Estructura del átomo: Rutherford, Bohr y espectros atómicos
Modelo atómico de Rutherford
La carga positiva y la mayor parte de la masa del átomo se localizan en una región central muy pequeña, el núcleo. Existe una relación directa entre la masa atómica y la carga nuclear, expresada en unidades de la carga del electrón (número atómico).
Rutherford postuló que el núcleo está constituido por partículas positivas, que pueden identificarse con los núcleos de H, llamadas protones. El número atómico indica el número de protones (Z = nº de protones). Rutherford predijo la existencia en el núcleo de otras partículas de masa idéntica a la del protón pero sin carga, los neutrones. La masa del núcleo viene determinada por el número de protones y neutrones (número másico).
Los electrones giran alrededor del núcleo. El átomo neutro tiene el mismo número de protones que de electrones. La ionización es el proceso de ganancia o pérdida de electrones. Los átomos son, en su mayor parte, un espacio prácticamente vacío.
Inconvenientes: contradicción con la teoría electromagnética de Maxwell.
Espectros electromagnéticos
Espectro electromagnético: es el conjunto de radiaciones que las integran. Cada radiación está caracterizada por su frecuencia (ν) o su longitud de onda. c es la velocidad de propagación de la radiación.
Kirchhoff estableció tres leyes experimentales que relacionan la naturaleza de la fuente de luz con el tipo de luz que emite:
- Un cuerpo sólido o líquido incandescente produce luz que es espectralmente continua (espectro continuo).
- Un gas incandescente emite luz que origina un espectro de emisión discontinuo.
- La interacción de la luz procedente de un sólido o líquido incandescente con un gas a menor temperatura que la fuente da lugar a un espectro de absorción.
Espectros atómicos
Espectros atómicos: cada elemento químico tiene un espectro de emisión característico. Las líneas de absorción de un elemento coinciden con ciertas líneas de su espectro de emisión. Este hecho indica que un elemento solo puede absorber la radiación que es capaz de emitir. Los espectros atómicos ofrecen una información cifrada sobre la estructura interna del átomo, cuya interpretación llegó inicialmente con la forma del modelo atómico de Bohr.
Modelo atómico de Bohr
Bohr: cuando la radiación interacciona con la materia se transfiere energía en forma de paquetes energéticos o cuantos. La ecuación para calcular la energía contenida en un cuanto es: Ecuanto = h·ν, donde h es una constante (6,626·10-34) y ν la frecuencia de la radiación que interacciona con el cuerpo (cuantos, posteriormente denominados fotones).
El modelo atómico de Bohr parte de la estructura atómica propuesta por Rutherford: los átomos de H están constituidos por un núcleo de carga +Ze y masa M; alrededor del núcleo gira el electrón en una órbita circular estable de radio r.
Inconvenientes: relacionados con las características propias del espectro de H. La existencia de rayas espectrales múltiples en el espectro de H la explicó Sommerfeld, añadiendo nuevas cuantizaciones relacionadas con la forma y orientación de las órbitas posibles. Inconvenientes al aplicar el modelo en átomos polielectrónicos.