Una de las primeras teorías documentadas en las que aparece el concepto de átomo, es la de Demócrito (siglo V a.C.): la materia está formada por partículas indivisibles llamadas átomos.

Es decir, si pudiéramos coger un objeto e ir troceándolo en cachitos cada vez más pequeños, este proceso no se podría realizar indefinidamente, llegaríamos a un límite: los átomos.

Algunas hipótesis de esta teoría de Dalton, nos dicen que la materia está formada por átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles, existen átomos, correspondiendo a elementos distintos, y se combinan entre sí para formar compuestos.

El oxígeno se combina con el hidrógeno para formar agua, y lo hace en unas proporciones concretas, siempre las mismas.

Años más tarde, en 1897, J. J. Thomsom, analizando los rayos catódicos, descubrió el electrón. Una partícula ligera y cargada negativamente, que tenía que provenir del átomo.

¡Quizá el átomo no era tan indivisible como se pensaba!

Thomsom, al estudiar las propiedades y los efectos de los rayos catódicos, dedujo inicialmente su carácter corpuscular y su naturaleza eléctrica negativa.

A es una fuente de baja tensión que calienta el cátodo C, lo que favorecerá la emisión de electrones. B es una fuente de alto voltaje que suministra tensión al ánodo revestido de fósforo P. La máscara M está conectada al potencial del cátodo y su imagen se proyecta en los fósforos como el área no brillante.

Thomsom sugiere un modelo atómico que, a pesar de ser muy rudimentario, ya no describe el átomo como indivisible: el átomo es un conglomerado de electrones incrustados en una masa cargada positivamente.

Este modelo recibió el  nombre de modelo del pudding de pasas.

Rutherford esperaba que todas las partículas atravesaran la lámina sin modificar su trayectoria.

Pero se encontró con que, aunque algunas se desviaban con ángulos muy pequeños, otras, sin embargo, una de cada 10000 aproximadamente, salían rebotadas en sentido contrario.

Daba la impresión de que el átomo no fuera algo macizo, sino que tenía una parte central, cargada positivamente, y, muy alejada de esta, rodeándola, una corteza donde se situaban los electrones.

Estas experiencias llevan a que, en 1911, Rutherford establezca un modelo planetario del átomo: está formado por un núcleo, que concentra casi toda la masa y toda la carga positiva; y a su alrededor, a gran distancia, en su corteza, giran los electrones en órbitas circulares.

No obstante, analizando los valores de las masas de los átomos, resultó que eran mayores que las calculadas teniendo en cuenta solamente los protones. Esto hace pensar que en el núcleo existen otras partículas, de masa casi igual a la del protón pero sin carga eléctrica: los neutrones. Es James Chadwick quien los identifica experimentalmente en 1932.

Tenemos ya nuestro modelo planetario, en el que los electrones, en la corteza, describen órbitas circulares alrededor del núcleo, en el que se encuentran los protones y los neutrones.

Así que ya conocemos tres tipos de partículas subatómicas: electrones, protones y neutrones.

¿Por qué al aumentar la temperatura se modifica la frecuencia de la radiación emitida?

Max Planck, en el año 1900, sugirió que las partículas de la materia se comportan como minúsculos osciladores.

En cada oscilación, emiten un paquetito de energía. El valor de esos paquetitos o cuantos de energía, depende de la frecuencia de la oscilación, que a su vez depende de la temperatura.

Es decir, cuando un cuerpo emite energía debido a su temperatura, lo hace en forma de paquetes de energía.

Estos paquetitos de energía, asociados a la radiación electromagnética (luz), recibieron el nombre de cuantos y más tarde fotones: la energía está cuantizada.

Niels Böhr publicó su modelo atómico en 1913.

Según este físico danés, los electrones giran alrededor del átomo, en órbitas estacionarias estables, sin perder energía. Pero… ¡ahí es donde aparece la cuantización!, ya que estas órbitas no pueden ser cualesquiera, sino posiciones concretas.

Por lo tanto podemos numerarlas, de forma que basta un número natural para indicar la órbita en la que se encuentra un electrón, que se corresponde con el estado en el que se encuentra.

La energía de un fotón hace que un electrón salte a una órbita superior (un nivel de energía superior)

Un electrón, emite un fotón, y desciende a una órbita inferior (un nivel de energía inferior)

Otros principios estaban tomando forma en esa época, como la hipótesis de Luis de Broglie (1924), indicándonos que toda partícula tiene una onda asociada, o dicho de otra forma, que una partícula, dependiendo del “contexto”, puede comportarse como una onda y viceversa. En el caso de los fotones puede parecer obvio tras la explicación anterior, pero de Broglie amplió este concepto a todas las partículas.

¿La luz es una onda o una partícula? Luis de Broglie resuelve esta eterna discusión: las dos cosas. Toda partícula tiene una onda asociada y viceversa. O dicho de otra forma; un modelo corpuscular puede resultar más adecuado en algunas situaciones, mientras que en otras lo será un modelo ondulatorio.

Luis de Broglie amplia esta hipótesis a todas las partículas, no solo para la luz.

El modelo atómico dio un gran giro con el propuesto por Erwin Schrödinger, en 1925, en el que aplica un modelo ondulatorio al estado del electrón en el átomo.

A partir de ahí, en lugar de considerarse una partícula girando alrededor del núcleo, se empezó a considerar como una densidad de carga distribuida alrededor en un volumen. ¡Es como si el electrón se hubiese pulverizado! Pero esto es ya otra historia.