Modelos Atómicos: Evolución y Características

Modelo Atómico de Dalton

Dalton propuso la hipótesis atómica de la materia. Según esta hipótesis, los átomos son partículas indivisibles, sin estructura interna. La única característica que diferencia los átomos de uno u otro elemento es la masa atómica. Ese es, por tanto, el primer modelo atómico que se propuso: esférico, macizo e indivisible.

Modelo Atómico de Rutherford

El experimento de Rutherford consistía en bombardear una delgada lámina de oro con partículas alfa. Alrededor de esta lámina había una sustancia que emitía destellos de luz cuando las partículas alfa chocaban contra ellas. En este experimento se observa que, a pesar de la elevada densidad del oro, la inmensa mayoría de partículas alfa atraviesan la lámina sin apenas desviarse. Muy pocas partículas se desvían apreciablemente. Hay partículas que rebotan hacia atrás, pero lo hacen con una intensidad mucho mayor de la esperada.

Estudiando estos datos, Rutherford llegó a estas conclusiones:

• El átomo es, en su mayor parte, espacio vacío. Esto explica que las partículas lo atraviesen sin desviarse.
• Casi toda la masa del átomo está concentrada en una zona central, llamada núcleo.

Rutherford propone su modelo atómico, que consta de un núcleo central y una corteza exterior formada por electrones que dan vueltas alrededor del núcleo, atraídos por la carga positiva de este. Más tarde, el protón se descubre, con lo que el núcleo, en lugar de ser una esfera maciza, pasa a estar formado por un número de protones igual al de electrones. Este modelo, sin embargo, no era capaz de explicar los isótopos, por ello hubo que suponer que existía una tercera partícula sin carga eléctrica: el neutrón.

Ondas Electromagnéticas

Conceptos Básicos

Onda: propagación de una vibración a través del espacio.

Una onda transporta energía, pero no materia.

La energía se propaga a una velocidad constante, 3*10⁸ m/s.

• Amplitud: valor máximo de la vibración. Indica la intensidad de la radiación.
• Período: tiempo que tarda en producirse una oscilación completa. Se mide en segundos.
• Frecuencia: inversa del período.
• Longitud de onda: distancia recorrida por la onda durante un período.

Tipos de Ondas Electromagnéticas

• Radioondas: ondas electromagnéticas producidas por circuitos eléctricos.
• Microondas: producidas por vibraciones de moléculas.
• Rayos infrarrojos: producidos en los cuerpos calientes y son debidos a oscilaciones de átomos.
• Luz visible: producida por oscilaciones de los electrones más externos del átomo.
• Rayos ultravioleta: producidos por oscilaciones de los electrones más internos.
• Rayos X: producidos por oscilaciones de los electrones próximos al núcleo.
• Rayos gamma: producidos por oscilaciones nucleares, en los fenómenos radiactivos y en reacciones nucleares.

Configuración Electrónica

Orden de Llenado de los Electrones

• Principio de Aufbau: los electrones se distribuyen en el átomo de menos a mayor energía. El orden de energía viene marcado fundamentalmente por la suma n + l. Primero se ocupan los orbitales con menor n + l. En caso de coincidencia, aquel de menor n.
• Regla de Hund: dentro de una misma subcapa, los electrones comienzan a colocarse uno en cada orbital. Cuando ya no quedan más orbitales libres, ocupan los que tenían un electrón.
• Principio de exclusión de Pauli: en un átomo no podemos tener dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales.
• Regla de Möller: resume el orden de energía de los orbitales y nos indica cuáles serán ocupados antes.

Átomos Monoelectrónicos

Sabemos que la energía del electrón depende exclusivamente del número cuántico principal (n).

E = -2,18*10^-18 * Z² / n² donde Z: número atómico

En una misma capa tendremos varios orbitales con la misma energía, llamados orbitales degenerados. En la segunda capa, los orbitales 2s, 2p, 2p, 2p están degenerados. La energía de un electrón en el átomo siempre es negativa. A esto se conoce como estado ligado del electrón. El electrón estará ligado al núcleo. Si se hace cero o positiva, dejará de estar unido y escapará de la atracción nuclear. El estado fundamental de un átomo monoelectrónico es aquel de mínima energía, con el electrón en la capa 1. Si el electrón está en otro nivel diferente, con mayor energía, se dice que está en un estado excitado.

Átomos Polielectrónicos

Se realizan aproximaciones: aunque las funciones de onda cambien, la forma de los orbitales continúa siendo la misma esencialmente. También la energía correspondiente a los orbitales es siempre negativa. La energía correspondiente a un orbital no depende solo de n, sino también de l. No se cumple la expresión de Bohr. Esta es la razón de que el modelo de Bohr no pueda explicar satisfactoriamente los espectros de los átomos de muchos electrones. Cambian los estados degenerados. Ahora los orbitales s tienen distinta energía que los p. Siguen siendo degenerados p_x, p_y, p_z, los del mismo subnivel. El estado fundamental de un átomo polielectrónico es aquel que tiene ocupados por electrones todos los niveles energéticos inferiores al más externo.

Números Cuánticos