El átomo: estructura y modelos atómicos
Toda la materia que nos rodea está formada por unas partículas diminutas llamadas átomos. La palabra «átomo» proviene del griego átomos (ἄτομος), que significa «indivisible». Aunque hoy sabemos que el átomo tiene estructura interna, el nombre se ha mantenido.
Evolución histórica de los modelos atómicos
A lo largo de la historia, los científicos han propuesto distintos modelos para explicar cómo es el átomo:
| Modelo | Año | Científico | Descripción |
|---|
| Modelo de Dalton | 1803 | John Dalton | El átomo es una esfera maciza, indivisible e indestructible. Cada elemento tiene átomos idénticos. |
| Modelo de Thomson | 1897 | J. J. Thomson | El átomo es una esfera de carga positiva con electrones (negativos) incrustados. «Modelo del pudín de pasas». |
| Modelo de Rutherford | 1911 | Ernest Rutherford | El átomo tiene un núcleo central denso y positivo, y los electrones giran a su alrededor en un espacio vacío. |
| Modelo de Bohr | 1913 | Niels Bohr | Los electrones giran en órbitas circulares a distancias fijas del núcleo, con energía definida (niveles de energía). |
| Modelo actual (cuántico) | 1926 | Schrödinger, Heisenberg | Los electrones no siguen órbitas fijas; se encuentran en orbitales (zonas de probabilidad). Se describe con ecuaciones matemáticas. |
El experimento de Rutherford
Rutherford bombardeó una lámina de oro muy fina con partículas alfa (positivas). Observó que:
• La mayoría de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse → el átomo es casi todo espacio vacío.
• Algunas partículas se desviaban ligeramente → hay algo positivo que las repele.
• Muy pocas partículas rebotaban → hay un núcleo central muy denso y pequeño con carga positiva.
Partículas subatómicas
El átomo está formado por tres tipos de partículas subatómicas:
| Partícula | Símbolo | Carga | Masa (u.m.a.) | Localización |
|---|
| Protón | p⁺ | +1 | 1 | Núcleo |
| Neutrón | n⁰ | 0 | 1 | Núcleo |
| Electrón | e⁻ | −1 | ≈ 0 (1/1836) | Corteza (orbitales) |
Número atómico y número másico
🔬 Fórmula claveNúmero atómico (Z): número de protones del núcleo. Identifica al elemento.
Número másico (A): suma de protones y neutrones.
A = Z + N
donde N = número de neutrones.
En un átomo neutro: n.º de protones = n.º de electrones.
📘 Ejemplo resueltoEl átomo de sodio (Na) tiene Z = 11 y A = 23.
• Protones: Z = 11
• Neutrones: N = A − Z = 23 − 11 = 12
• Electrones (átomo neutro): = Z = 11
Isótopos
Los isótopos son átomos del mismo elemento (mismo Z) pero con diferente número de neutrones (diferente A). Tienen las mismas propiedades químicas pero distinta masa.
📘 Ejemplo resueltoIsótopos del hidrógeno:
• Protio (¹H): Z = 1, A = 1 → 1 protón, 0 neutrones
• Deuterio (²H): Z = 1, A = 2 → 1 protón, 1 neutrón
• Tritio (³H): Z = 1, A = 3 → 1 protón, 2 neutrones
Iones
Cuando un átomo gana o pierde electrones se convierte en un ion:
• Catión (ion positivo): el átomo pierde electrones. Ejemplo: Na⁺ (ha perdido 1 electrón).
• Anión (ion negativo): el átomo gana electrones. Ejemplo: Cl⁻ (ha ganado 1 electrón).
🤔 ¿Sabías que…?El átomo es increíblemente pequeño. Si un átomo tuviera el tamaño de un estadio de fútbol, el núcleo sería como una canica en el centro del campo. ¡El resto es espacio vacío!
✏️ Ejercicios1. Describe brevemente los modelos atómicos de Dalton, Thomson, Rutherford y Bohr.
2. ¿Qué conclusiones obtuvo Rutherford de su experimento con la lámina de oro?
3. Completa la tabla para los siguientes átomos:
a) ¹²C (Z = 6): protones = ___, neutrones = ___, electrones = ___
b) ⁵⁶Fe (Z = 26): protones = ___, neutrones = ___, electrones = ___
c) ¹⁶O (Z = 8): protones = ___, neutrones = ___, electrones = ___
4. ¿Qué son los isótopos? Pon un ejemplo.
5. El cloro tiene dos isótopos: ³⁵Cl y ³⁷Cl. ¿En qué se diferencian?
6. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene el ion Ca²⁺ (Z = 20, A = 40)?
7. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene el ion S²⁻ (Z = 16, A = 32)?
8. Diferencia entre catión y anión. Pon un ejemplo de cada uno.
9. ¿Por qué el modelo de Dalton fue sustituido por el de Thomson?
10. ¿Qué diferencia fundamental hay entre el modelo de Rutherford y el de Bohr?
📋 Resumen de la lección- El átomo está formado por un núcleo (protones + neutrones) y una corteza (electrones).
- El número atómico (Z) indica los protones e identifica al elemento; el número másico (A) = protones + neutrones.
- Los isótopos tienen el mismo Z pero diferente A (distinto número de neutrones).
- Los iones se forman al ganar electrones (anión, carga −) o perderlos (catión, carga +).
- Los modelos atómicos han evolucionado: Dalton → Thomson → Rutherford → Bohr → modelo cuántico.