Modelos atómicos: Demócrito, Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr y el modelo actual
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Nadie ha visto un átomo a simple vista, y sin embargo sabemos cómo está hecho. Lo sabemos porque, a lo largo de más de dos mil años, distintos científicos propusieron modelos que se fueron corrigiendo con cada nuevo experimento.
En tu libro: este tema está en las páginas 140 a 143, 198 a 203 y 269 a 273 de Saberes y pensamiento científico. Segundo grado (SEP).
Qué es un modelo científico
Un modelo es una representación simplificada que explica cómo funciona algo que no podemos observar directamente. Los modelos no son permanentes: cuando aparecen datos que no pueden explicar, se modifican o se reemplazan por otros mejores. Así ocurrió con el átomo.
Las ideas de la Antigüedad
- Empédocles y después Aristóteles pensaban que todo estaba hecho de cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego (Aristóteles añadió un quinto, el éter). Aristóteles creía que la materia se podía dividir infinitamente.
- Leucipo y Demócrito (siglo V a. n. e.) propusieron que la materia está formada por partículas diminutas, invisibles e indivisibles: los átomos (“sin división”), separados por espacio vacío y en movimiento constante.
Por la enorme influencia de Aristóteles, la idea de los átomos quedó olvidada casi dos mil años.
Los modelos científicos del átomo
| Año | Científico | Modelo | Qué descubrió o explicó |
|---|---|---|---|
| 1808 | John Dalton | Esferas sólidas e indivisibles | Cada elemento tiene átomos idénticos, con su propia masa; en las reacciones los átomos se reacomodan sin crearse ni destruirse. Hizo la primera tabla de masas atómicas |
| 1897 | J. J. Thomson | “Pudín de pasas” | Con un tubo de rayos catódicos descubrió el electrón, unas 1 800 veces más ligero que el átomo de hidrógeno. El átomo sería una masa positiva con electrones incrustados |
| 1911 | Ernest Rutherford | Modelo planetario o nuclear | Con el experimento de la lámina de oro descubrió el núcleo: pequeño, denso y positivo, con casi toda la masa; los electrones giran alrededor y casi todo el átomo es espacio vacío |
| 1913 | Niels Bohr | Órbitas con niveles de energía | Los electrones solo giran en ciertas órbitas; al saltar de una a otra absorben o emiten luz de colores específicos |
| 1926 en adelante | Schrödinger, Heisenberg y otros | Modelo cuántico | El electrón se comporta como una onda; no tiene una trayectoria definida, sino zonas de probabilidad llamadas orbitales |
El experimento de la lámina de oro
Rutherford, con Hans Geiger y Ernest Marsden, lanzó partículas alfa (positivas) contra una lámina de oro muy delgada:
- La mayoría la atravesó sin desviarse → el átomo es casi todo espacio vacío.
- Algunas se desviaron mucho, e incluso rebotaron → en el centro hay algo muy pequeño, denso y positivo que las repele: el núcleo.
Bohr y los espectros de emisión
Cuando se calienta un gas, emite luz que, al pasar por un prisma, no forma un arcoíris continuo, sino líneas de colores separadas, distintas para cada elemento. Bohr lo explicó así: el electrón absorbe energía y salta a una órbita más alejada; cuando regresa, libera esa energía como luz de un color preciso. Así funcionan los letreros de neón y los fuegos artificiales.
Notas sobre el libro
- Nota: en la página 200 el libro dice que los modelos de Dalton, Thomson, Rutherford y Bohr son “del siglo XIX”; los de Rutherford (1911) y Bohr (1913) son del siglo XX.
- Nota: en la página 273 el libro incluye neutrones en el núcleo del modelo de Rutherford. Rutherford supuso que podían existir, pero el neutrón lo descubrió James Chadwick en 1932.
El átomo actual
- Núcleo: protones (+) y neutrones (sin carga). Concentra casi toda la masa.
- Electrones (−): se mueven en orbitales alrededor del núcleo.
- Un átomo neutro tiene tantos electrones como protones.
- Es tan pequeño que en el grosor de una hoja de papel caben cerca de un millón de átomos en fila.
Conocer la materia para crear materiales (páginas 140 a 143)
- El diamante y el grafito son ambos carbono, pero el diamante es durísimo y el grafito, blando, porque sus átomos se acomodan de forma distinta. Los diamantes azules tienen algo de boro y los amarillos, nitrógeno.
- El grafeno, una capa de carbono de un solo átomo de grosor en forma de panal, lo aislaron en 2004 Andréi Gueim y Konstantín Novosiólov, que ganaron el Nobel de Física en 2010. Es ligero, flexible, conduce la electricidad y es unas 200 veces más resistente que el acero.
- Marie Curie estudió la radiactividad: el núcleo de algunos átomos inestables emite partículas y energía.
- El Vantablack, hecho con nanotubos de carbono, absorbe más del 99.9 % de la luz; se diseñó para instrumentos astronómicos.
Comprueba lo aprendido
1. ¿Qué partícula descubrió Thomson y con qué instrumento?
El electrón, con un tubo de rayos catódicos.
2. ¿Qué concluyó Rutherford al ver que casi todas las partículas alfa atravesaban la lámina de oro?
Que el átomo es casi todo espacio vacío, y que la masa y la carga positiva están concentradas en un núcleo muy pequeño.
3. ¿Qué agregó Bohr al modelo de Rutherford?
Que los electrones giran en órbitas con niveles de energía definidos y que emiten o absorben luz al saltar de una órbita a otra.
4. ¿Por qué el diamante y el grafito son tan diferentes si los dos son carbono?
Porque sus átomos de carbono están acomodados de distinta forma: en el diamante forman una red tridimensional muy rígida; en el grafito, capas que se deslizan entre sí.
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios resueltos de estructura de la materia
Temas relacionados: modelo de partículas y estados de la materia y, para tercer grado, el modelo atómico actual.
Referencias
- Secretaría de Educación Pública (2025). Colección Sk’asolil. Saberes y pensamiento científico. Segundo grado. SEP, pp. 140-143, 198-203 y 269-273.
- Hewitt, P. G. (2007). Física conceptual. Pearson.
- Chang, R. (2010). Química. McGraw-Hill.
