Estructura atómica, espectros y enlaces químicos: conceptos esenciales

Resumen

Este documento repasa conceptos básicos de química sobre la estructura atómica, los espectros de emisión y absorción, la hipótesis de Planck, el efecto fotoeléctrico y propiedades periódicas como la electronegatividad, el radio atómico y la afinidad electrónica. También explica los enlaces iónico y covalente. Es útil como repaso rápido antes de un examen.

Puntos clave

Los isótopos tienen el mismo número atómico y distinto número másico, es decir, el mismo número de protones y distinto número de neutrones.
El espectro de emisión de cada elemento es característico y sirve para identificarlo en una muestra desconocida.
En el espectro de absorción aparecen líneas oscuras sobre el continuo, correspondientes a radiaciones absorbidas por el elemento.
Según la hipótesis de Planck, la energía de la radiación electromagnética se cuantiza y, en general, aumenta con la frecuencia.
El efecto fotoeléctrico solo se produce si la radiación supera una frecuencia umbral.
El enlace iónico se da entre metales y no metales; el enlace covalente se da entre no metales y implica compartir electrones.

Ponte a prueba

Introducción

En este documento se presentan y corrigen conceptos fundamentales sobre la estructura atómica, los espectros electromagnéticos y los tipos de enlace químico. A continuación se explican de forma clara y ordenada varios términos clave.

Isótopos

Se llama isótopo al átomo de un mismo elemento que tiene el número atómico igual al del elemento puro, pero distinto número másico. Es decir, comparten el número de protones pero difieren en el número de neutrones.

Espectros atómicos

Espectro de emisión atómica

El espectro de emisión atómica de un elemento es el conjunto de frecuencias de las ondas electromagnéticas emitidas por los átomos de ese elemento. Cada espectro de emisión es característico de un elemento y puede utilizarse para identificar su presencia en una muestra desconocida.

Espectro de absorción

El espectro será de absorción cuando aparezcan longitudes de onda que han sido absorbidas por el elemento, lo que se manifiesta como líneas oscuras sobre el continuo del espectro. Estas líneas corresponden a las transiciones electrónicas que absorben energía en forma de radiación electromagnética.

Hipótesis de Planck

Hipótesis de Planck: la energía de la radiación electromagnética se cuantiza; esto implica que, en general, cuanto menor sea la frecuencia de la radiación, menor será la energía que transporta dicha radiación. La luz roja presenta una frecuencia menor (y, por tanto, menor energía) que la luz azul.

Efecto fotoeléctrico

Efecto fotoeléctrico: son fenómenos que ocurren cuando sobre determinados metales incide una radiación y éstos emiten electrones. No sucede siempre; sólo se produce para radiaciones con frecuencias mayores a una frecuencia mínima llamada frecuencia umbral.

Electronegatividad

Electronegatividad: es la capacidad de un átomo para atraer los electrones compartidos con otros átomos. En un mismo grupo de la tabla periódica (de abajo hacia arriba) la electronegatividad tiende a aumentar porque los electrones quedan más cerca del núcleo; en un mismo periodo (de izquierda a derecha) la electronegatividad también tiende a aumentar, ya que los átomos necesitan ganar electrones para completar la regla del octeto.

Configuración electrónica

Configuración electrónica (ejemplo de llenado hasta los elementos más pesados representativos):

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴

Electrones de valencia y valencia

El comportamiento químico de un elemento lo determinan fundamentalmente los electrones de valencia. La valencia es la capacidad de combinación que tienen los átomos y se define como el número de átomos de hidrógeno que pueden unirse a, o ser sustituidos por, un átomo del elemento correspondiente.

Radio atómico

Radio atómico: el radio atómico aumenta al descender en un mismo grupo y, al avanzar a lo largo de un periodo, el radio disminuye.

Afinidad electrónica

Afinidad electrónica: es la variación de energía que se produce cuando se añade un electrón a un átomo neutro de un elemento en fase gaseosa para dar lugar a un ion negativo gaseoso.

Enlaces químicos

Enlace iónico

Enlace iónico: se forma cuando los elementos en juego son metales y no metales. El metal tiende a perder electrones (e^-) y forma un catión; el no metal tiende a ganar electrones y forma un anión. La atracción electrostática entre iones de carga opuesta mantiene unido el compuesto iónico.

Enlace covalente

Enlace covalente: se forma cuando los elementos en juego son no metales. En este tipo de enlace, los átomos comparten electrones para adquirir la configuración electrónica estable (regla del octeto, en muchos casos).

Resumen rápido

Isótopos: mismo número atómico, distinto número másico.
Espectros: emisión (líneas emitidas), absorción (líneas oscuras por radiación absorbida).
Planck: energía ligada a la frecuencia de la radiación.
Efecto fotoeléctrico: emisión de electrones por radiación sobre metales, requiere frecuencia umbral.
Electronegatividad y valencia: determinan comportamiento químico y tipos de enlace.
Enlaces: iónico (transferencia de electrones) y covalente (compartición de electrones).

Preguntas frecuentes

¿Qué es un isótopo?

Es un átomo de un mismo elemento con el mismo número atómico (igual número de protones) pero distinto número másico, es decir, distinto número de neutrones.

¿Qué diferencia hay entre el espectro de emisión y el de absorción?

El espectro de emisión muestra las frecuencias emitidas por los átomos de un elemento, mientras que el de absorción muestra líneas oscuras correspondientes a las longitudes de onda que el elemento ha absorbido.

¿Cuándo se produce el efecto fotoeléctrico?

Se produce cuando una radiación incide sobre ciertos metales y estos emiten electrones, pero solo si la frecuencia de la radiación es mayor que una frecuencia mínima llamada frecuencia umbral.

¿Cómo se forma un enlace iónico?

Se forma entre metales y no metales: el metal pierde electrones formando un catión, el no metal los gana formando un anión, y la atracción electrostática entre ambos mantiene unido el compuesto.