Teoría Atómica

Orígenes de la Teoría Atómica y Contribuciones de Dalton

La teoría atómica, que postula que la materia está compuesta por unidades fundamentales llamadas átomos, tiene sus raíces en las ideas del filósofo griego Demócrito en el siglo V a.C. Aunque inicialmente enfrentó la oposición de figuras como Platón y Aristóteles, la noción atómica sobrevivió y fue respaldada por pruebas experimentales a lo largo de los siglos. En el año 1808, John Dalton, un químico inglés, proporcionó una teoría atómica con bases científicas sólidas, lo que se considera el comienzo de la química moderna. Dalton propuso que cada elemento está compuesto por átomos de una misma clase, idénticos entre sí pero diferentes de los átomos de otros elementos. Además, afirmó que los compuestos químicos se forman por la unión de átomos de diferentes elementos en proporciones numéricas definidas y que las reacciones químicas son reorganizaciones de átomos, los cuales no cambian en su esencia durante el proceso.

Leyes Fundamentales de las Proporciones Químicas

Las teorías de Dalton se sustentan en leyes químicas fundamentales. La ley de las proporciones definidas, establecida por Joseph Proust en 1799, sostiene que un compuesto químico siempre contiene los mismos elementos en una proporción de masa constante. Dalton amplió esta ley al proponer que la proporción de átomos de los elementos en un compuesto es también constante. La ley de las proporciones múltiples, por su parte, indica que si dos elementos forman más de un compuesto, las masas de uno de los elementos que se combinan con una masa fija del otro elemento están en una relación de números enteros sencillos. Un ejemplo clásico es el carbono y el oxígeno, que pueden combinarse para formar tanto monóxido de carbono (CO) como dióxido de carbono (CO2), mostrando proporciones de oxígeno de 1:2.

Descubrimiento de las Partículas Subatómicas

A finales del siglo XIX, investigaciones más profundas revelaron que los átomos no son indivisibles, sino que contienen partículas subatómicas. El electrón fue la primera partícula subatómica descubierta, a través de experimentos con tubos de rayos catódicos. Estos experimentos demostraron que los rayos catódicos estaban formados por partículas cargadas negativamente, que luego se identificaron como electrones. J.J. Thomson calculó la relación entre la carga eléctrica y la masa de los electrones, y R.A. Millikan determinó con precisión la carga del electrón. Estos descubrimientos desmontaron la idea de Dalton de un átomo indivisible y abrieron el camino para el hallazgo de otras partículas subatómicas.

La Radiactividad y el Descubrimiento del Protón

El fenómeno de la radiactividad también ha sido clave para comprender la estructura atómica. Wilhelm Röntgen descubrió los rayos X en 1895, y poco después, Antoine Becquerel encontró que ciertos materiales que contienen uranio emitían radiaciones de manera espontánea, un proceso que Marie Curie llamó radiactividad. La radiactividad natural se manifiesta en tres tipos de emisiones: alfa, beta y gamma. Ernest Rutherford, mediante experimentos con partículas alfa, demostró que el átomo tiene un núcleo central denso y cargado positivamente, refutando el modelo del "pudín de pasas" propuesto por Thomson. Rutherford identificó las partículas positivas en el núcleo como protones, con una carga opuesta pero de igual magnitud a la de los electrones y con una masa considerablemente mayor.

El Modelo Atómico de Rutherford y la Estructura Nuclear

Basándose en sus descubrimientos, Rutherford propuso un modelo atómico en el que la mayor parte del átomo es espacio vacío, con un núcleo central que contiene todas las cargas positivas y casi toda la masa del átomo. Este núcleo es diminuto en comparación con el tamaño total del átomo. Los protones, situados en el núcleo, y los electrones, que orbitan alrededor del núcleo, constituyen la estructura básica del átomo. Este modelo explicó la dispersión de las partículas alfa y sentó las bases para una comprensión más profunda de la materia y sus interacciones químicas.