Descubrimientos Clave en la Estructura Atómica: De Dalton a la Mecánica Cuántica

Teoría Atómica de Dalton

La teoría atómica de Dalton, publicada a principios del siglo XIX, sentó las bases para la comprensión moderna de la materia. Sus postulados principales son:

• La materia está constituida por átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles.
• Los átomos de un mismo elemento químico son iguales en masa y propiedades químicas.
• Los átomos de diferente elemento químico son diferentes en masa y propiedades químicas.
• Los compuestos están formados por combinaciones de átomos de diversos elementos químicos.
• En las reacciones químicas, la masa permanece siempre constante (Ley de Conservación de la Masa).

Modelo Atómico de Thomson

J.J. Thomson, analizando los rayos catódicos generados en un tubo de descargas modificado, descubrió el electrón. Más tarde, y de manera similar, se detectó el protón. El modelo de Thomson propone que la materia es eléctricamente neutra y que los átomos están compuestos por electrones (carga negativa) incrustados en una esfera de carga positiva, similar a un "pastel de pasas".

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

El principio de incertidumbre de Heisenberg establece una limitación fundamental en la precisión con la que se pueden determinar simultáneamente ciertos pares de propiedades físicas de una partícula, como su posición y su cantidad de movimiento (momento lineal). Es decir, cuanto mayor sea la certeza con la que se conoce la posición de una partícula, menor será la certeza con la que se conoce su momento, y viceversa.

Modelo Atómico de Rutherford

Ernest Rutherford investigó la estructura de los átomos bombardeando una fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de helio) emitidas en procesos radiactivos naturales. Observó que la mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina sin desviarse, pero algunas se desviaban significativamente, e incluso rebotaban. La deducción lógica de Rutherford fue que las partículas alfa desviadas se encontraban con corpúsculos de gran densidad y carga positiva (el núcleo atómico). Rutherford propuso un átomo formado por un núcleo central con carga positiva, donde se concentra casi toda la masa del átomo, y una periferia de electrones (la "corteza") girando alrededor de aquel, en órbitas similares a las de los planetas alrededor del Sol.

Teoría Fotónica de Planck

Max Planck, estudiando la radiación del cuerpo negro, propuso que la energía electromagnética no se emite ni se absorbe de forma continua, sino en forma de pequeños paquetes discretos de energía, llamados cuantos o fotones. La energía de cada fotón depende de la frecuencia (ν) de la radiación según la ecuación:

E = hν

Donde:

• E es la energía del fotón.
• h es la constante de Planck, cuyo valor es 6.63 x 10^-34 J·s.
• ν (nu) es la frecuencia de la radiación electromagnética.

La hipótesis de Planck marcó el inicio de la mecánica cuántica. Algunas características clave de los fotones son:

• Un fotón es un cuanto de radiación electromagnética, o cuanto de energía. Se trata de una partícula sin masa.
• La energía de un fotón depende de su frecuencia: cuanto mayor sea esta, mayor será la energía que transporta.
• La energía de una radiación es la suma de la energía de cada uno de sus fotones, mientras que su intensidad viene determinada por el número de fotones.