Atomo

1. EJE I: Propiedades generales del núcleo. Modelos nucleares.
Palabras clave. Conceptos. Esquemas y cuadros sinopticos. Linea del tiempo de lo modelos nucleares.
¿Qué es la teoría atómica? Características y definición
La teoría atómica es una teoría científica de la naturaleza de la materia. La teoría
atómica afirma que la materia está compuesta de unidades llamadas átomos.
La teoría atómica comenzó como un concepto filosófico en la antigua Grecia.
Entonces se creía que un átomo era una entidad indivisible. La palabra átomo se
origina en el adjetivo atómico del griego antiguo, que significa "indivisible".
A partir del siglo XIX los científicos empezaron a experimentar y a desarrollar
teorías científicas.
A principios del siglo XX, los físicos descubrieron que el "átomo indivisible" en
realidad es un conglomerado de partículas subatómicas diferentes (electrones,
protones y neutrones).
La física de partículas es el campo científico que estudia las partículas subatómicas. En este campo los físicos
esperan descubrir la verdadera naturaleza fundamental de la materia.
¿Qué descubrió John Dalton sobre el átomo?
John Dalton desarrolló la ley de proporciones múltiples y más tarde propuso un primer modelo atómico
científico: la teoría atómica de Dalton.
Cerca del final del siglo XVIII, surgieron dos leyes sobre las reacciones químicas, sin hacer referencia a la
noción de teoría atómica:
Ley de conservación de masa (Antoine Lavoisier, 1789), que establece que la masa total en una reacción química
permanece constante.
Ley de las proporciones definidas (Joseph Louis Proust, 1799). Esta ley establece que, si un compuesto se
descompone en sus elementos constituyentes, las masas de los compuestos constituyentes siempre tendrán las
mismas proporciones.
Ley de proporciones múltiples
John Dalton estudió ambas leyes y desarrolló la ley de proporciones múltiples:
“Si dos elementos se pueden combinar para formar una serie de compuestos, la relación de masa del segundo
elemento que se combina con una masa fija del primer elemento será una relación de números enteros
pequeños.”
Modelo atómico de Dalton
Dalton propuso que cada elemento químico estaba compuesto de átomos de un solo tipo. Aunque no se podían
modificar o destruir por medios químicos, se podían combinar para formar estructuras más complejas
(moléculas).
Dalton llegó a estas conclusiones empíricamente y siguiendo un método científico. Por lo tanto, esta era la
primera teoría verdaderamente científica del átomo.
La teoría atómica de Dalton se basa en los siguientes enunciados:
La materia está formada por átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles.
Todos los átomos de un mismo elemento químico son iguales en masa y propiedades y diferentes de los átomos
de cualquier otro elemento.
Los compuestos se forman por combinaciones de átomos de diferentes elementos.
El descubrimiento de las partículas subatómicas
En 1897, JJ Thomson descubrió el electrón:
El átomo no era la partícula más pequeña de un elemento.
Thomson sugirió que los átomos eran divisibles, con otros elementos constituyentes.
Descubrimiento del núcleo atómico
En 1909, Rutherford descubrió que la mayoría de la masa y la carga positiva del átomo se concentran en una
fracción muy pequeña de su volumen en un área que asumió que estaba en el centro.
Este descubrimiento llevó a Rutherford a proponer un modelo atómico planetario en el que una nube de
electrones rodea un núcleo pequeño y compacto de carga positiva.
El modelo cuántico del átomo
La teoría cuántica revolucionó la física a principios del siglo XX, cuando Max Planck y Albert Einstein postuló
que la energía luminosa se emite o se absorbe en cantidades discretas conocidas como los cuantos.
El modelo planetario anterior planteaba dos deficiencias significativas:.

2. A diferencia de los planetas, los electrones son partículas cargadas. Se sabe que una carga eléctrica del acelerador
emite ondas electromagnéticas. Una partícula en órbita debería perder constantemente energía y girar en espiral
hacia el núcleo, chocando con ella en una fracción de segundo.
El modelo planetario no podía explicar los espectros de emisión y absorción de los átomos observados.
Teoría atómica de Bohr
En 1913, Niels Bohr desarrolló el modelo atómico de de Bohr: “los electrones sólo pueden girar alrededor del
núcleo en cierta órbita circular con el momento angular y la energía distancia fija desde el núcleo (es decir,
alcance) es proporcional a la energía.”
En este modelo, un electrón no puede entrar en el núcleo, porque no podía perder energía en una forma continua;
En su lugar, sólo podía realizar saltos cuánticos instantáneos entre niveles de energía fijos.
¿Qué es la dualidad onda-partícula?
En 1924, Louis de Broglie afirmó que todas las partículas en movimiento exhibían alguna forma de onda.
La ecuación de Schrödinger (1926) describe un electrón como una onda en lugar de una partícula puntual. Max
Born, en cambio, sugirió que la función de onda de Schrödinger podría usarse para calcular la probabilidad de
encontrar un electrón en cualquier lugar alrededor del núcleo.
Ambas teorías introdujeron la idea de dualidad onda-partícula: “El electrón puede exhibir tanto propiedades de
longitud de onda como de partícula.”
Principio de incertidumbre de Heisenberg
Una consecuencia de la descripción de los electrones como una onda es la imposibilidad matemática de calcular
simultáneamente la posición y el impulso de un electrón.
Esto se conoció como el principio de incertidumbre de Heisenberg (Werner Heisenberg, 1927). Este principio
Invalidó el modelo de Bohr con sus órbitas circulares claras y claramente definidas.
¿Cómo es el modelo atómico moderno?
El modelo moderno del átomo describe las posiciones de los electrones en un átomo en términos de
probabilidades.
Se puede encontrar un electrón a cualquier distancia del núcleo, pero, dependiendo de su nivel de energía, ocurre
con más frecuencia en algunas regiones alrededor del núcleo que en otras; este patrón de probabilidad se llama
orbital atómico.
Estructura del átomo, partes y partículas atómicas
Un átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia ordinaria que tiene
las propiedades de un elemento químico. El átomo está compuesto por:
El núcleo atómico: formado por unas partículas subatómicas llamadas nucleones.
Los nucleones pueden ser neutrones o protones.
Una nube de electrones: otro tipo de partícula subatómica moviéndose alrededor del
núcleo.
La principal diferencia entre protones, neutrones y electrones es su carga eléctrica.
Los electrones tienen carga eléctrica negativa, los protones tienen carga positiva y los
neutrones son partículas con carga eléctrica neutra.
Los átomos neutros tienen el mismo número de electrones que de protones ya que
ambas subpartículas tienen la misma carga eléctrica.
Un átomo está constituido por un núcleo central muy denso, con los nucleones muy juntos, y por electrones que
se mueven alrededor del núcleo a una distancia relativamente grande.
Estructura del núcleo del átomo
El núcleo atómico es la parte central del átomo que está compuesto por nucleones unidos entre ellos por unos
enlaces muy fuertes. Un nucleón puede ser un protón o un neutrón.
Debido a que los protones tienen una carga eléctrica positiva y los neutrones tienen carga neutra, la tendencia
natural es la de separarse. Los enlaces que mantienen unidos los nucleones ejercen una fuerza nuclear mucho
más intensa que la fuerza electromagnética a distancias cortas.
La fuerza de estos enlaces nucleares permite vencer la repulsión eléctrica entre los protones.
¿Qué es el número másico de un átomo?
El número másico de un átomo es el número de nucleones de su núcleo atómico, es decir, la suma de protones y
neutrones.
El volumen del núcleo es aproximadamente proporcional al número total de nucleones, el número másico.
¿Qué representa el número atómico?
El número atómico es el número de protones que tiene un átomo y se representa por Z.
Los átomos se clasifican en la tabla periódica de los elementos según el número atómico.

3. Isótopos: átomos con una composición del núcleo diferente
Los átomos de un elemento químico deben tener la misma cantidad de protones, pero pueden tener un número
distinto de neutrones. Se llaman isótopos los átomos de un mismo elemento con diferente número de neutrones.
Los isótopos se pueden encontrar en forma natural pero también se pueden manipular. Por ejemplo, el
enriquecimiento de uranio consiste en incrementar el número de neutrones de un átomo de uranio para que sea
más inestable y favorecer las reacciones de fisión.
¿Qué es la nube de electrones?
El electrón es una partícula elemental estable con la carga negativa más pequeña que existe en la naturaleza. Esta
carga se denomina carga elemental, ya que cualquier carga eléctrica separable se compone de un número entero
de ellas.
Los electrones tienen carga eléctrica negativa, por lo tanto son atraídos por los protones, de signo positivo en el
átomo a través de la fuerza electromagnética. Esta fuerza aumenta al reducir la distancia entre el electrón y el
núcleo.
La existencia del electrón la descubrió J.J. Thomson. A partir de este momento ya apareció en todos los modelos
atómicos desarrollados en el futuro.
Orbitales atómicos: la probabilidad de encontrar un electrón en un punto
Los electrones tienden a formar un cierto tipo de onda estacionaria alrededor del núcleo atómico. Cada una de
estas ondas está caracterizada por un orbital atómico, una función matemática que describe la probabilidad de
encontrar al electrón en cada punto del espacio.
La nube de electrones es la región ocupada por estas ondas, visualizada como una densidad de carga negativa
alrededor del núcleo.
Cada orbital corresponde a un posible valor de energía para los electrones. Sin embargo, un electrón puede saltar
a un nivel superior o a un nivel inferior captando o emitiendo energía.
El concepto de orbital atómico se introdujo por primera vez en el modelo atómico de Schrödinger.
¿Qué importancia tiene la composición de un átomo con la energía nuclear?
La base de todo lo relacionado con la energía nuclear radica en el núcleo del átomo, puesto que la tecnología
nuclear se basa en el aprovechamiento de la energía interna contenida en los átomos.
La energía nuclear se obtiene a partir de la división del núcleo de un átomo (fisión nuclear) o de la fusión de dos
núcleos atómicos (fusión nuclear).
Cuando esto sucede y la estructura del átomo varía se libera una gran cantidad de energía térmica.
Reacciones nucleares: fisión y fusión de átomos
El núcleo atómico puede verse alterado por procesos muy energéticos que pueden provocar un cambio en la
estructura del átomo. Los núcleos inestables de uranio y plutonio pueden sufrir desintegraciones que pueden
cambiar el número de protones y neutrones emitiendo radiación.
Un núcleo pesado puede fisionarse en otros más ligeros en una reacción nuclear o espontáneamente. Mediante
una cantidad suficiente de energía, dos o más núcleos pueden fusionarse en otro más pesado, en este caso, se
trataría de una reacción de fusión nuclear.
Los elementos químicos que tienen un número atómico bajo, los núcleos con diferente número de protones y
neutrones tienden a desintegrarse en núcleos con proporciones más parecidas. Sin embargo, los elementos más
pesados necesitan una proporción de neutrones mayor para estabilizar el núcleo.
Partículas subatómicas, ¿Cuáles son las partículas del átomo?
Una partícula subatómica es una partícula más pequeña que el átomo. Algunas
partículas subatómicas pueden formar parte de la estructura atómica.
Partículas subatómicas, ¿Cuáles son las partículas del átomo?
Todos los elementos químicos de la tabla periódica están formados por la
diferente composición de tres partículas subatómicas: el neutrón, el protón y
el electrón.
El origen de la palabra átomo proviene del griego y significa indivisible. La
concepción de indivisible proviene del primer modelo atómico de Demócrito
en el que se creía que el átomo era el elemento más pequeño que podía existir.
Sin embargo, en la actualidad sabemos que el átomo está formado por otras partículas todavía más pequeñas.
Todos los átomos de cualquier elemento contienen protones, neutrones y electrones, con la excepción del átomo
de hidrógeno 1 y el catión de hidrógeno. En este caso, el hidrógeno-1 no contiene neutrones, y del catión
hidrógeno o hidrón no contiene electrones.
Los protones y neutrones forman el núcleo atómico. Este tipo de partículas subatómicas se denominan
nucleones, por formar parte del núcleo atómico. Los nucleones se mantienen unidos por unos enlaces nucleares
muy fuertes ya que la tendencia es de separarse.

4. En los aceleradores de partículas habitualmente se utilizan electrones y protones
El electrón, la partícula subatómica más pequeña
Alrededor del núcleo atómico orbitan los electrones. El electrón es la partícula más ligera de las tres que
componen el átomo.
El electrón tiene carga eléctrica negativa y está definida como la carga eléctrica elemental. Actualmente se
desconoce si posee subestructura, por lo que se lo considera una partícula elemental.
El descubrimiento del electrón por parte de J.J. Thomson en el s.XIX implicó un punto de inflexión en la teoría
de los modelos atómicos.
El protón, la partícula que define un elemento químico
El protón es una de las dos subpartículas atómicas que componen el núcleo de un átomo. La cantidad de protones
en el núcleo es el número que distingue un número atómico de otro.
Cada elemento químico se caracteriza por tener el mismo número de protones.
La masa de un protón es 1836 veces mayor a la masa del electrón y tiene una carga positiva.
Neutrón, el nucleón con carga negativa
El neutrón tiene una masa muy parecida a la del protón pero ligeramente inferior. El neutrón tiene una carga
eléctrica neutra (ni positiva ni negativa).
Fuera del núcleo atómico, los neutrones no son estables y su vida media es de menos de 15 minutos.
El número de neutrones de un elemento químico no siempre es el mismo, en este caso se trata de isótopos
diferentes de un mismo elemento químico. En física nuclear, los isótopos de uranio son muy importantes ya que
por sus propiedades químicas resultan muy inestables y, por lo tanto, fisionables.
El neutrón fue la última subpartícula del átomo que se descubrió. El descubridor de la presencia de neutrones en
el núcleo fue James Chadwick ya en el siglo XX.
¿Qué son los quarks?
Un quark es un tipo de partícula elemental y un constituyente fundamental de la materia. Toda la materia
comúnmente observable está compuesta de los diferentes tipos de quarks y electrones.
El protón y el neutrón no son partículas elementales, sino que son un compuesto de otras partículas llamadas
quarks.
¿Qué es el núcleo atómico? Propiedades y composición
El núcleo atómico es la pequeña parte central del átomo, con carga
eléctrica positiva y en la que se concentra la mayor parte de la masa del
átomo.
Las principales partículas subatómicas de los núcleos de los átomos son
los protones y los neutrones o los nucleones (excepto los núcleos de
hidrógeno que contienen únicamente un protón).
Un mismo elemento químico está caracterizado por el número de protones
del núcleo que determina la carga positiva total. Éste número se denomina
número atómico. El número másico es el total de protones y neutrones.
La física nuclear es la rama científica que se encarga del estudio y la
comprensión del núcleo atómico, incluyendo las fuerzas que lo unen y su
composición.
¿Como es el núcleo de un átomo?
El núcleo de un átomo se compone de unas sub partículas llamadas nucleones que puede ser de dos tipos:
protones y neutrones.
Casi toda la masa de un átomo se encuentra en el núcleo atómico. El resto, de la masa se reparte entre los
electrones, aunque los electrones pesan muy poco en comparación con los neutrones y protones.
El diámetro del núcleo está en el intervalo de 1,75 fm para el hidrógeno que equivale al diámetro de un solo
protón a aproximadamente 15 fm para los átomos más pesados, tales como el uranio.
El núcleo atómico se describe con los siguientes números:
Número atómico, Z, que es igual a la cantidad de protones.
Número de neutrones, N.
Número másico, A = Z + N, que es igual al número de nucleones (protones más neutrones).
¿Cómo se mantienen unidos los protones?
Los neutrones son neutros y los protones tienen carga positiva. La tendencia de los protones sería separarse entre
ellos, pero una fuerza nuclear los mantiene unidos.
La energía de enlace que mantiene unidos los nucleones es la energía que se obtiene en las reacciones de fusión
nuclear. Al romper estos enlaces de fuerza se experimenta una pérdida de masa que se convierte en energía de
acuerdo con la teoría de Albert Einstein. E=mc2

5. ¿Qué son los modelos atómicos?
Los modelos atómicos son teorías que se han ido desarrollando a lo largo de la historia. El objetivo de los
diferentes modelos es definir cómo es la estructura de un átomo desde un punto de vista científico.
La primera propuesta sobre la estructura interna del núcleo atómico fue elaborada en 1808 por el químico inglés
John Dalton. Según la propuesta de Dalton toda la materia está formada por átomos indivisibles e invisibles. En
aquel entonces, para Dalton la existencia del núcleo atómico era desconocida.
El primer modelo de estructura interna del átomo apareció en 1897 a través de Joseph John Thomson. Thomson
fue el primero en identificar el electrón, que tenía una carga negativa.
A través de este descubrimiento pudo deducir que si los átomos se presentan con una carga neutra tenían que
existir partículas con carga positiva que contrarrestasen la carga de los electrones (sería en protón)
Ernest Rutherford descubrió el núcleo atómico en 1911.
En 1913 Niels Bohr postula que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico,
cargadas de energía cinética. Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan
diferentes niveles de energía.
¿Qué es un neutrón?
Un neutrón es una partícula subatómica que forma parte del átomo (junto con el
protón y el electrón). Los neutrones y los protones forman el núcleo atómico y
también se pueden llamar nucleones.
¿Qué es un neutrón?
La diferencia del número de neutrones en el núcleo de un átomo no implica la
variación de la naturaleza del propio átomo, pero sí que determina el isótopo al
que forma parte.
Inicialmente se creía que era una partícula elemental pero posteriormente se
descubrió que está formada por quarks. En concreto, está compuesto por tres
quarks, uno arriba y dos abajo. El neutrón es una partícula 1/2 de espín, es decir,
es un fermión.
A continuación describimos las principales características de los neutrones:
¿Cuál es la vida de un neutrón?
La vida media de un neutrón fuera del núcleo es de únicamente unos 885 segundos (15 minutos).
¿Cuál es la masa del neutrón?
La masa de un neutrón es de 1.67492729 × 10-27 kg.
Su masa de no se puede determinar directamente por espectrometría de masas debido a la falta de carga eléctrica.
Sin embargo, se puede deducir midiendo las masas de un protón y de un deuterón. Un deuterón es el núcleo del
deuterio, un isótopo del hidrógeno que tiene número atómico 1 (un protón).
La masa del esta partícula es ligeramente mayor que la del protón.
¿Cuál es la carga del neutrón?
La carga eléctrica total del neutrón es 0 coulombs.
El límite experimental obtenido es tan cercano a cero que en comparación con la carga del protón se considera
que el neutrón no tiene carga. Los otros tipos de partículas subatómicas sí que están cargadas: el protón tiene
carga positiva y el electrón, carga negativa.
¿Quién descubrió el neutrón?
James Chadwick, físico y premio Nobel británico, descubrió el neutrón en 1932.
Cuando Ernest Rutherford planteó su modelo atómico, realizó una conferencia ante la Royal Society en 1920. En
ella, planteó que en el núcleo del átomo debía haber otra partícula sin carga eléctrica para mantener unidos los
protones.
El primer indicio de la existencia de esta partícula nueva se produjo en 1930. Walther Wilhelm Georg Bothe y H.
Becker, descubrieron que al bombardear berilio con partículas alfa se producía una radiación penetrante.
Inicialmente, se creía que esta radiación era un tipo de radiación gamma.
En 1932, James Chadwick propuso una explicación alternativa de partículas sin carga de aproximadamente el
mismo tamaño que un protón.
Esta nueva partícula recibió el nombre de neutrón debido a su carga eléctrica neutra.
¿Qué importancia tienen en la la fisión nuclear?
Los neutrones son un elemento esencial para generar reacciones en cadena en un reactor nuclear. Los reactores
de energía nuclear obtienen energía a través de las reacciones de fisión nuclear.
Una reacción de fisión nuclear se produce cuando un neutrón impacta en el núcleo de un átomo de uranio. Los
átomos de uranio enriquecidos son muy inestables y el impacto es suficiente para romperlos. En cada reacción se
generan dos o tres neutrones libres más que pueden chocar con otros átomos de combustible.

6. ¿Qué es un protón? Carga eléctrica, masa y descubrimiento
Un protón es una partícula subatómica con carga eléctrica positiva que se
encuentra dentro del núcleo atómico de los átomos. El número de protones en el
núcleo atómico es el que determina el número atómico de un elemento que se
indica en la tabla periódica de los elementos.
El protón no es una partícula elemental sino una partícula compuesta. Está
formado por tres partículas unidas por gluones, dos quarks arriba y un quark
abajo. Esta estructura significa que es un barión (un subtipo de las partículas
llamadas hadrones).
Estas subpartículas atómicas están presentes en los núcleos atómicos,
generalmente unidos a los neutrones por una fuerza nuclear fuerte. Al ser una de
las partículas subatómicas que forman parte del núcleo es un nucleón. La única excepción en la que forma un
núcleo atómico sin ningún neutrón es el núcleo del hidrógeno ordinario.
Pueden existir protones libres en plasmas (el cuarto estado de agregación de la materia), rayos cósmicos y el
viento solar (corriente de partículas cargadas liberadas desde la atmósfera solar).
La vida de un protón es aproximadamente de 1035 años, por lo que se considera eterna a nivel experimental.
Desde el punto de vista del modelo estándar de la física de partículas son partículas estables. Las leyes de la
física no permiten que un nucleón se descomponga espontáneamente debido a la preservación del número de
bariones.
¿Cuál es la masa de un protón?
Un protón tiene una masa de cerca de 1.674 x 10 -24g.
Este valor es aproximadamente la misma masa que los neutrones. En comparación con el electrón, la masa del
protón es aproximadamente 1,836 veces mayor.
¿Cuál es la carga eléctrica de un protón?
El protón tiene una carga elemental positiva de 1,602 x 10 -19 coulombs. Exactamente la misma carga absoluta
que el electrón pero de signo contrario.
¿Por qué son importantes los protones?
Los protones son importantes porque definen de qué elemento es un átomo.
El número atómico (Z) de un átomo es el número de protones en su núcleo y determina las propiedades químicas
del átomo.
Para determinar los isótopos de un elemento, se utiliza también el número de neutrones (N) sumando todos los
nucleones, y se conoce como número másico (A).
Otra característica importante es que su carga positiva contribuye a captar electrones y mantenerlos orbitando
alrededor del núcleo del átomo.
¿Quién descubrió el protón?
El protón fué descubierto por Ernest Rutherford en el año 1919.
¿Qué es un protón? Carga eléctrica, masa y descubrimiento
La historia de su descubrimiento se remonta a 1886, cuando Eugene Goldstein descubrió los rayos anódicos y
demostró que eran partículas con carga positiva ( iones) producidos a partir de los gases.
Con sus experimentos Goldstein observó que estas partículas tenían valores diferentes de relación entre carga y
masa. Por este motivo no se pudo identificar la carga positiva con una partícula.
En 1911, Ernest Rutherford presentó su modelo atómico planetario. En este modelo ya establecía que en el
centro del átomo se concentraba una carga eléctrica positiva rodeada de los electrones descubiertos por
Thompson con carga negativa.
Rutherford liberó el núcleo del hidrógeno usando una fuente de radiactividad para producir partículas alfa
energéticas. Con sus investigaciones, Rutherford demostró que el núcleo de hidrógeno estaba presente en otros
núcleos.
El hidrógeno es el único elemento de la tabla periódica que tiene un único protón, por lo tanto, cuando se refería
a un núcleo de hidrógeno era como hablar de un protón.

7. ¿Qué es un electrón? Masa, carga y características
Un electrón es una partícula elemental estable cargada
negativamente. Junto con los neutrones y protones es una de las tres
sub partículas que componen un átomo. Por este motivo también se
la puede definir como una partícula subatómica. Forma parte del
grupo de los leptones.
Pueden aparecer en estado libre (sin estar unidos a ningún átomo) o
atados al núcleo de un átomo.
Para la medición de este tipo de partículas a menudo se utiliza la
trampa de Penning.
Existen electrones en los átomos en capas esféricas de diversos
radios. Estas capas esféricas representan los niveles de energía.
Cuanto más grande sea el caparazón esférico, mayor será la energía contenida en esta partícula elemental.
Energía eléctrica
En los conductores eléctricos, los flujos de corriente son los electrones de los átomos que circulan de forma
individual de un átomo a otro en la dirección del polo negativo al polo positivo del conductor eléctrico. Es lo que
llamamos energía eléctrica o electricidad.
Pese a que suelen formar parte de los átomos, existen electrones que forman haces en el vacío o se trasladan de
forma independiente por la materia.
¿Qué es un electrón? Masa, carga y características
En los materiales semiconductores, el corriente eléctrico también se produce mediante el movimiento de estas
subpartículas.
Carga eléctrica del electrón
La carga de un electrón es de 1.60 x 10-19 C.
La cantidad de carga eléctrica no se mide en términos de la carga de una única subpartícula debido a que es
extremadamente pequeña. En su lugar, se utiliza el Coulomb, con símbolo C. El Coulomb es la unidad estándar
de cantidad de carga eléctrica. Un Coulomb representa alrededor de 6,24 x 1018 electrones.
La carga de una única de estas subpartículas es considerada como la unidad de carga eléctrica elemental. Se le
asigna polaridad negativa, por eso decimos que tiene carga eléctrica negativa.
Desde el punto de vista físico, los protones y los electrones tienen la misma carga elemental pero con signo
opuesto. El protón tiene carga positiva.
¿Cómo se determinó? Experimento de la gota de aceite de Millikan
El propósito del experimento de la gota de aceite de Robert Millikan y Harvey Fletcher fue determinar la carga
de un solo electrón. Lo hicieron manteniendo una pequeña gota de aceite flotando entre dos placas de
condensador.
Descubrieron que los valores medidos siempre eran un múltiplo de la misma carga. Interpretaron esto como una
carga en un solo electrón: 1,602 × 10−19 Coulomb.
En 1923 Millikan ganó el Premio Nobel de Física.
Masa del electrón
Su masa es aproximadamente de 9.11 x 10-31 kg.
Los electrones que se mueven a una fracción apreciable de la velocidad de la luz tienen una mayor masa a causa
de los efectos relativistas. Es decir, la masa del electrón aumenta con la velocidad, de acuerdo con las
predicciones de Albert Einstein.
Historia y descubrimiento
El electrón fue la primera partícula elemental descubierta.
En 1895 Jean Perrin, analizando la carga eléctrica de los llamados rayos catódicos, demostró que transportaban
carga negativa.
Joseph John Thomson consiguió determinar la carga específica de las partículas. En 1906 Thomson ganó el
Premio Nobel de Física.
Millikan aprovechó el trabajo de Thomson para realizar el experimento de la gota de aceite. En este experimento
pudo medir la carga y la masa
La producción de electrones libres han hecho desarrollar la electrónica.

8. ¿Qué es un isótopo?
Los isótopos son átomos cuyos núcleos atómicos tienen el
mismo número de protones pero diferente número de neutrones.
No todos los átomos de un mismo elemento son idénticos y cada
una de estas variedades corresponde a un isótopo diferente.
¿Qué es un isótopo?
La palabra isótopo se utiliza para indicar que todos los tipos de
átomos de un elemento químico están ubicados en el mismo
sitio de la tabla periódica.
Segun la definición de isótopo, cada uno de un mismo elemento
tiene el mismo número atómico (Z) pero cada uno tiene un
número másico diferente (A). El número atómico corresponde al
número de protones en el núcleo atómico del átomo. El número másico corresponde a la suma de neutrones y
protones del núcleo.
Esto significa que los diferentes isótopos de un mismo átomo se diferencian entre ellos únicamente por el
número de neutrones.
A pesar que puedan tener cualquier cantidad de neutrones hay algunas combinaciones de protones y neutrones
preferidas en los diferentes átomos.
Los que son ligeros (con pocos protones y neutrones) tienden a igualar la cantidad de neutrones y protones,
mientras que los más pesados suelen tener más neutrones que protones.
Isótopos de origen natural
Los elementos que se pueden encontrar en la naturaleza pueden estar en una gran variedad de configuraciones
distintas. La masa que aparece en la tabla periódica de los elementos es el promedio de todas las masas de todos
ellos que se pueden encontrar de forma natural.
Los isótopos del hidrógeno, por ejemplo, son de origen natural.
El hidrógeno se puede presentar en tres configuraciones distintas: el protio, el deuterio, y el tritio. Estos tres
isótopos se utilizan como combustible de la fusión nuclear. En el aspecto de las armas nucleares, son los
elementos básicos que conforman la bomba de hidrógeno.
La mayoría de los elementos naturales están formados por varios isótopos naturales que sólo pueden ser
separados por procedimientos físicos.
¿Qué son los isótopos inestables?
Los átomos inestables son átomos radioactivos: sus núcleos cambian o se desintegran emitiendo radiaciones y se
convierten en otros isótopos o elementos.
Los isótopos estables tienen una vida media del orden de 3000 millones de años.
Se pueden encontrar con exceso o carencia de neutrones. Estos átomos pueden existir durante algún tiempo, pero
son inestables.
¿Qué es un isótopo? Precisamente, esta inestabilidad es lo que se busca en el combustible nuclear. Al ser
inestables resulta mucho más fácil generar reacciones de fisión nuclear.
Por lo general, lo que hace que un átomo sea inestable es el núcleo grande. Si un núcleo se vuelve lo
suficientemente grande a partir de la cantidad de neutrones será inestable e intentará expulsar sus neutrones y/o
protones para lograr la estabilidad.
La emisión de neutrones / protones, así como la radiación gamma es la radioactividad.
Ejemplos y usos de los isótopos inestables
Estos átomos inestables tienen muchas aplicaciones posibles en nuestras vidas.
Los isótopos de cobalto se usan en medicina nuclear para detener la propagación del cáncer.
Los isótopos radiactivos pueden usarse como trazadores en pacientes para monitorear varios procesos internos.
En la industria, estos elementos pueden medir el grosor de un metal.
Los isótopos inestables de uranio se utilizan como combustible de las centrales nucleares.
Para la datación se utiliza el carbono 14. En arqueología, es muy común utilizar el carbono 14 para establecer la
datación de diferentes elementos.
Para la construcción de armamento nuclear como la bomba atómica se utilizan isótopos de uranio, plutonio y de
hidrógeno.

9. Modelo atómico de Demócrito, el atomismo filosófico
La idea de que la materia se compone de unidades separadas es muy antigua. Apareció en muchas culturas
antiguas como Grecia e India. La palabra "átomo" proviene del griego antiguo. ἄτομος , que significa
"indivisible", fue inventado por el filósofo griego presocrático Leucipo y su discípulo el filósofo griego
Demócrito (460-370 años antes de Cristo).
Demócrito afirmaba que el número de átomos es infinito, no son creados y son eternos, y las cualidades de un
objeto dependen de los tipos de átomos que lo componen.
La teoría atómica de Demócrito fue mejorada y desarrollada por el posterior filósofo griego Epicuro (341-270
a.C.) y el poeta epicúreo romano Lucrecio.(99-55 aC).
Una de las características de este modelo atómico es que Demócrito definió el concepto de átomo como la
porción más pequeña en la que se podía dividir un elemento químico.
¿Cómo evolucionó el modelo atómico de Demócrito?
Durante la Alta Edad Media en Europa Occidental, el atomismo casi fue olvidado. En el siglo XII, volvió a ser
famoso en Europa occidental gracias a las referencias a él en los escritos de Aristóteles recientemente
descubiertos.
En el año 1808 Jhon Dalton desarrolló un modelo atómico pero esta vez con bases científicas. El modelo
atómico de Dalton también definía el átomo como una partícula indivisible en cualquier reacción química.
Posteriormente, el modelo atómico de Thomson diferenció diferentes partículas subatómicas: un núcleo central
(núcleo atómico) con cargas positivas, y otras partículas cargadas negativamente (electrones).
El modelo atómico de Rutherford establece que los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo
atómico.
Finalmente, el modelo atómico de Bohr introdujo el concepto de mecánica cuántica en la estructura del átomo.
¿Qué es el atomismo filosófico?
El atomismo es una teoría física y filosófica natural, según la cual las cosas (materiales) percibidas sensualmente
consisten en partículas químicamente indivisibles: átomos. Tiene su origen en la filosofía griega antigua.
Principalmente se desarrolló en el campo de la filosofía y la ciencia de la Edad Media y los Tiempos Modernos.
El término atomismo se usa en dos sentidos.
En un sentido amplio, el atomismo se denomina cualquier doctrina de los átomos
En un sentido estricto, la antigua escuela filosófica griega de los siglos V - IV a. C. NS. , cuya enseñanza es la
forma histórica más antigua de atomismo.
En ambos casos, también se utiliza el término atomismo. El término materialismo atomista es más restringido, ya
que algunos partidarios de la doctrina de los átomos consideraban que los átomos eran ideales.
Modelo atómico de Dalton: Postulados y limitaciones
Según la teoría atómica de Dalton, la materia está formada por partículas indivisibles llamadas átomos. Los
átomos de diferentes elementos químicos son diferentes entre sí. Según esta teoría atómica, los compuestos se
forman como resultado de la combinación de dos o más elementos en una proporción simple. Dalton también
encontró las masas relativas de los átomos.
En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y Demócrito. Sin
embargo, en esta ocasión se basaba en una serie de experiencias científicas de laboratorio.
La teoría atómica moderna se basa en la teoría de Dalton, pero se han cambiado partes de ella.
¿En qué se basa la teoría atómica de John Dalton?
La teoría atómica de Dalton se basa en cuatro supuestos;
Los elementos químicos están formados por partículas extremadamente pequeñas e indivisibles e indestructibles
llamadas átomos.
Todos los átomos de un elemento particular son idénticos.
Los átomos de diferentes elementos pueden combinarse para formar otros compuestos.
Las reacciones químicas consisten únicamente en la separación, unión o reordenamiento de átomos.
¿Cuáles son las leyes relacionadas con el modelo atómico de Dalton?
La teoría atómica de Dalton también permite una mejor descripción de los problemas del cambio químico:
Ley de conservación de la masa: La suma de las masas de las sustancias que reaccionan en una reacción química
es igual a la suma de las masas de las sustancias (productos) liberadas.
La ley de las proporciones múltiples: si dos elementos forman más de un compuesto, existe una relación simple
entre las diferentes cantidades de los dos elementos combinados, que se puede expresar en números enteros por
peso. Por ejemplo: en H2O, mientras se combinan 2g de hidrógeno y 16g de átomos de oxígeno , en OH se
combinan 1g de hidrógeno y 16g de oxígeno. Si comparamos 2g de hidrógeno y 1g de hidrógeno combinados
con la misma cantidad de oxígeno en ambos compuestos, se obtiene el número 2.
¿Qué limitaciones y errores tenía la teoría atómica de Dalton?

10. No todos los átomos de un elemento son iguales ya que un átomo puede tener varios isótopos.
Los átomos no están llenos por dentro.
La partícula más pequeña conocida no es un átomo.
Así como no todos los átomos de un elemento son iguales, no todas las moléculas de un compuesto son iguales.
Los átomos se pueden descomponer como resultado de reacciones nucleares.
Uno de los eventos que contradice la opinión de que los átomos no se pueden fragmentar y reconstruir es que los
átomos irradian partículas alfa.
Modelo atómico de Thomson, postulados y características
El modelo de Thomson es un modelo del átomo propuesto en el año 1904 por Joseph John Thomson. Este nuevo
modelo atómico fue una evolución del modelo atómico de Dalton.
Esta nueva teoría atómica de Thomson intentó explicar dos propiedades entonces conocidas de los átomos:
Los electrones son partículas cargadas negativamente.
Los átomos no tienen carga eléctrica neutra.
¿Por qué también se conoce como el modelo del átomo de pudin?
El modelo de Thomson se ha comparado (pero no él mismo) con un postre británico: el pudín de pasas, de ahí el
nombre de este modelo.
El modelo del pudín de pasas tiene electrones rodeados por un volumen de carga positiva, muy parecido a
"pasas" cargadas negativamente incrustadas en un "pudin" cargado positivamente.
Características del modelo atómico de Thomson
Las principales características del modelo atómico de Thomson se resumen en estos 4 puntos:
Thomson descubrió los electrones a través de sus experimentos con tubos de rayos catódicos.
En su modelo el átomo está formado por electrones de carga negativa incrustados en una esfera de carga positiva
como en un "pudin de pasas".
Los electrones están repartidos de manera uniforme por todo el átomo.
El átomo es neutro de manera que las cargas negativas de los electrones se compensan con la carga positiva.
¿En qué consiste el modelo atómico de Thomson?
Según el modelo atómico de Thomson, el átomo consiste en electrones colocados en una "sopa" cargada
positivamente, que compensa las cargas eléctricamente negativas de los electrones.
Según este modelo, los electrones podrían girar libremente en una gota o nube de una sustancia tan cargada
positivamente. Sus órbitas se estabilizaron dentro del átomo por el hecho de que cuando un electrón se aleja del
centro de una nube cargada positivamente, experimenta un aumento en la fuerza de atracción hacia el centro de
la nube.
Esta fuerza de atracción lo devuelve de nuevo al centro. La fuerza de atracción al centro de una nube esférica
cargada uniformemente es directamente proporcional a la distancia a su centro.
En el modelo de Thomson, los electrones pueden rotar libremente en órbitas de anillos, que se estabilizan
mediante interacciones entre electrones. Los espectros de línea se explicaban por la diferencia de energías
cuando se movían a lo largo de diferentes órbitas de anillos.
El modelo de Thomson se convirtió en un precursor del posterior modelo atómico de Bohr, que representa el
átomo como una semejanza del sistema solar.
Limitaciones del modelo atómico de Thomson
El modelo del átomo de Thomson fue refutado en un experimento sobre la dispersión de partículas alfa en una
lámina de oro en 1909, que fue analizado por Ernest Rutherford en 1911. El experimento de Rutherford sugería
que el átomo tenía un núcleo muy pequeño que contiene una gran carga positiva.
En 1913, Henry Moseley demostró experimentalmente que la carga nuclear en cargas elementales está muy cerca
del número atómico.
Este trabajo finalmente condujo a la creación en el mismo año del modelo de Bohr, similar al sistema solar.
Según este modelo, el núcleo tiene una carga positiva igual al número atómico y está rodeado por un número
igual de electrones en capas orbitales.
El problema de Thomson
Al considerar el modelo de Thomson, se formuló un problema de física matemática aún sin resolver - encontrar
la configuración de muchas cargas con la energía potencial más baja en una esfera - el problema de Thomson.

11. Modelo atómico de Nagaoka, definición y características
En 1904 Hantaro Nagaoka desarrolló un modelo atómico que compementaba el modelo atómico de Thomson. El
modelo de Nagaoka también es conocido como modelo atómico saturniano.
Este model atómico es un modelo hipotético de la estructura atómica a diferencia del modelo de pudding de
pasas de Thomson. En este modelo se postuló por primera vez la existencia del núcleo atómico.
¿En qué consiste el modelo atómico de Nagaoka?
A principios del siglo XX, después de los estudios del modelo atómico de Dalton y del del modelo de Thomson,
los físicos apenas habían comenzado a comprender la estructura del átomo. El descubrimiento del electrón
demostró la existencia de cargas negativas en el átomo y esto, para que fuera globalmente neutro, implicaba
necesariamente que también existían cargas positivas.
Nagaoka, basándose en que las cargas eléctricas opuestas son impenetrables, propuso un modelo atómico basado
en una esfera grande y masiva con carga eléctrica positiva. Esta esfera era el núcleo atómico y estaba rodeada
por varios electrones orbitando a su alrededor. Nagaoka describió estas órbitas como órbitas circulares,
equivalentes a Saturno y sus anillos.
Nagaoka explicó la estabilidad atómica según su modelo con una analogía con la estabilidad de los anillos de
Saturno. James Clerk Maxwell había publicado recientemente un estudio sobre este modelo y realizó dos
predicciones:
la existencia de un núcleo muy masivo, en analogía con la desproporción entre la masa de Saturno y la del anillo;
que los electrones giran alrededor del núcleo ligados por la fuerza electrostática, al igual que las partículas del
anillo giran alrededor del planeta ligados por la fuerza gravitacional.
¿Cómo infulenció el modelo de Nagaoka al modelo atómico de Rutherford?
Ambas predicciones fueron suficientemente confirmadas por Ernest Rutherford, quien mencionó el modelo de
Nagaoka en el artículo de 1911 en el que comunicaba el descubrimiento del núcleo.
Sin embargo, el modelo atómico de Rutherford revelaba cuán equivocado estaba el modelo de Saturno. En
realidad, el núcleo era mucho más pequeño de lo que había supuesto Nagaoka. Además, un anillo con una carga
eléctrica habría sido inestable a las oscilaciones en una dirección ortogonal al plano de rotación del anillo.
Los descubrimientos de Rutherford servirían como base para los estudios para desarrollar el modelo atómico de
Niels Bohr y el posterior modelo atómico de Sommerfeld.
También hay que decir que Nagaoka a través del modelo de Saturno fue incapaz de predecir los fenómenos
espectrográficos, como la formación de líneas espectrales y la radiactividad. Tras estos nuevos descubrimientos,
el propio Nagaoka abandonó su modelo en 1908.
¿Quién era Hantaro Nagaoka?
Nagaoka Hantarō (15 de agosto de 1865 - 11 de diciembre de 1950 ) fue el físico japonés más destacado durante
el último período Meiji. Fue uno de los fundadores de los físicos japoneses que comenzaron el período Meiji, el
fundador de la escuela científica. Autor de diversos trabajos sobre electricidad y magnetismo, física atómica y
espectroscopia.
Nacido en Ōmura , prefectura de Nagasaki , Nagaoka se formó en la Universidad de Tokio. Después de
graduarse en 1887, colaboró con el físico británico Cargill Gilston Knott en estudios de magnetismo. En 1893 se
trasladó a Europa, donde completó su formación en las universidades de Berlín, Múnich y Viena. En 1900 asistió
al Primer Congreso Internacional de Física en París, donde escuchó la conferencia de Marie Curie sobre
radiactividad, un evento que aumentó el interés de Nagaoka por la física atómica.
Trabajos principales de Nagaoka
Hantaro Nagaoka rechazó el modelo de Thomson sobre la base de que las cargas eléctricas opuestas son
impenetrables y propuso el modelo atómico alternativo explicado anteriormente. Sin embargo, él mismo lo
abandonó en 1908.
Después de abandonar su modelo atómico, Nagaoka se ocupó de la espectroscopia y otros campos. En 1909,
publicó un trabajo sobre la inductancia de los solenoides.
En marzo de 1924, describió experimentos en los que afirmó haber obtenido un miligramo de oro y algo de
platino. El descubrimiento lo realizó sometiendo mercurio a un campo eléctrico de 15 × 10^6 V / m durante unas
pocas horas. El experimento se repitió posteriormente con resultados contradictorios, resultado de la
contaminación del oro ya presente en el mercurio.
En 1929, Nagaoka detectó las perturbaciones de radio producidas por meteoros. El físico japonés planteó la
hipótesis de que sería posible establecer una comunicación entre dos estaciones en tierra. Para ello, utilizó, como
enlace de radio, el rastro ionizado que deja el meteoroide al entrar en la atmósfera.

12. Modelo atómico de Ernest Rutherford, el modelo planetario
El modelo atómico de Rutherford o modelo atómico planetario es un modelo
del átomo propuesto por Ernest Rutherford.
En 1909 se realizó el experimento de Geiger y Marsden, también conocido
como el experimento de Rutherford, ya que fue dirigido por el propio
Rutherford. Los resultados del experimento se publicaron en un análisis de
1911 por Rutherford. La dispersión de Rutherford observada en el experimento
sugirió que los primeros modelos atómicos "panettone" y "saturniano" eran
incorrectos.
El nuevo modelo propuesto por Rutherford tenía características que se han
mantenido incluso en modelos posteriores, como:
La concentración de la mayoría de la materia en un volumen pequeño en
comparación con el tamaño atómico, es decir, un núcleo atómico
La presencia de electrones que giran alrededor del núcleo atómico.
Rutherford no dijo nada sobre el posible movimiento de los electrones, también porque sabía que su revolución
alrededor del núcleo central provocaría la emisión de ondas electromagnéticas.
Sin embargo, a partir de su descripción, comenzó a representar el átomo con el núcleo en el centro y los
electrones en órbita alrededor de él, como los planetas del sistema solar alrededor del Sol. Debido a esta
representación en particular se le conoció como modelo planetario.
¿Cuáles son los puntos fundamentales del modelo de Rutherford?
El átomo es en su mayoría un espacio vacío. Rutherford negó el modelo atómico de Thomson al confirmar la
existencia del núcleo atómico, ya postulado por Nagaoka. Sin embargo, Ruthenford señaló que el núcleo del
átomo es muy pequeño en comparación con el propio átomo.
En el núcleo del átomo se concentraba la masa y la carga positiva del átomo. Esta característica equilibraba la
carga eléctrica de los electrones haciéndolo eléctricamente neutro. Rutherford introdujo el concepto de peso
atómico, que anteriormente se había omitido. La carga nuclear fue identificada como responsable de la
dispersión de partículas alfa.
Los electrones con carga negativa presentes alrededor del átomo no afectan la dispersión de las partículas alfa.
¿Cómo fue el experimento de Ernest Rutherford?
En 1911 Rutherford propuso su modelo de estructura atómica para explicar los resultados del experimento
anterior de Geiger y Marsden, que indicaba la presencia de una concentración de carga positiva en el centro del
átomo: el núcleo atómico.
Sin embargo, en su trabajo, Rutherford propuso hacer pasar una partícula α de alta velocidad a través de un
átomo de una lámina de oro que tiene una carga central positiva estando rodeado por una carga de igual
magnitud de electrones.
A partir de consideraciones energéticas, Rutherford dedujo que el radio de la carga central de los átomos de un
serie de láminas delgadas de oro, que fueron el objetivo de la radiación en el experimento de Geiger y Marsden,
debe haber sido menor que 3,4 x 10-14 m. Por otro lado, el radio atómico del oro era se sabe que es del orden de
10 −10 m.
Rutherford concluyó que, por lo tanto, la carga debe concentrarse en un volumen muy pequeño en relación con el
tamaño atómico. En 1913 Henry Moseley demostró que la carga nuclear era muy similar al número atómico y
más tarde Antonius van den Broek sugirió que el número atómico correspondía a la carga nuclear.
Rutherford no atribuyó ninguna estructura a las órbitas de los electrones, sin embargo, mencionó el modelo
atómico de Hantarō Nagaoka, en el que los electrones estaban dispuestos en anillos, lo que demuestra que no
serían estables.

13. Modelo atómico de Bohr. Definición, errores y características
El modelo de Bohr establece que los átomos tienen diferentes configuraciones electrónicas en que que los
electrones se mueven en órbitas circulares alrededor del núcleo.
El modelo de Bohr se parece al modelo planetario de Copérnico, los planetas describiendo órbitas circulares
alrededor del Sol. En este caso, los electrones solo pueden orbitar por determinadas órbitas permitidas. Los
radios de las órbitas no pueden tener cualquier valor.
Después de las aportaciones científicas de John Dalton, Joseph Thomson y el modelo de Rutherford, Niels
Henrik Bohr propuso el modelo atómico de Bohr en 1911.
En otros modelos de átomos anteriores al modelo de Bohr, se afirmó que en el núcleo del átomo había protones
cargados (+) y que circulaban electrones en órbitas circulares alrededor del núcleo. Bohr estudió el movimiento
de los electrones que orbitan alrededor del núcleo en la teoría atómica.
Erwin Schrödinger descubrió la ecuación fundamental de la mecánica cuántica a partir del del modelo atómico
de Bohr junto con la dualidad onda-corpúsculo.
Los supuestos de la teoría de Bohr
En 1913, Niels Bohr propuso la teoría de Bohr utilizando las líneas espectrales del átomo de hidrógeno y la
teoría cuántica de Planck. A la luz de esta información, los postulados de Bohr se pueden resumir de la siguiente
manera:
Los electrones de un átomo se mueven en órbitas a cierta distancia del núcleo. Cada estado estable tiene una
energía constante.
A cualquier nivel energético estable, el electrón se mueve en una órbita circular. Estas órbitas se denominan
niveles de energía o capas.
Mientras el electrón está en uno de sus estados estacionarios, el átomo no emite luz ( radiación). Sin embargo,
cuando pasa de un nivel de energía alto a un nivel de energía más bajo, emite un cuantos de luz igual a la
diferencia de energía entre los niveles.
Los niveles estables en los que es posible el movimiento de electrones se designan con letras de la K a la Q.
Cada órbita tiene electrones con distintos niveles de energía obtenida que después se tiene que liberar y por esa
razón el electrón va saltando de una órbita a otra hasta llegar a una que tenga el espacio y nivel adecuado.
Según el modelo atómico de Bohr, el electrón en movimiento circular al nivel de energía más cercano al núcleo
es estable, no emite luz. Si se le da suficiente energía al electrón, el electrón saltará a un nivel de energía más alto
que el nivel de energía en el que se encuentra.
En este estado el átomo es inestable. Para estabilizarse, el electrón vuelve a su antiguo nivel energético, lanzando
un Fotón (partícula de rayo / onda) con una energía igual al nivel de energía que recibió.
¿Qué errores tenía el modelo atómico de Bohr?
Dado que los electrones son muy rápidos, deben considerarse no solo en la física clásica sino también en la
teoría de la relatividad.
El modelo atómico de Bohr sólo puede explicar los espectros de átomos de un solo electrón (hidrógeno). No
puede explicar los espectros de átomos de varios electrones .
La dualidad onda-partícula (hipótesis de De Broglie) no se tuvo en cuenta en el modelo atómico de Bohr .
Según el principio de incertidumbre de Werner Heisenberg, la ubicación y la velocidad del electrón en el átomo
no se pueden determinar simultáneamente con absoluta certeza. Por tanto, el concepto de "órbita" es erróneo.
No menciona los neutrones.
Modelo atómico de Sommerfeld, ampliación al modelo de Bohr
El modelo atómico de Sommerfeld es una extensión del modelo
atómico de Bohr. El nuevo modelo fue dessarrllado por el físico
alemán Arnold Sommerfeld y su asistente Peter Debye en 1916. El
modelo se llevó a cabo con la ayuda de la ayuda de la teoría de la
relatividad de Albert Einstein. Sommerfeld descubrió que en los
electrones de ciertos átomos alcanzaban velocidades cercanas a la
velocidad de la luz.
Las modificaciones básicas del modelo de Sommerfil respecto al de
Bohr son:
Los electrones se mueven alrededor del núcleo del átomo, en órbitas
circulares o elípticas.
A partir del segundo nivel energético existen uno o más subniveles en el mismo nivel.
El electrón es una corriente eléctrica minúscula.
El modelo actual del átomo, conocido como modelo orbital atómico, no podría haberse formulado sin los
modelos anteriores derivados de las hipótesis de Bohr.

14. ¿Cuáles eran las limitaciones del modelo atómico de Bohr?
El modelo atómico de Bohr no tenía fisuras cuando se trataba del átomo de hidrógeno. Por otro lado, cuando se
trataba de átomos de otros elementos químicos los electrones de un mismo nivel energético tenían distinta
energía.
Para el átomo de hidrógeno y el ion He+ , esto no afecta el espectro, porque ambos tipos de capas son
energéticamente iguales. Sin embargo, para los átomos de varios electrones, aumenta el número de posibles
niveles de energía. En el espectro se manifiesta en un mayor número de líneas espectrales.
¿Cuál fue la solución de Sommerfeld a las limitaciones del modelo de Bohr?
Respecto a estas fisuras, Sommerfeld postuló que dentro de un mismo nivel energético existían subniveles, con
energías un poco diferentes. Además, a partir de los cálculos teóricos, Sommerfeld había encontrado que en
ciertos átomos las velocidades de los electrones alcanzaban una fracción apreciable de la velocidad de la luz.
Sommerfeld también realizó estos cálculos para electrones relativistas. El modelo atómico de Sommerfeld
introdujo dos modificaciones básicas:
Velocidades relativistas.
En los átomos, los electrones se mueven en órbitas circulares y elípticas a diferencia del modelo de Niels Bohr
en que los electrones sólo giraban en órbitas circulares.
La excentricidad de la órbita dio lugar a un nuevo número cuántico que determina la forma de los orbitales: el
número cuántico azimutal.
Durante la elaboración, un número cuántico principal n = n ' + k. El número cuántico secundario n' determina el
momento angular (radial) y la excentricidad de la elipse. Para n ' = 0 surgen órbitas circulares. El número
cuántico lateral k describe el momento angular que puede tomar el electrón de hidrógeno.
¿Qué es la fórmula de Wilson-Sommerfeld?
La fórmula de Wilson-Sommerfeld representó un elemento clave para la definición de un modelo Bohr-
Sommerfeld.
En este modelo, se suponía que los electrones viajaban alrededor del núcleo en órbitas elípticas, a diferencia del
modelo original de Bohr en que se movían en órbitas circulares.
El modelo de Bohr-Sommerfeld contempló una adición a la restricción sobre la cuantificación del momento
angular del electrón con una restricción de cuantificación adicional del radio determinada a través de la " fórmula
de restricción de cuantificación de Wilson-Sommerfeld":
Modelo atómico de Sommerfeld, ampliación al modelo de Bohr
Dónde está p Es el momento dq representa el diferencial de la función de coordenadas
genérica q (t) y n son números naturales y h es la constante de Planck.
Modelo atómico de Schrödinger, el modelo actual del átomo
El modelo atómico de Schrödinger se desarrolló en 1926. Se trata del modelo
mecánico cuántico del átomo que partía de la ecuación de Schrödiger. Con
esta ecuación se podía conocer la probabilidad de encontrar un electrón en un
determinado punto de un átomo. Actualmente, no hay ningún modelo más
preciso sobre la estructura del átomo, por esto se considera también nos
referimos a él como el modelo atómico actual.
Hasta ese momento, se consideraba que los electrones sólo giraban en órbitas
circulares alrededor del núcleo atómico. Erwin Schrödinger afirmó que los
electrones también podían girar en órbitas elípticas más complejas y calculó
los efectos relativistas.
Las soluciones a la ecuación de onda de Schrödinger son de una alta
complejidad matemática y también se conocen como funciones de onda. La
función de ondas da solo la probabilidad de encontrar un electrón en un punto dado alrededor del núcleo.
El modelo atómico actual fue desarrollado por Schrödinger y Heisenberg basándo se en la dualidad de onda
partícula.
¿Qué limitaciones tiene el modelo atómico de Bohr?
La creencia de que el átomo estaba compuesto por un núcleo cargado positivamente rodeado por electrones
cargados negativamente se mantuvo hasta el año 1932.
El modelo atómico de Bohr encajaba bien cuando se trataba del átomo de hidrógeno. Sin embargo, al aplicar el
mismo modelo en otros átomos, especialmente con números atómicos altos, la energía de los electrones de un
mismo nivel variaba.
Esta variación de energía no tenía explicación en el modelo de Niels Bohr y, por lo tanto, era necesario corregir
el modelo.

15. La propuesta de corrección fue considerar que dentro de un mismo nivel energético existían otros subniveles.
Estos niveles surgieron de forma natural añadiendo correcciones relativistas y órbitas elípticas.
El descubrimiento del neutrón llegó en 1932 por parte de James Chadwick. La aparición de esta nueva partícula
atómica acercó a los científicos a un modelo más real del átomo.
¿Cuáles son las diferencias entre los modelos atómicos de Schrödinger y el de Bohr?
El modelo atómico de de Bohr establecía una ruta exacta de cada electrón dentro del átomo. Sin embargo, el
modelo mecánico-cuántico sólo predice las probabilidades de la posición del electrón.
Para resolver la ecuación de Schrödinger se necesita cuantificar las energías de los electrones. Por otro lado, en
el modelo de Bohr, estos números cuánticos se asumieron sin una base matemática.
Características del modelo atómico de Schrödinger
Inicialmente, el modelo de Schrödinger consideraba que los electrones actuaban como ondas de materia. De esta
forma, la ecuación que presentó Schrödinger indica la evolución de esta onda material en el espacio y el tiempo.
Más adelante, el físico alemán Max Born realizó una interpretación probabilística de la función de onda de los
electrones. No obstante, en estas predicciones no se podía conocer la cantidad de movimiento y la posición a la
vez debido al principio de incertidumbre de Heisenberg.
Este nuevo modelo se puede representar como una nube de puntos (electrones) alrededor del núcleo del átomo.
En esta nube de puntos, la probabilidad de encontrar el electrón aumenta con la densidad de puntos. De esta
forma, Schrödinger introdujo por primera vez el concepto de niveles de subenergía.
¿Qué predice el modelo atómico de Schrödinger?
La variación de los niveles energéticos de los electrones cuando existe un campo eléctrico o un campo
magnético.
Las líneas de emisión espectrales, tanto de átomos ionizados como neutros.
Además, el modelo explica la estabilidad de las moléculas y los enlaces químicos.
¿Qué falla en el modelo mecánico-cuántico del átomo?
No tiene en cuenta los efectos relativistas de los electrones rápidos.
El modelo tampoco tiene en cuenta el espín electrónico.
Por último, este modelo no puede explicar por qué razón un electrón en un estado cuántico excitado puede
decaer hacia otro nivel energético inferior si existe alguno libre.
Modelos atómicos, cronología y descripción de los modelos del átomo
Un modelo atómico es la representación de la estructura interna de un átomo .
A lo largo de la historia, la constitución de la materia ha tenido varios modelos que han ido evolucionando hasta
llegar al modelo atómico actual.
A continuación presentamos la línea de tiempo de los modelos atómicos más importantes:
1. Modelo de Demócrito de Abdera (año 450 a.C)
El modelo atómico de Demócrito fue desarrollado por el filósofo griego Demócrito de Abdera. Demócrito creía
que la materia estaba formada por pequeñas partículas indestructibles o indivisibles que llamó átomos.
2. Modelo de John Dalton (1808)
La teoría atómica de Dalton fue el primer modelo con bases científicas. Dalton definió el concepto de átomo y
concluyó que en las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, sino que cambiaban su
distribución.
3. Modelo de Thomson (1904)
Thompson descubrió el electrón como partícula subatómica con tubos de rayos catódicos. Estas nuevas
partículas con cargas negativas, pasaron a ser consideradas parte de la estructura de los átomos.
El modelo atómico de Thomson también se conoce modelo del pudin de pasas ya que J.J. Thomson concibió el
átomo como un pudin de pasas. En este modelo, el átomo estaría formado por una masa positiva a la que se
fijarían los electrones como pasas en la torta.
4. Modelo de Rutherford (1911)
En el modelo de Rutherford, Rutherford dijo que los átomos eran fácilmente transponibles por cargas eléctricas.
Su modelo definía el átomo como un núcleo pesado con carga positiva y que los electrones giraban a su
alrededor.
La mayor parte del átomo estaba compuesto por un espacio vacío realizando experimentos con partículas alfa.
5. Modelo de Niels Bohr (1913)
El modelo atómico de Bohr era una modificación del modelo de Rutherford: el átomo es como “un sistema solar
microscópico” en el que los electrones están en órbita alrededor del núcleo. Bohr supuso que los electrones se
movían en órbitas circulares alrededor del núcleo.
Niels Bohr desarrolló su modelo de acuerdo a tres postulados fundamentales:
Los electrones describen órbitas circulares en torno al núcleo del átomo sin irradiar energía.

16. Las únicas órbitas permitidas para un electrón son aquellas para las cuales el momento angular del electrón sea
un determinado múltiplo entero.
El electrón solo emite o absorbe energía en los saltos de una órbita permitida a otra.
6. Modelo atómico actual (1926)
Este modelo presenta una gran complejidad matemática. Fue un modelo desarrollado sobre todo por Schrödinger
y Heisenberg basado en el principio de incertidumbre. En este modelo atómico cuántico los átomos no estan en
órbitas estables sinó en orbitales. El modelo matemático calcula las probabilidades de encontrar un electrón en
un punto.
La estructura atómica nuclear
Se define átomo como la partícula más pequeña en que puede dividirse un elemento sin perder las propiedades
químicas que le caracterizan.
Está compuesto por una parte central con carga positiva donde se encuentra concentrada casi toda la masa,
constituyendo el núcleo atómico, y por un cierto número de partículas cargadas negativamente, los electrones,
que forman la corteza.
Se define átomo como la partícula más pequeña en que puede dividirse un elemento sin perder las propiedades
químicas que le caracterizan
El núcleo atómico
Está constituido por protones y neutrones, denominados por ello nucleones, con carga positiva igual a la carga
negativa de los electrones, de modo que la carga eléctrica total del átomo sea neutra (los protones tienen carga
positiva y los neutrones no tienen carga eléctrica).
Las partículas constituyentes del átomo junto con su masa y carga son:
Electrón: Masa (kg) = 9,1 x 10-31, Carga (C) = 1,602 x 10-19 (-)
Protón: Masa (kg) = 1,673 x 10-27, Carga (C) = 1,602 x 10-19 (+)
Neutrón: Masa (kg) = 1,696 x 10-27, Carga (C) = 0
Número Atómico (Z)
Es el número de protones presentes en el núcleo atómico, que caracteriza a un elemento químico,
proporcionando el orden que ocupa en la tabla periódica, y que coincide también con el número de electrones.
Número Másico (A)
Es el número total de nucleones (protones más neutrones) existentes en el núcleo atómico (A = Z + N, donde N =
número de neutrones).
Los isótopos
Los átomos se definen, cada uno de ellos, por su número atómico (Z) y su número másico (A). Los isótopos son
aquellos átomos que tienen el mismo número atómico pero distinto número másico. Por ejemplo, en el caso del
Hidrógeno, que tiene un único protón en el núcleo existen dos isótopos; el Deuterio, que tiene un proton y un
neutrón y el Tritio, que tiene dos neutrones y un protón. El Uranio, cuyo número másico es 238, tiene dos
isótopos con número másicos 233 y 235, respectivamente.
Los átomos se definen, cada uno de ellos, por su número atómico (Z) y su número másico (A)
Elementos químicos
El número de elementos conocidos (aquellos que tienen el mismo número atómico) se presentan en una "Tabla
Periódica de Elementos", en donde están ordenados por número atómico creciente. Están dispuestos en 18
columnas verticales denominadas grupos. Cada Grupo contiene los elementos con propiedades semejantes
debido a la estructura electrónica común en su nivel más externo.
Estabilidad nuclear
Las energías que mantienen unidos los protones y neutrones en el núcleo varía, siendo mayor en los elementos
intermedios y menor en los más ligeros, menor Z, y en los más pesados, mayor Z. Esto comporta una mayor
estabilidad en los elementos intermedios. Por tanto, el fraccionamiento (fisión) de un núcleo de Uranio en dos o
tres elementos intermedios o la unión (fusión) de núcleos muy ligeros, como hidrógeno y sus isótopos daría lugar
a una nueva configuración más estable.