Conceptos Fundamentales de Química: Modelos Atómicos y Propiedades Periódicas

Modelos Atómicos

La comprensión de la estructura del átomo ha evolucionado a lo largo de la historia gracias a diversos modelos propuestos por científicos. A continuación, se presentan los más influyentes:

• Dalton (1808)

  Propuso que los elementos están formados por partículas indivisibles e indestructibles llamadas átomos. Según su teoría, los átomos de un mismo elemento son idénticos en masa y propiedades.

• Thomson (1904)

  Sugirió que los átomos están compuestos por una esfera de carga positiva con electrones de carga negativa incrustados en ella, similar a un "pudín de pasas".

• Rutherford (1911)

  Demostró que el átomo está compuesto por un núcleo central de carga positiva y electrones de carga negativa que giran libremente alrededor del núcleo. El núcleo concentra casi toda la masa del átomo.

  Experimento:

  Varias láminas delgadas de oro fueron bombardeadas con partículas alfa, midiendo los ángulos de desviación del haz de las partículas al atravesar el oro.

  Conclusión:

  La desviación de algunas partículas hasta 80º y 180º demostró que el átomo posee una carga positiva concentrada en el centro (el núcleo), y no distribuida uniformemente en una esfera.

• Bohr (1913)

  Propuso la distribución de los electrones en capas o niveles de energía discretos. Sus postulados clave incluyen:

  • Los electrones no pueden situarse a cualquier distancia del núcleo, sino en niveles de energía específicos y permitidos.
  • Cuanto mayor sea la distancia al núcleo, mayor energía poseen los electrones.
  • Los electrones pueden pasar a un nivel superior absorbiendo la diferencia de energía. Posteriormente, vuelven espontáneamente a su capa inicial, emitiendo la energía sobrante en forma de radiación luminosa.

Propiedades Periódicas de los Elementos

Las propiedades periódicas son características de los elementos que varían de forma regular y predecible a lo largo de la tabla periódica, reflejando la organización de los átomos y su configuración electrónica.

• Radio Atómico

  Definición: Distancia desde el núcleo hasta el límite externo de los electrones de valencia.

  Variación: Aumenta al descender en un grupo y disminuye al moverse de izquierda a derecha en un periodo.

• Electronegatividad

  Definición: Tendencia de un átomo a atraer electrones en un enlace químico.

  Variación: Aumenta de izquierda a derecha en un periodo y disminuye al descender en un grupo (opuesta a la del radio atómico).

• Energía de Ionización

  Definición: Energía necesaria para remover un electrón de un átomo en estado gaseoso, formando un catión.

  Variación: Aumenta de izquierda a derecha en un periodo y disminuye al descender en un grupo (similar a la electronegatividad).

• Afinidad Electrónica

  Definición: Energía liberada cuando un átomo en estado gaseoso gana un electrón, formando un anión.

  Variación: Generalmente aumenta de izquierda a derecha en un periodo y disminuye al descender en un grupo (similar a la electronegatividad y energía de ionización).

Configuración Electrónica

La configuración electrónica describe la distribución de los electrones de un átomo en sus diferentes niveles y subniveles de energía. El orden de llenado de los orbitales, según el principio de Aufbau, es el siguiente:

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

Definiciones Clave en Química Atómica

• Ión

  Átomo o agrupación de átomos que, por pérdida o ganancia de uno o más electrones, adquiere una carga eléctrica neta (positiva si es catión, negativa si es anión).

• Isótopo

  Átomos del mismo elemento químico que poseen el mismo número atómico (Z) pero diferente número másico (A). Esto implica que difieren en su número de neutrones y, por lo tanto, en su masa atómica.

• Número Atómico (Z)

  Número de protones presentes en el núcleo de un átomo. Define la identidad química del elemento.

• Número Másico (A)

  Número total de nucleones (protones y neutrones) presentes en el núcleo de un átomo. Representa la masa aproximada del átomo.

• Átomo

  La unidad fundamental de la materia. Aunque se consideró indivisible en el pasado, hoy sabemos que está compuesto por partículas subatómicas (protones, neutrones y electrones). Un átomo neutro posee un número igual de protones (carga positiva) y electrones (carga negativa), lo que resulta en una carga eléctrica neta de cero.