Models Atòmics: De Dalton a Bohr (1805-1913)
Model Atòmic de Dalton (1805): Postulats
- La matèria està formada per partícules molt petites i indivisibles anomenades àtoms, que són inalterables en qualsevol procés químic.
- Els àtoms d'un mateix element són tots iguals entre si en massa, mida i en qualsevol altra propietat física o química. Són idèntics.
- En les reaccions químiques, els àtoms ni es creen ni es destrueixen, només canvien la seva distribució. Per tant, qualsevol reacció química s'entén com una redistribució dels àtoms dels reactius.
- Els compostos químics estan formats per conjunts d'àtoms. En un mateix compost, els àtoms s'ajunten sempre en proporcions de massa definides i constants.
Manca principal del model atòmic de Dalton
- No explicava l'existència de l'electricitat. A la seva època ja es coneixia l'electricitat; el 600 aC, Tales de Milet ja experimentava amb ambre i, fregant-lo, podia atraure objectes petits.
Model Atòmic de Thomson (1898)
- És el model que va proposar Thomson per a descriure l'estructura dels àtoms. Consistia en una esfera de material amb càrrega positiva i, en el seu interior, tenia partícules amb càrrega negativa disposades aleatòriament. A aquestes partícules les va anomenar electrons. Entenia l'àtom com elèctricament neutre.
Manca bàsica del model atòmic de Thomson
- No explica l'experiment de Rutherford.
Model Atòmic de Rutherford (1911)
- La càrrega positiva i la major part de la massa de l'àtom han d'estar concentrades en un volum diminut al centre de l'àtom anomenat nucli atòmic, mentre que els electrons orbiten al voltant d'aquest mitjançant l'atracció electrostàtica. L'àtom és bàsicament espai buit; el seu diàmetre és d'uns 10-10 m, mentre que el diàmetre del nucli és d'uns 10-15 m.
Mancances del model atòmic de Rutherford
- Com que la força atractiva de Coulomb proporciona la força centrípeta necessària perquè l'electró es mantingui en òrbita, la teoria electromagnètica clàssica diu que l'àtom en aquestes condicions hauria de ser elèctricament inestable, ja que l'electró s'accelera quan es mou circularment i, per tant, irradia energia electromagnètica de freqüència igual a la del seu moviment. Així, l'electró que es mou al voltant del nucli aniria perdent energia i acabaria movent-se en espiral fins a xocar contra el nucli de l'àtom, irradiant cap a l'exterior la seva energia.
- Encara no es podia explicar que l'electró en el seu moviment pogués emetre qualsevol valor d'energia. Per tant, hi hauria una emissió contínua d'energia, que donaria un espectre continu.
Experiment de Rutherford
Va col·locar una làmina d'or d'un àtom de gruix i hi va fer incidir partícules alfa (2 protons i 2 neutrons) provinents d'una font radioactiva. S'esperava que les partícules passessin sense impediment per la difusa càrrega positiva repartida pels àtoms que descrivia el model de Thomson. Però algunes partícules es desviaven molt o fins i tot tornaven enrere, la qual cosa era incompatible amb el que deia Thomson. Rutherford va proposar un model atòmic alternatiu.
Model Atòmic de Bohr (1913): Postulats
Els 3 postulats es refereixen només a l'electró:
- L'electró, com a conseqüència de la força centrípeta produïda pel protó del nucli, gira al voltant en òrbites circulars ben definides sense emetre energia ni absorbir-ne.
- Els electrons només poden girar al voltant del nucli en aquelles òrbites per les quals el moment angular de l'electró és un múltiple sencer de h/2π.
- El pas d'un electró d'una òrbita a una altra provoca una emissió o absorció d'energia d'acord amb la diferència d'energia entre els dos nivells energètics. Si un electró passa d'una òrbita d'energia Ei a una d'energia Ef, la variació d'energia ve donada per: ΔE = Ef - Ei.
Manca principal del model atòmic de Bohr
- No explicava correctament l'emissió ni l'absorció dels àtoms.
- No creia en l'existència de fotons i, per tant, no explicava els valors de l'energia electromagnètica radiant. ΔE = hν