Los modelos atómicos (de Dalton a Bohr)
Si partieras un trozo de hierro una y otra vez, ¿llegarías a un trozo tan pequeño que ya no se pudiera partir más? Esa pregunta tiene más de dos mil años. La respuesta que damos hoy no se le ocurrió a nadie de golpe: se construyó poco a poco, con cuatro modelos distintos del átomo, cada uno mejor que el anterior.
Dalton: el átomo como una bola maciza
En 1805, John Dalton propuso que toda la materia está hecha de átomos: bolitas diminutas, macizas e indivisibles.
Con esta idea tan simple, Dalton ya explicaba por qué los elementos son distintos entre sí y por qué se combinan siempre en las mismas proporciones para formar compuestos.
En clase de Física, la profesora enseña una bola de billar y dice que así imaginaba Dalton los átomos hacia el año $1805$, como se muestra en la figura. Explica con tus…
En clase de Física, la profesora enseña una bola de billar y dice que así imaginaba Dalton los átomos hacia el año $1805$, como se muestra en la figura.
Explica con tus palabras qué es un átomo según el modelo de Dalton y qué dos propiedades tenía esa «bola».
Thomson: el pudin de pasas
En 1897, J. J. Thomson hacía experimentos con tubos de rayos catódicos y descubrió una partícula diminuta, con carga negativa, que salía de dentro del átomo: el electrón. Esto significaba algo enorme: el átomo de Dalton, que se suponía indivisible, en realidad tenía trocitos más pequeños dentro.
Como el átomo completo es neutro, Thomson imaginó que los electrones (carga negativa) estaban incrustados en una masa de carga positiva, como las pasas en un pudin.
La abuela de Iker prepara un pudin con pasas, como el de la figura. Thomson imaginó el átomo como ese postre: explica qué representa la masa del pudin en su modelo y qué…
La abuela de Iker prepara un pudin con pasas, como el de la figura.
Thomson imaginó el átomo como ese postre: explica qué representa la masa del pudin en su modelo y qué representan las pasas.
En un museo de la ciencia, Leo observa un tubo de rayos catódicos como el que usó Thomson en sus experimentos, parecido al de la figura. ¿Qué partícula descubrió Thomson…
En un museo de la ciencia, Leo observa un tubo de rayos catódicos como el que usó Thomson en sus experimentos, parecido al de la figura.
¿Qué partícula descubrió Thomson con ese aparato y qué carga eléctrica tiene?
Rutherford: el átomo casi vacío
En 1911, Ernest Rutherford lanzó partículas $\alpha$ (con carga positiva) contra una lámina de oro finísima, para «palpar» por dentro el átomo de Thomson.
Si el átomo fuera un pudin de pasas, con la carga positiva repartida por todo el volumen, ninguna partícula debería rebotar. Que alguna rebotara solo se explica si toda la carga positiva está concentrada en un punto diminuto y muy pesado.
Aitana ve en un documental el experimento de la lámina de oro de Rutherford: se lanzaban partículas $\alpha$, con carga positiva, contra una lámina de oro finísima, como…
Aitana ve en un documental el experimento de la lámina de oro de Rutherford: se lanzaban partículas $\alpha$, con carga positiva, contra una lámina de oro finísima, como se muestra en la figura.
¿Qué les pasó a la gran mayoría de las partículas al llegar a la lámina? ¿Qué conclusión sacó Rutherford sobre el interior del átomo?
En el experimento de la lámina de oro se observaron tres cosas: la mayoría de las partículas $\alpha$ atravesaban la lámina sin desviarse, unas pocas se desviaban y, muy…
En el experimento de la lámina de oro se observaron tres cosas: la mayoría de las partículas $\alpha$ atravesaban la lámina sin desviarse, unas pocas se desviaban y, muy rara vez, alguna rebotaba hacia atrás, como se muestra en la figura.
Escribe la conclusión que Rutherford sacó de cada una de las tres observaciones.
En el experimento de la lámina de oro, de cada $8000$ partículas $\alpha$ lanzadas, unas $7992$ atravesaban la lámina sin desviarse, unas $7$ se desviaban y solo $1$…
En el experimento de la lámina de oro, de cada $8000$ partículas $\alpha$ lanzadas, unas $7992$ atravesaban la lámina sin desviarse, unas $7$ se desviaban y solo $1$ rebotaba.
- a) Calcula qué porcentaje de las partículas atravesaba la lámina limpiamente.
- b) ¿Qué fracción de las partículas lanzadas rebotaba?
- c) Explica, a partir de estos números, por qué Rutherford afirmó que el átomo está casi vacío y que el núcleo es diminuto.
Bohr: electrones en órbitas permitidas
El modelo de Rutherford tenía un problema serio: según las leyes de la física conocidas entonces, un electrón girando debería ir perdiendo energía poco a poco y acabar cayendo sobre el núcleo. Si eso pasara, ningún átomo sería estable, y los átomos sí lo son.
En 1913, Niels Bohr propuso una regla nueva: los electrones no pueden girar a cualquier distancia del núcleo, solo pueden ocupar ciertas órbitas permitidas, como los peldaños de una escalera. Mientras un electrón está en uno de esos «peldaños», no pierde energía y no cae.
Mueve los deslizadores del interactivo y fíjate en cómo se van llenando las capas, una a una, a medida que añades electrones.
En la noria de una feria solo puedes viajar sentado en una cabina, nunca colgado en el aire entre dos cabinas. Bohr propuso algo parecido para los electrones, como se…
En la noria de una feria solo puedes viajar sentado en una cabina, nunca colgado en el aire entre dos cabinas. Bohr propuso algo parecido para los electrones, como se muestra en la figura.
Explica qué dijo Bohr sobre las órbitas de los electrones y en qué se diferenciaba su modelo del de Rutherford.
Para explicar el modelo de Bohr, un profesor compara una escalera con un tobogán, como en la figura: en la escalera solo puedes estar sobre un peldaño, pero en el…
Para explicar el modelo de Bohr, un profesor compara una escalera con un tobogán, como en la figura: en la escalera solo puedes estar sobre un peldaño, pero en el tobogán puedes pararte a cualquier altura.
Relaciona cada imagen con uno de los dos modelos, el de Rutherford y el de Bohr, y explica qué representa cada peldaño de la escalera.
El modelo de Rutherford tenía un problema: según la física de la época, un electrón girando alrededor del núcleo debería ir perdiendo energía y acabar cayendo sobre él,…
El modelo de Rutherford tenía un problema: según la física de la época, un electrón girando alrededor del núcleo debería ir perdiendo energía y acabar cayendo sobre él, como se muestra en la figura, y entonces los átomos no serían estables.
- a) Explica qué propuso Bohr para evitar esa caída del electrón.
- b) ¿Por qué decimos que Bohr añadió una «regla nueva» en lugar de limitarse a dibujar mejor las órbitas de Rutherford?
Por qué los modelos cambian
Los cuatro modelos no son cuatro ideas sueltas: cada uno nace de un experimento que el modelo anterior no podía explicar.
Unos cromos de «científicos del átomo» traen estas fechas: Thomson, $1897$; Bohr, $1913$; Dalton, $1805$; Rutherford, $1911$. Ordena los cuatro modelos atómicos del más…
Unos cromos de «científicos del átomo» traen estas fechas: Thomson, $1897$; Bohr, $1913$; Dalton, $1805$; Rutherford, $1911$. Ordena los cuatro modelos atómicos del más antiguo al más moderno.
En la exposición «Los detectives del átomo» hay cuatro paneles descolocados. Empareja cada descripción con su científico: Dalton, Thomson, Rutherford o Bohr. a) «El…
En la exposición «Los detectives del átomo» hay cuatro paneles descolocados. Empareja cada descripción con su científico: Dalton, Thomson, Rutherford o Bohr.
- a) «El átomo es una esfera maciza e indivisible.»
- b) «Los electrones están incrustados en una esfera con carga positiva, como las pasas en un pudin.»
- c) «Casi todo el átomo está vacío y la carga positiva se concentra en un núcleo muy pequeño.»
- d) «Los electrones solo pueden ocupar ciertas órbitas permitidas.»
Escribe una breve entrada de enciclopedia titulada «La historia del átomo en cuatro modelos». Para cada científico (Dalton, Thomson, Rutherford y Bohr) indica qué aportó…
Escribe una breve entrada de enciclopedia titulada «La historia del átomo en cuatro modelos». Para cada científico (Dalton, Thomson, Rutherford y Bohr) indica qué aportó su modelo y qué observación o experimento lo apoyaba.