderna.

Como ya hemos dicho antes la química surgió en la edad media, lo que quiere decir que ya se conocía el átomo pero no del todo, así durante el XVIII esta ciencia evoluciona.

Posteriormente a fines de este siglo se descubren un gran número de elementos, pero este no es el avance más notable ya que este reside cuando Lavoisier da una interpretación correcta al fenómeno de la combustión.

Ya en el siglo XIX se establecen diferentes leyes de la combinación y con la clasificación periódica de los elementos (1871) se potencia el estudio de la constitución de los átomos.

Los modelos atómicos básicamente son las formas en las que se interpreta o representa el comportamiento del átomo.
El primer concepto de átomo fue del griego
Democrito que acuño la palabra átomo  -a quiere decir "no", y tomos "división", o sea, creían que eran indivisibles, la ultima partícula-.
Para los griegos era como una pelotita maciza, por dar un ejemplo torpe. Luego Dalton resucito la idea de átomos en el siglo XIX, mas adelante surgieron descubrimientos como la periodicidad por
Mendeleiev, la radiación y las partículas subatómicas que fueron favoreciendo la aparición de modelos diferentes.
Con la aparición del electrón y el protón también apareció el primer modelo atómico que los contemplaba, que fue el "modelo del budín de pasas" de Thompson.
Ese modelo era bastante inconsistente, y se descarto rápidamente. Consideraba que cargas positivas y negativas estaban todas aglomeradas.

Seguidamente vino el modelo de Rutherford (o Lord Kelvin). El modelo de Rutherford es muy parecido a la noción que se tiene actualmente del átomo. Rutherford hizo una experiencia en el que irradio una placa de oro con radiación alfa (de carga positiva y masa considerable). Rutherford observo dos cosas:
a) Algunas partículas rebotaban.
b) Algunas se desviaban.
c) Casi todas pasaban.
De este modo,
Rutherford concluyo que había un núcleo muy concentrado que era positivo, y las partículas que rebotaban o se desviaban era porque el núcleo era de igual carga que las partículas alfa. Pero como casi todas pasaban, Rutherford concluyo que el atomo era esencialmente vacio.

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Un discípulo de Rutherford, Niels Bohr elaboró un modelo que explico algunos aspectos de la mecánica cuántica, básicamente la predictibilidad de los espectros de emisión o absorción de la materia (lo que sucedía era que, cuando se excitaba un átomo, este emitía una frecuencia de luz que siempre era la misma cuando el átomo era el mismo, es decir… si se excitaba sodio, la luz siempre era amarilla y siempre era el mismo amarillo y no otro amarillo).

Pero Bohr fallaba cuando los átomos eran grandes y solo funcionaba para el hidrogeno.
Luego aparecieron diversos estudios fortalecidos por el crecimiento en el área de la mecánica cuántica, se comenzó a hablar de probabilidades y no necesariamente de orbitas estrictamente permitidas. Apareció la ecuación de
Schroedinger y finalmente teorias mas elaboradas como la de De Broglie y la de la Escuela de Copenhague (liderada por Niels Bohr).
El modelo que se considera actualmente es próximo al de estas escuelas y se postula que no hay necesariamente zonas permitidas o prohibidas, sino que el electrón orbita en un espacio en torno al núcleo de modo tal que en el hay una gran probabilidad de que el electrón se encuentre, y un poco mas cerca y un poco mas lejos la probabilidad va disminuyendo.

Actualmente su objetivo es cooperar a la interpretación de la composición, propiedades, estructura y transformaciones del universo, pero para hacer todo esto hemos de empezar de lo más simple y eso son los átomos, que hoy conocemos gracias a esas teorías enunciadas a lo largo de la historia. Estas teorías que tanto significan para la química es lo que vamos a estudiar  y para ello nos vamos a valer de diferentes portales que contienen simulaciones de como se podría comportar un átomo.

Para entender un poco más estos modelos atómicos vamos a valernos de una serie de recursos que se encontramos en la web que nos dan ilustración sobre este interesante tema:

Simulación de isotopos de hidrogeno

 

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-Modelos atómicos de Democrito a Bohr: http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/ayuda.htm

– Teoría atómica.  La primera época

Historia: modelos atómicos. Excelente página de recursos educativos del Ministerio de Educación de España

– Materia Átomos. De Demócrito a Dalton

Iones, Isótopos y Envoltura de Electrones 

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