¿Cuántos y cuáles son los modelos atómicos?

A lo largo de la historia la curiosidad del hombre ha dado con grandes descubrimientos y generado nuevas teorías que han cambiado el curso de los acontecimientos. Además, han sentado las bases para el avance de la ciencia, y con esto los aportes para conocer los fenómenos y el mundo que nos rodea.

Parte de los grandes aportes científicos en materia de física y química han estado en los modelos atómicos, los cuales se definen como representaciones del átomo para poder dar una explicación de su estructura y su comportamiento.

Mencionamos los modelos atómicos más destacados de la historia, bien porque en el momento fueron un aporte científico relevante o porque sirvieron como punto de partida y bases científicas para el avance y creación de otros postulados por parte de científicos de otras épocas.

De cada un modelo planteado se confirman sus propiedades de forma experimental, de manera que tenga validez científica, de lo contrario, y así se ha hecho a lo largo de la historia, se descarta y surge un nuevo planteamiento.

Modelos atómicos en orden cronológico

Modelo atómico de Demócrito (400 a. C.)

El primer modelo atómico del que se tiene conocimiento, postulado por el filósofo griego Demócrito, quien es considerado el padre del átomo por haber desarrollado la teoría atómica del universo. Esta teoría no es producto de un trabajo científico y experimental, sino que por ser una teoría filosófica, es producto de la meditación y de razonamientos lógicos.

El modelo atómico de Demócrito tiene los siguientes postulados:

• Los átomos son indivisibles, homogéneos, eternos e incompresibles.
• Los átomos se diferencian solo en forma y tamaño, pero no por sus cualidades internas.
• Las propiedades de la materia varían según la forma en que se agrupan los átomos. 

Modelo atómico de Dalton (1803)

Fue el primero de los modelos atómicos en tener una base científica, y surgió en el contexto de los estudios químicos del científico británico John Dalton (1766-1844), quien llamó a su modelo Teoría Atómica.

Los postulados del modelo atómico de Dalton son:

• La materia la forman partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles e indestructibles.
• Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, poseen la misma masa y las mismas propiedades.
• Los átomos de diferentes elementos tienen masa diferente, y al establecer comparaciones de masa de elementos con los del hidrógeno tomado como la unidad, constituyó el concepto de peso atómico relativo.
• Los átomos permanecen sin división, aunque se combinen en las reacciones químicas.
• Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos.
• Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
• Al combinarse para formar compuestos, los átomos guardan relaciones simples de números enteros y pequeños.

Modelo atómico de Thomson (1904)

También conocido como modelo del budín, es el modelo atómico propuesto por Joseph John Thomson (1856-1940), quien años antes había descubierto el electrón. En este modelo, el átomo los componen los electrones de carga negativa en un átomo de carga positiva, de manera que los electrones están sumergidos en este tal como las pasas de un budín.

Para este modelo atómico, Thomson contó con la electricidad como herramienta principal.

Modelo atómico de Rutherford (1911)

Es el primer modelo que identifica el núcleo central y una nube de electrones a su alrededor. Ernest Rutherford (1871-1937), físico y químico británico-neozelandés fue el primero que estudió el átomo separado en dos zonas: núcleo y corteza, lo que dio inicio al estudio del átomo de manera separada.

Modelo atómico de Bohr (1913)

Del físico danés Niels Bohr (1885-1962), es el modelo en el que los electrones giran en órbitas circulares. Es considerado el modelo que marcó la transición entre la mecánica clásica y la mecánica cuántica; incluye las ideas tomadas del efecto fotoeléctrico de Max Planck y Albert Einstein, y postuló que los electrones podían tener cierta cantidad de energía.

Modelo del átomo cúbico de Lewis (1916)

Conocido también como el modelo atómico cúbico, propone la estructura de los átomos como un cubo, con los electrones ubicados en los ocho vértices de cada cubo. El modelo de Gilbert Lewis (1875-1946) permitió los avances en el estudio de las valencias atómicas y las uniones moleculares, y los estudios del científico estadounidense sentaron las bases a lo conocido hoy como diagrama de Lewis, a partir del cual se conoce el enlace atómico covalente.

Modelo atómico de Sommerfeld (1916)

El físico y matemático alemán Arnold Sommerfeld (1868-1951), sobre la base del modelo atómico de Bohr introdujo las órbitas elípticas de los electrones a fin de explicar la estructura fina del espectro, basándose, a su vez, en la teoría de la relatividad de Albert Einstein, por lo que se dice que es un modelo atómico relativista.

Modelo atómico de Schrödinger (1926)

El físico austriaco Erwin Schrödinger (1887-1961) propuso el modelo cuántico no relativista, en el cual los electrones se consideran ondas de materia existente.

Este modelo no habla de órbitas, sino de orbitales; no es un modelo determinista, sino azaroso donde un orbital es la probabilidad más alta de encontrar a un electrón en una región del espacio. Las ecuaciones de este modelo son de gran complejidad y su solución solo sirve para el átomo más sencillo, el de hidrógeno, mientras que para los demás elementos de la tabla periódica las soluciones son aproximadas.

El modelo no examina la estabilidad del núcleo, sino que se limita a explicar la mecánica cuántica relacionada con el movimiento de los electrones dentro del átomo.

Modelo atómico de Chadwick (1932)

Confirmó la existencia de otra partícula subatómica de la que se tenían múltiples sospechas: el neutrón. A pesar de que este modelo se planteó después del modelo de Schrödinger, que es el modelo atómico actual, James Chadwick (1891-1974) contribuyó en la elaboración del modelo de Schrödinger.

En el trabajo de Chadwick llamado La existencia del Neutrón, el científico determina que el neutrón junto con el protón forma parte del núcleo del átomo, y establece que la cantidad de protones en el núcleo es casi siempre igual a la cantidad de neutrones.