Física y Quimica

Átomos y electrones

Átomo

 

Apuntes

Apuntes (doc)

 

En la antigua Grecia dos concepciones compitieron por dar una interpretación racional a cómo estaba formada la materia:

 

Demócrito

Demócrito

 (460-370 a.C)

Demócrito consideraba que la materia estaba formada por pequeñas partículas indivisibles, llamadas átomos. Entre los átomos existe vacío.

En palabras de Demócrito: "Aparte de átomos y espacio vacío nada existe; lo demás es opinión".

Los átomos de cada sustancia son diferentes. Esa diferencia es la responsables de las distintas propiedades observadas.

El atomismo, aunque no gozó de gran aceptación, siempre tuvo seguidores. Lucrecio (95-55 a.C) recogió la teoría atomista en el poema De Rerum Natura ("Sobre la naturaleza de las cosas"), uno de los primeros textos impresos tras la invención de la imprenta (s. XV), lo que permitió la difusión de la idea atomista por Europa.

Aristóteles

Aristóteles

(384-322 a.C)

Aristóteles era partidario de la teoría de los cuatro elementos, según la cual toda la materia estaría formada por la combinación de cuatro elementos: fuego, aire, tierra y agua.

Las distintas propiedades que se pueden observar en las sustancias se deben a que los cuatro elementos se combinan en distintas proporciones.

El oro, considerado el metal perfecto (símbolo del Sol, resistente a la oxidación, insoluble en los ácidos entonces conocidos... ), debería de contener los cuatro elementos combinados en la proporción ideal.

Los demás metales podrían transmutarse en oro alterando las proporciones de los cuatro elementos, sólo habría que idear un procedimiento para hacerlo.

La teoría de los cuatro elementos fue la aceptada durante muchos siglos. Siguiendo la teoría aristotélica los alquimistas (que están considerados como los primitivos químicos) intentaban obtener la Piedra Filosofal, sustancia que les permitiría transmutar los metales en oro, curar cualquier enfermedad y evitar, incluso, la vejez y la muerte.

Su incesante trabajo en el laboratorio dio como fruto la invención o perfeccionamiento de muchos procedimientos aún hoy usados en los laboratorios (entre ellos la destilación), la síntesis de numerosos compuestos (ácido clorhídrico, sulfúrico o nítrico), el descubrimiento de técnicas metalúrgicas, la producción de tintes, pinturas o cosméticos… etc.

Grabado de un alquimista en su laboratorio

John Dalton

 John Dalton (1766-1844)

En 1808 John Dalton (1766-1844) recupera la teoría atómica de Demócrito y considera que los átomos (partículas indivisibles) eran los constituyentes últimos de la materia que se combinaban para formar los compuestos.

La teoría atómica de Dalton no fue aceptada por la comunidad científica hasta cerca de cien años después. Durante todo el s. XIX compitió con otra que explicaba las reacciones químicas basándose en los llamados "pesos equivalentes" de las sustancias.

La resistencia a aceptar la existencia de los átomos y las moléculas (imposible de demostrar en aquel tiempo) fue muy fuerte: " Los átomos son aún más increíbles que el flogisto [...] La teoría atómica no tiene ninguna base experimental (Mills, 1871)

 
   
J.J.Thomson

J. J. Thomson

(1856-1940)

Al final del s. XIX los experimentos realizados sobre la conducción de la electricidad por los gases, dieron como resultado el descubrimiento de una extraña luz que procedente del polo negativo, o cátodo (de ahí el nombre de "rayos catódicos"), llenaba los tubos  cuando eran sometidos a voltajes elevados.

Diversos experimentos revelaron que la naturaleza de esa luz era muy distinta a la del sol. Thomson demostró en 1897 que estaba formada por pequeñas partículas con masa y carga negativa que fueron bautizadas con el nombre de electrones.

Los electrones saltan de los átomos del gas que llena el tubo cuando es sometido a descargas eléctricas. Los átomos, por tanto, no eran indivisibles.

Más información sobre rayos catódicos en FQW

 
 

J.J. Thomson propone entonces el primer modelo de átomo:

Los electrones (pequeñas partículas con carga negativa, en verde en el dibujo) se encuentran incrustados en una nube de carga positiva (fondo azul). La carga positiva de la nube compensa exactamente la negativa de los electrones siendo el átomo eléctricamente neutro.

El modelo de Thomson fue el primer modelo de átomo compuesto.

Modelo atómico de Thomson

Modelo atómico

de Thomson