Átomos
Cuando piensa en un átomo, puede imaginarse un pequeño modelo similar al del sistema solar con trayectorias de electrones que orbitan alrededor de un núcleo centralizado. Este es el modelo atómico temprano que Niels Bohr y otros pioneros científicos imaginaron hace muchos años. Pero gracias a los avances experimentales y a algunos pensadores modernos, como Erwin Schrodinger y Werner Heisenberg , ahora creemos que los electrones se parecen más a nubes que a planetas en órbita ordenada. Esta nueva idea de cómo se ven los átomos es la base de la teoría atómica moderna . Echemos un vistazo a cómo la ciencia avanzó desde su comprensión inicial de los átomos hasta la visión moderna de hoy.
Teoría atómica
Los científicos conocen los átomos mucho antes de que pudieran producir imágenes de ellos con poderosas herramientas de aumento. De hecho, los átomos reciben su nombre de la palabra griega antigua atomos , que significa «algo que no se puede dividir».
Debido a que los átomos no se podían ver, las primeras ideas sobre los átomos se basaban principalmente en un razonamiento filosófico y religioso. Cerca del final del siglo XVIII, nuevas formas de realizar experimentos ayudaron a los investigadores a desarrollar su comprensión científica de los átomos. Esto llevó a la primera teoría atómica , que decía cosas como, toda la materia está formada por átomos, los elementos están compuestos por un solo tipo de átomo y los átomos pueden combinarse con otros átomos para formar sustancias más complejas.
Esta primera teoría atómica explicó mucho, pero a medida que la ciencia continuó avanzando, nueva información y nuevos descubrimientos dejaron en claro que la teoría necesitaba ser actualizada. Uno de estos nuevos descubrimientos se produjo a finales del siglo XIX, con el descubrimiento de una partícula subatómica, llamada electrón . La palabra ‘subatómico’ significa literalmente ‘dentro de un átomo’. Debido a este descubrimiento, quedó claro que los átomos podrían no haber sido nombrados correctamente y que podrían dividirse en partes más pequeñas.
Cuando se descubrieron los electrones por primera vez, los científicos sabían que eran parte del átomo, pero no sabían a dónde pertenecían. Al principio, se pensó que los electrones flotaban por todo el átomo, como trozos de fruta flotando en un budín, como si los átomos fueran simplemente gotas blandas de materia. Pero, a través de más experimentación, se encontró que la mayor parte de la materia dentro de los átomos está centralizada. A principios del siglo XX, esta materia centralizada llegó a ser reconocida como el núcleo del átomo.
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El modelo de Bohr
En 1913, un científico con el nombre de Niels Bohr amplió todas las investigaciones anteriores sobre átomos y se le ocurrió la idea de que los electrones cargados negativamente orbitan un núcleo cargado positivamente en trayectorias definidas. Este concepto llegó a conocerse como el modelo de Bohr . Esta fue la primera mirada real al modelo de un átomo similar al sistema solar que mencionamos al comienzo de esta lección.
Schrodinger y Heisenberg
El modelo de Bohr fue un gran paso adelante en nuestra comprensión del átomo, pero aún era relativamente simple y no explicaba completamente la naturaleza de los átomos complejos que contenían muchos electrones. Esta comprensión más compleja tomó forma gracias al trabajo de dos científicos del siglo XX: Erwin Schrodinger y Werner Heisenberg .
Schrodinger se sintió intrigado por la idea de que los electrones pudieran moverse más como ondas que como partículas. Sus ideas explicaron mucho sobre la naturaleza de los electrones y cómo se mueven; pero también creó un problema para los científicos.
Heisenberg y otros científicos se dieron cuenta de que si un electrón se movía como una onda, sería imposible medir simultáneamente tanto su posición como su momento. Esto se conoció como el principio de incertidumbre de Heisenberg . En otras palabras, la trayectoria exacta de un electrón no se podía predecir como Niels Bohr había predicho con el modelo del sistema solar.
Teoría atómica moderna
El trabajo de Schrodinger y Heisenberg conduce a la teoría atómica moderna , que nos muestra que existen regiones dentro de un átomo donde es probable que existan electrones. Estas regiones que contienen electrones que existen alrededor del núcleo se conocen como nubes de electrones u orbitales. Las nubes de electrones rodean el núcleo y existen en diferentes niveles de energía. Un electrón puede existir a cualquier distancia del núcleo; sin embargo, dependiendo de su nivel de energía, hay ciertas nubes en las que es más probable, o más probable, que se encuentre.
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Resumen de la lección
Revisemos. El modelo de Bohr describe un átomo que parece un sistema solar en miniatura con electrones cargados negativamente orbitando un núcleo cargado positivamente en trayectorias definidas.
Dos científicos del siglo XX, Erwin Schrodinger y Werner Heisenberg , demostraron que esto no era del todo correcto. Schrodinger exploró la idea de que los electrones se mueven más como ondas que como partículas. Sus ideas llevaron a Heisenberg a desarrollar el principio de incertidumbre , que establece que si un electrón se mueve como una onda, sería imposible medir simultáneamente tanto su posición como su momento.
El trabajo de Schrodinger y Heisenberg condujo a la teoría atómica moderna , que nos muestra que existen regiones dentro de un átomo donde es probable que existan electrones. Estas regiones que contienen electrones que existen alrededor del núcleo se conocen como nubes de electrones u orbitales.
Los resultados del aprendizaje
Cuando haya terminado, debería poder:
- Describir y comparar la teoría atómica temprana con la teoría atómica moderna.
- Caracterizar el modelo de Bohr
- Analice cómo el principio de incertidumbre demostró que el modelo de Bohr era incorrecto.
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