que este artículo se centra en los modelos históricos del átomo. Para una historia del estudio de cómo los átomos combinan para formar las moléculas, ver la historia de la molécula .

En la química y la física, la teoría atómica es una teoría de la naturaleza de la materia, que indica que la materia está compuesta de las unidades discretas llamadas los átomos en comparación con creencia obsoleta que la materia se podría dividir en cualquier cantidad arbitrariamente pequeña. O, en pocas palabras, la idea que todas las cosas estén hechas de átomos.

La teoría atómica tiene sus raíces en griego clásico y conceptos filosóficos indios. En el siglo XIX, alcanzó gracias científicos extensos de la aceptación a los descubrimientos en el campo de la estequiometría . Los químicos de la era creyeron que las unidades básicas de los elementos eran también las partículas fundamentales de la naturaleza y nombradas los los átomos (derivados de los atomos griegos del de la palabra, significando el " indivisible"). Sin embargo, alrededor de la vuelta del siglo 20^th, con varios experimentos con el electromagnetismo y la radiactividad, los físicos descubrieron que el " supuesto; atom" indivisible; estaba realmente un conglomerado de las varias partículas subatómicas (principalmente, los electrones, los protones y los neutrones ) que pueden existir por separado de uno a. De hecho, en ciertos ambientes extremos tales como estrellas de neutrón, la temperatura y la presión extremas evita que los átomos existan en absoluto. El campo de la ciencia que estudia partículas subatómicas es la física de partícula, y él es en este campo que los físicos esperan descubrir la naturaleza fundamental verdadera de la materia.

Atomismo filosófico

considera también:

l atomismo El concepto que la materia se compone de unidades discretas y no se puede para dividir en ningunas cantidades arbitrariamente pequeñas ha estado alrededor para los millares de años, solamente estas ideas fue fundado en el razonamiento abstracto, filosófico algo que la experimentación y la observación empírica. La naturaleza de átomos en filosofía variada considerablemente en un cierto plazo y entre las culturas y las escuelas, y tenía a menudo elementos espirituales. Sin embargo, la idea básica del átomo fue adoptada por millares de los científicos de años más adelante porque podría explicar elegante nuevos descubrimientos en el campo de la química.

Indio

Algunas de las teorías sabidas más tempranas fueron desarrolladas en el la India antigua en el siglo VI BCE por el Kanada, filósofo hindú . En la filosofía hindú, el Nyaya y las escuelas de Vaisheshika desarrollaron teorías elaboradas en cómo los átomos combinaron en objetos más complejos (primero en pares, después los tríos de pares), pero creyeron que las interacciones fueron conducidas en última instancia por la voluntad de dios (específicamente, el hindú Ishvara ), y que los átomos ellos mismos eran de otra manera inactivos, sin las características físicas sus los propios. Por el contrario, la filosofía de Jainic ligó el comportamiento de la materia a la naturaleza de los átomos ellos mismos. Cada átomo, según la filosofía de Jaina, tiene una clase de gusto, un olor, un color, y dos clases de tacto, aunque es confuso qué fue significada por la “clase de tacto”. Los átomos pueden existir en uno de dos estados: sutil, en este caso pueden caber en espacios infinitesimal pequeños, y ganar en total, en este caso tienen extensión y ocupan un espacio finito. Aunque los átomos se hagan de la misma sustancia básica, pueden combinar basado en sus características eternas para producir cualesquiera de seis “agregados,” que parezcan corresponder con el concepto griego de “elementos”: tierra, agua, sombra, objetos del sentido, materia kármica, y materia impropia.

Griego

En 5^th el siglo BCE, Democritus desarrolló el concepto de átomos para reconciliar dos escuelas de pensamiento en conflicto en la naturaleza de la realidad. En un lado estaba el Heraclitus, que creyó que la naturaleza de toda la existencia es cambio. En el otro lado estaba el Parmenides, que creyó en lugar de otro que todo el cambio es ilusión.

Parmenides negó la existencia del movimiento, del cambio y del vacío (espacio vacío), y él vino a estos creencia con mismo el pensamiento del extracto y quizás una mezcla confusa de lógica y de observación. Él creyó que no hay cosa tal como el vacío, comparándola con no-ser (" del IE; si el vacío del es, después no es nada; por lo tanto no es el void"). Esto alternadamente significó que el movimiento es imposible, porque no hay vacío a trasladarse a. Él también escribió que la que el es debe ser una unidad indivisible, porque si fuera multíple, después tendría que ser un vacío que podría dividir lo (y lo no creyó que existe el vacío). Esto lo llevó en última instancia a creer que toda la existencia es una masa sola, all-encompassing que es constante (véase el monismo ); qué parece como cambio es una cierta clase de ilusión.

Democritus aceptó la mayor parte de las discusiones de Parmenides, a excepción de la idea que el cambio es una ilusión. Él creyó que el cambio era verdadero, y si no estaba entonces por lo menos la ilusión tuvo que ser explicado. Él apoyó así el concepto de vacío, e indicó que el universo está compuesto de las entidades indivisble múltiples de Parmenidean que se mueven alrededor en el vacío. Estas entidades, que el es, son de hecho incambiables e indivisibles (" atomos", la palabra griega para uncuttable), pero su arreglo en espacio está cambiando constantemente. Los átomos de Democritus fueron hechos del mismo material pero tenían una variedad ilimitada de formas y de tamaños; esto, juntado con su arreglo en espacio, explicó todas las sustancias y objetos diferentes en el universo.

Islámico

Durante el siglo XI (en la época dorada islámica ), teorías atómicas desarrolladas islámicas de los atomists que representan una síntesis del atomismo griego e indio . Más viejas ideas griegas e indias fueron desarrolladas más a fondo por atomists islámicos, junto con nuevas ideas islámicas, tales como la posibilidad allí de ser partículas más pequeñas que un átomo. La forma más acertada de atomismo islámico estaba en la escuela de Asharite de la filosofía, especialmente en el trabajo del al-Ghazali del filósofo (1058-1111). En el atomismo de Asharite, los átomos son las únicas cosas perpetuas, materiales en existencia, y todo en el mundo es significado “accidental” algo que dura por solamente un instante. Nada accidental puede ser la causa todo lo demás, excepto la opinión, pues existe por un momento. Los acontecimientos contingentes no son conforme a causas físicas naturales, sino son el resultado directo de la intervención constante de dios, sin el cual nada podría suceder. Así la naturaleza es totalmente dependiente en dios, que endienta con otras ideas islámicas de Asharite en la causalidad, o la carencia de eso.

Teoría atómica moderna

Nacimiento

En los años del siglo XIX, el John Dalton desarrolló su teoría atómica en la cual él propuso que cada elemento químico esté compuesto de átomos de un tipo solo, único, y que aunque sean inmutables e indestructibles, pueden combinar para formar estructuras más complejas (compuestos químicos). Cómo Dalton llegó exacto su teoría no está enteramente claro, pero no obstante permitió que él explicara un número de química lo desconcierta y sus contemporáneos reflexionaban en ese entonces.

El primer era la ley de la conservación de la masa, formulada por el Antonio Lavoisier en 1789, que indica que la masa total en una reacción química sigue siendo constante (es decir, los reactivo tienen la misma masa que los productos). Esta ley sugirió a Dalton que la materia sea fundamental indestructible.

El segundo era la ley de las proporciones definidas . Primero probado por el francés José Louis Proust del químico en 1799, esta ley indica que si un compuesto se analiza en sus elementos constitutivos, después las masas de los componentes tendrán siempre las mismas proporciones, sin importar la cantidad o la fuente de la sustancia original. Proust había sintetizado el carbonato de cobre con métodos numerosos y había encontrado que en cada caso los ingredientes combinaron en las mismas proporciones que fueron producidos cuando él analizó el carbonato de cobre natural.

Dalton estudió y se amplió sobre el trabajo de Proust para desarrollar la ley de las proporciones múltiples : si dos elementos forman más que uno compuesto entre ellos, después los cocientes de las masas del segundo elemento que combinan con una masa fija del primer elemento serán cocientes de los pequeños números enteros . Un par de reacciones Dalton se cree haber estudiado el óxido nítrico (NO) implicado y el oxígeno (O₂). En una combinación, estos gases formaron el trióxido (N₂O₃) de Dinitrogen, pero cuando él repitió la combinación con dos veces la cantidad del oxígeno (un cociente del 1:2 - pequeños números enteros), en lugar de otro formaron el dióxido de nitrógeno (NO₂).

4NO + → 2N₂O₃ de O₂

4NO + 2O₂ → 4NO₂

Dalton también creyó que la teoría atómica podría explicar porqué el agua absorbió diversos gases en diversas proporciones: por ejemplo, él encontró que el agua absorbió el dióxido de carbono lejos mejor que él absorbió el nitrógeno . Dalton presumió esto era debido a las diferencias en masa y la complejidad de las partículas respectivas de los gases. De hecho, las moléculas del dióxido de carbono (CO₂) son más pesadas y más grandes que las moléculas del nitrógeno (N₂).

En Dalton 1803 publicado su primera lista de pesos atómicos relativos para un número de sustancias (aunque él no discutió público cómo él obtuvo estas figuras hasta 1808). Dalton estimaba los pesos atómicos según los cocientes totales en los cuales combinaron, con el hidrógeno siendo la unidad básica. Sin embargo, Dalton no concibió eso con algunos elementos que los átomos existen en &ndash de las moléculas; e. el oxígeno puro existe como O₂. Él también creyó equivocadamente que el compuesto más simple entre cualquier dos elementos es siempre un átomo de cada uno (así que de él pensó que el agua era HO, no H₂O). Esto, además de la crudeza de su equipo, dio lugar a su tabla que era alto dañada. Por ejemplo, él creyó que los átomos de oxígeno era 5.5 veces más pesado que los átomos de hidrógeno, porque en agua él midió 5.5  gramos de oxígeno para cada 1  el gramo de hidrógeno y creído la fórmula para el agua era HO (un átomo de oxígeno es realmente 16 veces más pesado que un átomo de hidrógeno).

El defecto en la teoría de Dalton fue corregido en 1811 por el Amedeo Avogadro . Avogadro había propuesto que los volúmenes iguales de cualquier dos gases, en la temperatura y la presión iguales, contienen números iguales de moléculas (es decir la masa de las partículas de un gas no afecta a su volumen). La ley de Avogadro permitió que él dedujera la naturaleza diatómica de gases numerosos estudiando los volúmenes en los cuales reaccionaron. Por ejemplo: puesto que dos litros de hidrógeno reaccionarán con apenas un litro de oxígeno para producir dos litros de vapor de agua (en la presión y la temperatura constantes), significó fracturas solas de una molécula del oxígeno en dos para formar dos partículas de agua. Así, Avogadro podía ofrecer estimaciones más exactas de la masa atómica del oxígeno y de los otros elementos, y estableció firmemente la distinción entre las moléculas y los átomos.

En 1827, el Roberto Brown del botánico de Británicos observó que las párticulas de polvo que flotaban en agua jiggled constantemente alrededor por ninguna razón evidente. En 1905, el Albert Einstein teorizó que este movimiento browniano fue causado por las moléculas de agua que golpeaban continuamente los granos alrededor, y desarrolló un modelo matemático hipotético para describirlo. Este modelo fue validado experimental en 1908 por el francés Jean Perrin del físico, así proporcionando la validación adicional para la teoría de la partícula (y por teoría atómica de la extensión).

Descubrimiento de partículas subatómicas

Los átomos eran probablemente la división posible más pequeña de materia hasta 1897 en que el J. Thomson descubrió que el electrón a través de su trabajo sobre el tubo de Crookes de los rayos catódicos A es un envase de cristal sellado en el cual dos electrodos son separados por un vacío. Cuando un voltaje es aplicado a través de los electrodos, los rayos catódicos se generan, creando un remiendo que brilla intensamente donde pegan el vidrio en el extremo contrario del tubo. Con la experimentación, Thomson descubrió que los rayos se podrían desviar por un campo eléctrico (además de campos magnéticos, que era sabido ya). Él concluyó que estos rayos, algo que siendo ondas, fueron compuestos de negativamente - partículas cargadas que él llamó el " corpuscles" (más adelante serían retituladas los electrones por otros científicos).

Thomson creyó que los corpúsculos emergieron de los mismos átomos del electrodo. Él concluyó así que los átomos eran divisibles, y que los corpúsculos eran sus bloques huecos. Para explicar la carga neutral total del átomo, él propuso que los corpúsculos fueron distribuidos en un mar o una nube uniforme de la carga positiva; éste era el modelo del pudín de ciruelo.

Puesto que los átomos fueron encontrados para ser realmente divisibles, los físicos más adelante inventaron el " del término; Quot de las partículas elementales ; para describir partículas indivisibles.

Descubrimiento del núcleo

El modelo del pudín de ciruelo de Thomson fue refutado en 1909 por uno de sus estudiantes, el Rutherford de Ernesto, que descubrió que la mayor parte de la carga total y positiva de un átomo está concentrada en una fracción muy pequeña de su volumen, que él asumió para ser en el mismo centro.

En el experimento de la hoja de oro, el Hans Geiger y las partículas alfa del tiro de Ernesto Marsden (colegas del Rutherford que trabajan en su orden) a través de una hoja fina del oro, pegando una pantalla fluorescente que rodeó la hoja. Dado la masa muy pequeña de los electrones, el alto ímpetu de las partículas alfa y la distribución no concentrada de la carga positiva del modelo del pudín de ciruelo, los experimentadores contaban con todas las partículas alfa al paso a través sin la desviación significativa o se absorban. A su asombro, una pequeña fracción de las partículas alfa experimentó la desviación pesada. Esto llevó Rutherford para proponer el modelo planetario del átomo en el cual los electrones del pointlike se movieron en órbita alrededor en el espacio alrededor de un &mdash masivo, compacto del núcleo ; como los planetas que mueven en órbita alrededor del Sun.

Descubrimiento de isótopos

En 1913, el J. Thomson acanaló una corriente de iones de neón a través de campos magnéticos y eléctricos, pegando una placa fotográfica en el otro extremo. Él observó dos remiendos que brillaban intensamente en la placa, que sugirió diversa trayectoria de la desviación dos. Thomson concluyó esto era porque algunos de los iones de neón tenían una diversa masa; así él descubrió la existencia de los isótopos

Descubrimiento de partículas nucleares

considera también:

la hipótesis de Prout En 1918, el Rutherford gas bombardeado del nitrógeno con las partículas alfa y los núcleos observados del hidrógeno que son emitidos del gas. El Rutherford concluyó que los núcleos del hidrógeno emergieron de los núcleos de los átomos del nitrógeno ellos mismos (en efecto, él partió el átomo). Él encontró más adelante que la carga positiva de cualquier átomo se podría comparar siempre a el de un número del número entero de núcleos del hidrógeno. Esto, juntado con los hechos que el hidrógeno era el elemento más ligero sabido y que era áspero equivalente la masa atómica de cada otro elemento a un múltiplo entero de la masa atómica del hidrógeno, llevados le para concluir núcleos del hidrógeno era partículas singulares y un componente básico de todos los núcleos atómicos: el protón . La experimentación adicional de Rutherford encontró que la masa nuclear de la mayoría de los átomos excedió el de los protones que poseyó; él especuló que esta masa de sobra fue compuesta hasta ahora de las partículas neutral haber cargado el desconocido, que eran " tentativo doblado; neutrons".

En 1928, el Gualterio Bothe observó que el berilio emitió una radiación alto penetrante, eléctricamente neutral cuando estaba bombardeado con las partículas alfa. Fue descubierto más adelante que esta radiación podría golpear los átomos de hidrógeno fuera de la cera de parafina. Era inicialmente probablemente radiación gamma de gran energía, puesto que la radiación gamma tenía un efecto similar en electrones en metales, pero el James Chadwick encontró que el efecto de ionización era demasiado fuerte para que sea debido a la radiación electromágnetica. En 1932, él expuso varios elementos, tales como hidrógeno y nitrógeno, al " misterioso; radiation" del berilio;, y midiendo las energías de las partículas cargadas del retroceso, él dedujo que la radiación fue compuesta realmente de partículas eléctricamente neutrales con una masa similar a la de un protón. Para su descubrimiento del neutrón, Chadwick recibió el Premio Nobel En 1935.

Modelos físicos de Quantum del átomo

El modelo planetario del átomo tenía defectos. En primer lugar, según la fórmula de Larmor en el electromagnetismo clásico, una carga eléctrica de aceleración emite las ondas electromagnéticas que una carga orbiting perdería constantemente energía y espiral hacia el núcleo, chocando con ella en una pequeña fracción segundo. Otro fenómeno que el modelo no explicó era porqué los átomos emocionados emiten solamente la luz dentro de los espectros discretos de cierto .

La teoría de Quantum revolucionó la física al principio del vigésimo siglo, cuando el Planck máximo y el Albert Einstein postularon que la energía ligera está emitida o absorbida en las cantidades discretas conocidas como quanta (singular, quántum ). En 1913, el Niels Bohr incorporó esta idea en su Bohr modelo del átomo, en el cual los electrones podrían mover en órbita alrededor solamente de las órbitas circulares del núcleo particularmente con el ímpetu angular fijo y la energía, sus distancias del núcleo que era proporcional a sus energías respectivas. Bajo este modelo los electrones no podrían torcer en espiral en el núcleo porque no podrían perder energía de una manera continua; en lugar, podían hacer solamente el " instantáneo; Quot de los saltos de Quantum ; entre los niveles de energía fijos describe un electrón como wavefunction en vez como de partícula del punto, y predijo elegante muchos del fall modelo del Bohr espectral de los fenómenos para explicar. Aunque este concepto fuera matemáticamente conveniente, era difícil visualizar, y oposición hecha frente. Uno de sus críticos, el llevado máximo, propuso en lugar de otro que el wavefunction de Schrodinger describiera no el electrón sino algo todos sus estados posibles, y podría ser utilizado así para calcular la probabilidad de encontrar un electrón en cualquier localización dada alrededor del núcleo.

Puesto que un wavefunction incorpora tiempo así como la posición, es imposible derivar simultáneamente los valores exactos para la posición y el ímpetu de una partícula para cualquier punto dado a tiempo; éste se conocía como el principio de incertidumbre . Esto invalidó el modelo de Bohr, con sus órbitas circulares aseadas, bien definidas. El modelo moderno del átomo describe las posiciones de electrones en un átomo en términos de probabilidades. Un electrón se puede potencialmente encontrar en cualquier distancia del núcleo, but— dependiendo de su level&mdash de la energía; tiende a existir más con frecuencia en ciertas regiones alrededor del núcleo que otros; este patrón se refiere como su orbitario atómico .

Ver también

style=" del
Acoplador del ímpetu angular
Historia de la molécula
Descubrimientos de los elementos químicos
Historia de la termodinámica
Introducción a los mecánicos de quántum
Teoría cinética
Química de Quantum
Cronología de la microfísica
Cronología de la termodinámica, de los mecánicos estadísticos, y de los procesos al azar