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(Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld; Königsberg, 1868 - Munich, 1951) Físico y matemático alemán que introdujo en el modelo atómico de Bohr las órbitas elípticas de los electrones para explicar la estructura fina del espectro, de lo que resultó un modelo perfeccionado conocido como modelo atómico de Sommerfeld.

Arnold Sommerfeld

Formado en la Universidad de Königsberg, en la que fue discípulo de Ferdinand von Lindemann y de David Hilbert, Arnold Sommerfeld ejerció la docencia primero en la Escuela Técnica de Aquisgrán y en la Universidad de Berlín, y, posteriormente, en la Universidad de Munich, donde transcurrió la mayor parte de su carrera científica y docente.

Aunque el modelo atómico de Niels Bohr podía justificar las cinco series espectrales del átomo de hidrógeno, presentaba el importante inconveniente de no explicar los espectros de los demás elementos. Incluso en el caso del hidrógeno, al perfeccionarse los métodos espectroscópicos se descubrió, junto a cada línea de las series del hidrógeno, un conjunto de líneas muy próximas entre sí (estructura fina del espectro) que no tenían explicación. Arnold Sommerfeld modificó el modelo atómico de Bohr admitiendo que las órbitas de los electrones, tal como había dicho Bohr, podían ser circulares, pero añadiendo que también podían ser elípticas; en tal caso, el núcleo se hallaría ubicado en uno de los focos de la elipse.

Estas órbitas cuantizadas, y posibles para cada nivel energético, se llaman subniveles y se caracterizan mediante un número cuántico secundario, l. Para un nivel energético n, los valores que puede tomar l son 0, 1, 2, 3, ... n - 1. Para Bohr sólo era posible una órbita del electrón, y aquí vemos que sólo se cumple para n = 1. En los demás casos existirán tantas órbitas posibles como indique el número cuántico n. En el caso del átomo de hidrógeno, por ejemplo, si n = 1 sólo es posible una órbita circular, cuyo radio coincide con el calculado por Bohr. Para n = 2 existen dos valores posibles para el número cuántico secundario, l = 0 y l = 1. Por consiguiente, existen dos órbitas posibles, una circular y otra elíptica.

Con esta modificación se explica que la energía liberada en un salto no es única y, por consiguiente, la frecuencia de la radiación correspondiente tampoco lo será. Quedaba justificada, de este modo, la estructura fina del espectro. A estos subniveles se les asignaron símbolos alfabéticos basados en la apariencia que presentan en el espectro: s "sharp" (nítido), p "principal", d "difuse" y f "fundamental".

Por otra parte el electrón, al describir órbitas alrededor del núcleo, crea un campo magnético que se puede representar por un vector perpendicular al plano que contiene la órbita (L). Al someter un átomo a la acción de un campo magnético, el número de rayas espectrales aumenta (efecto Zeeman). Arnold Sommerfeld explicó este fenómeno considerando que el plano de órbita del electrón sólo puede tomar determinadas orientaciones cuantificadas respecto de la dirección del campo magnético empleado (H), e introdujo un tercer número cuántico, m (magnético), que representa el número de orientaciones posibles de las órbitas.

Cómo citar este artículo:
Ruiza, M., Fernández, T. y Tamaro, E. (2004). . En Biografías y Vidas. La enciclopedia biográfica en línea. Barcelona (España). Recuperado de el .

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(Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld; Königsberg, 1868 - Munich, 1951) Físico y matemático alemán que introdujo en el modelo atómico de Bohr las órbitas elípticas de los electrones para explicar la estructura fina del espectro, de lo que resultó un modelo perfeccionado conocido como modelo atómico de Sommerfeld.

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El Modelo Atómico de Rutherford explicado: características y principios⚛️

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Puntos más importantes

Los experimentos de J.J. Thomson con tubos de rayos catódicos mostraron que todos los átomos contienen pequeñas partículas subatómicas con carga negativa, llamadas electrones.

El modelo del budín de pasas de Thomson para el átomo consiste en electrones con carga negativa ("pasas") dentro de un "budín" con carga positiva.

El experimento de la lámina de oro de Rutherford mostró que el átomo es en su mayoría espacio vacío con un pequeño y denso núcleo con carga positiva.

Basado en estos resultados, Rutherford propuso el modelo nuclear del átomo.

Introducción: continuar a partir de la teoría atómica de Dalton

Toda la materia está hecha de partículas indivisibles llamadas átomos, que no pueden crearse ni destruirse.

Los átomos del mismo elemento tienen idénticas masas y propiedades físicas.

Todas las reacciones químicas involucran el reordenamiento de átomos.

Las ideas de Dalton resultaron ser fundamentales para la teoría atómica moderna. Sin embargo, una de estas suposiciones subyacentes resultó ser incorrecta. Dalton pensó que los átomos eran las unidades más pequeñas de la materia pequeñas esferas duras que no podían dividirse en partículas más fundamentales-. Esta suposición persistió hasta que experimentos en física mostraron que el átomo estaba compuesto de partículas aún más pequeñas. En este artículo, discutiremos algunos de los experimentos clave que nos llevaron al descubrimiento del electrón y del núcleo.

El descubrimiento del electrón por J.J. Thomson

A finales del siglo XIX, el físico J.J. Thomson comenzó a experimentar con tubos de rayos catódicos. Los tubos de rayos catódicos son tubos de vidrio sellados en los que se ha extraído la mayor parte del aire. Al aplicar un alto voltaje entre los electrodos, que se encuentran uno a cada lado del tubo, un rayo de partículas fluye del cátodo (el electrodo negativamente cargado) al ánodo (el electrodo positivamente cargado). Los tubos se llaman "tubos de rayos catódicos" porque el rayo de partículas o "rayo catódico" se origina en el cátodo. El rayo puede ser detectado al pintar el extremo del tubo correspondiente al ánodo con un material conocido como fósforo. Cuando el rayo catódico lo impacta, el fósforo produce una chispa o emite luz.

Para verificar las propiedades de las partículas, Thomson colocó el tubo de rayos catódicos entre dos placas con cargas opuestas, y observó que el rayo se desviaba, alejándose de la placa cargada negativamente y acercándose a la placa cargada positivamente. De este hecho infirió que el rayo estaba compuesto de partículas negativamente cargadas.

Thomson también colocó dos imanes a cada lado del tubo, y observó que el campo magnético también desviaba el rayo catódico. Los resultados de este experimento ayudaron a Thomson a determinar la razón masa a carga de las partículas del rayo catódico, que lo llevó a un descubrimiento fascinante la masa de cada partícula era mucho, mucho menor que la de todo átomo conocido-. Thomson repitió su experimento con electrodos hechos de diferentes metales, y encontró que las propiedades del rayo catódico permanecían constantes, sin importar el material del cual se originaban. De esta evidencia, Thomson concluyó lo siguiente:

Mientras que al principio fueron controversiales, los científicos gradualmente aceptaron los descubrimientos de Thomson. Con el tiempo, sus partículas de rayo catódico adquirieron un nombre más familiar: electrones. El descubrimiento de los electrones refutó parte de la teoría atómica de Dalton, que suponía que los átomos eran indivisibles. Para explicar la existencia de los electrones se necesitaba un modelo atómico completamente nuevo.

Verificación de conceptos: ¿por qué Thomson concluyó que los electrones estaban presentes en los átomos de todos los elementos?

El modelo del budín de pasas

Thomson sabía que los átomos tenían una carga total neutra. Por lo tanto, razonó que debía haber una fuente de carga positiva dentro del átomo que balanceara la carga negativa de los electrones. Esto llevó a Thomson a proponer que los átomos podían describirse como cargas negativas flotando en una sopa de carga positiva difusa. A menudo llamamos modelo de budín de pasas del átomo a este modelo, debido al hecho de que su descripción es muy similar a un budín de pasas, un postre inglés muy popular (observa la imagen a continuación).

Dado lo que ahora sabemos de la estructura real de los átomos, este modelo puede sonar un poco descabellado. Afortunadamente, los científicos continuaron investigando la estructura del átomo, y pusieron a prueba la validez del modelo del budín de pasas de Thomson.

Verificación de conceptos: Thomson propuso un modelo atómico donde distintas cargas negativas flotaban dentro de un "mar" de carga positiva. ¿Puedes pensar en otro modelo del átomo que explique los resultados experimentales de Thomson?

Ernest Rutherford y el experimento de la lámina de oro

El siguiente experimento revolucionario en la historia del átomo lo realizó Ernest Rutherford, un físico neozelandés que pasó gran parte de su carrera en Inglaterra y Canadá. En su famoso experimento de la lámina de oro, Rutherford disparó un rayo delgado de partículas (se pronuncia partículas alfa) a una fina lámina de oro puro. Las partículas alfa son núcleos de , y se emiten durante diversos procesos de decaimiento radiactivo. En este caso, Rutherford colocó una muestra de radio (un metal radiactivo) dentro de una caja de plomo con un pequeño agujero. La mayoría de la radiación era absorbida por el plomo, pero un rayo delgado de partículas era capaz de escapar del agujero en la dirección de la lámina de oro. La lámina estaba rodeada de una pantalla detectora que destellaba cuando una partícula la golpeaba.

Basado en el modelo del budín de pasas de Thomson, Rutherford predijo que la mayoría de las partículas atravesarían la lámina de oro sin ser perturbadas. Esto es porque suponía que la carga positiva en el modelo del budín de pasas estaba repartida alrededor del volumen completo del átomo. Por lo tanto, el campo eléctrico de la "sopa" cargada positivamente sería muy débil para afectar significativamente la trayectoria de las partículas , que eran relativamente masivas y veloces.

Sin embargo, los resultados del experimento fueron sorprendentes. Mientras que la mayoría de las partículas atravesaron la lámina sin ser perturbadas, unas pocas (alrededor de en , partículas ) se desviaron ¡más de en su trayectoria! Rutherford mismo describió sus resultados con la siguiente analogía: "Fue el evento más increíble que me ha ocurrido en la vida. Fue casi tan increíble como si dispararas una bala de a un pañuelo de papel y esta regresara y te golpeara".

El modelo nuclear del átomo

Basado en sus resultados experimentales, Rutherford formuló las siguientes conclusiones sobre la estructura del átomo:

La carga positiva debe estar localizada en un volumen muy pequeño del átomo, que también debe contener la mayoría de la masa del mismo. Esto explicaba cómo una pequeña fracción de partículas eran desviadas de manera drástica, presumiblemente a causa de las colisiones esporádicas con los núcleos del oro.

Ya que la mayoría de las partículas atravesaban la lámina de oro sin ser perturbadas, ¡el átomo debía estar conformado en su mayoría por espacio vacío!

Estas conclusiones llevaron a Rutherford a proponer el modelo nuclear, en el cual un átomo consiste de un pequeño núcleo positivamente cargado, rodeado por electrones cargados negativamente. Basado en el número de partículas desviadas en su experimento, Rutherford calculó que el núcleo ocupaba una pequeña fracción del volumen del átomo.

El modelo nuclear explicaba los resultados del experimento de Rutherford, pero también planteaba algunas preguntas. Por ejemplo, ¿qué hacían los electrones dentro del átomo? Ya que las cargas opuestas se atraen, ¿cómo hacían los electrones para evitar colapsar al núcleo? Afortunadamente, ¡la ciencia estaba lista para el desafío! Físicos como Niels Bohr continuaron diseñando experimentos para poner a prueba el modelo nuclear del átomo, que eventualmente evolucionó en el modelo mecánico cuántico moderno.

Los experimentos de J.J. Thomson con tubos de rayos catódicos mostraron que todos los átomos contienen pequeñas partículas subatómicas negativamente cargadas llamadas electrones.

Thomson propuso el modelo del budín de pasas del átomo, en el que los electrones negativamente cargados se encuentran incrustados en una "sopa" positivamente cargada.

El experimento de la lámina de oro de Rutherford mostró que los átomos son mayoritariamente espacio vacío, junto con un pequeño y denso núcleo positivamente cargado.

Basado en estos resultados, Rutherford propuso el modelo nuclear del átomo.

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El descubrimiento del electrón y del núcleo (artículo) | Khan Academy

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El modelo de atómico de Thomson en tan sólo 3 minutos [el modelo de thomson]

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Te explicamos qué es la Teoría Atómica de Dalton, el modelo atómico que propone, y su importancia. Además, quién fue John Dalton.

¿Qué es la Teoría atómica de Dalton?

Se conoce como la Teoría atómica de Dalton o el Modelo atómico de Dalton al primer modelo de bases científicas respecto a la estructura fundamental de la materia. Fue postulado entre 1803 y 1807 por el naturalista, químico y matemático británico John Dalton (1766-1844), bajo el nombre de "Teoría atómica" o "Postulados atómicos".

Este modelo propuso una explicación científicamente verosímil a la mayoría de los enigmas de la química del siglo XVIII y XIX. Postula que toda la materia del mundo está compuesta por átomos, es decir que existe un número finito de partículas fundamentales.

Además, sostiene que simplemente a partir de la combinación de estas partículas, son posibles todas las estructuras complejas de la materia. El antecesor directo fueron los griegos de la antigüedad clásica

Los postulados de este modelo son:

La materia se constituye de partículas mínimas, indestructibles e indivisibles llamadas átomos.

Los átomos de un mismo elemento son siempre idénticos entre sí, con la misma masa y las mismas propiedades. En cambio, los átomos de elementos diferentes tienen masas y propiedades distintas.

Los átomos no se dividen, ni pueden crearse ni destruirse durante las reacciones químicas.

Los átomos de elementos distintos pueden juntarse para formar compuestos en diferentes proporciones y cantidades.

Cuando se combinan para formar compuestos, los átomos se ordenan según relaciones simples, describibles mediante números enteros.

A pesar de la obvia importancia del Modelo atómico de Dalton en el surgimiento de la química moderna, hay que notar que esta teoría posee numerosas insuficiencias, como se señaló posteriormente.

Por ejemplo, Dalton pensaba que los gases eran sustancias monoatómicas, y que las moléculas se componían siempre a partir de la menor proporción posible. Esto lo llevó a suponer que el agua estaba compuesta por un átomo de hidrógeno y otro de oxígeno (HO) y a calcular erradamente el peso atómico de muchos elementos.

Puede servirte: Modelos atómicos

Importancia de la Teoría Atómica de Dalton

Aunque no fue el definitivo en la historia de la química, Dalton propuso el primer modelo, fundacional para la química. Permitió resolver cuestiones sobre la materia que no tenían respuesta en su época.

Por ejemplo, explicó la causa de las proporciones estequiométricas fijas en las reacciones químicas, es decir, por qué los compuestos se formaban de acuerdo a cantidades fijas de cada átomo durante una reacción.

La posibilidad de comprobar muchos de los postulados de Dalton sentaron las bases de la química futura. Muchos de sus errores permanecieron sin descubrir hasta el siglo XIX, cuando aparecieron, por ejemplo, las primeras evidencias de que los átomos, al contrario de lo que suponía Dalton, sí eran divisibles.

La gran ventaja de este modelo fue la de explicar científicamente un conjunto inmenso de hechos complejos y compuestos diversos a partir de a una teoría combinatoria bastante simple.

Biografía de John Dalton

John Dalton nació en Cumberland, Inglaterra, el 6 de septiembre de 1766, hijo de cuáqueros británicos. Sus facilidades con la matemática fueron evidentes desde tempranas edades, pero la religión de sus padres le impedía abrirse camino hacia una universidad, por lo que debió educarse en la "Escuela Nueva" para disidentes religiosos que abrió en Mánchester.

En esa institución fue profesor de Matemáticas y Filosofía Natural. Posteriormente fue elegido miembro de la Sociedad Filosófica y Literaria de Mánchester, donde presentó sus primeros trabajos. Entre otros hallazgos, descubrió el daltonismo (nombrado así en su honor), del cual padecía.

Entre sus otras formulaciones teóricas de importancia están la Ley de los gases, el Modelo atómico y numerosas clasificaciones científicas de vegetales. Finalmente murió el 27 de julio de 1844. Uno de los cráteres de la Luna lleva su nombre en eterno homenaje.

Continuar con: Modelo Atómico de Rutherford

Referencias:

Última edición: 1 de agosto de 2020. Cómo citar: "Teoría Atómica de Dalton". Autor: María Estela Raffino. De: Argentina. Para: Concepto.de. Disponible en: https://concepto.de/teoria-atomica-de-dalton/. Consultado: 24 de agosto de 2020.

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Te explicamos qué es la Teoría Atómica de Dalton, el modelo atómico que propone, y su importancia. Además, quién fue John Dalton. Se conoce como la Teoría atómica de Dalton o el Modelo atómico de Dalton al primer modelo de bases científicas respecto a la estructura fundamental de la materia.