Estructura Atómica: Modelos, Orbitales y Configuración Electrónica

Modelos Atómicos y Estructura Cuántica

Modelo Atómico de Bohr

Bohr: El electrón de un átomo solo puede moverse en determinadas órbitas alrededor del núcleo. El nivel de energía más bajo corresponde a la órbita más próxima al núcleo. A medida que las órbitas se alejan del núcleo, sus energías crecen.

Explicación del Espectro del Hidrógeno

El electrón absorbe energía para pasar de un nivel energético inferior a otro superior; cuando pasa de un nivel superior a otro inferior, emite energía en forma de radiación (fotón). La energía del fotón absorbido o emitido es igual a la diferencia de energía entre los niveles. La frecuencia de la radiación emitida o absorbida viene dada por la siguiente ecuación:

Evolución de los Modelos Atómicos

Modelo de Thomson

Una esfera con la masa y la carga positiva distribuidas uniformemente, y los electrones insertos.

Modelo Nuclear de Rutherford

Se supone la existencia de un núcleo 10⁴ veces menor que el tamaño total del átomo, que concentra toda la masa y la carga positiva del átomo, rodeado de los electrones (carga negativa y masa insignificante). Para explicar por qué los electrones no caen sobre el núcleo, colapsando el átomo, propuso un modelo dinámico en el cual los electrones se movían describiendo órbitas alrededor del núcleo, de manera que la atracción electrostática proporcionase la fuerza centrípeta necesaria para describir dichas órbitas circulares.

Conceptos Fundamentales de la Estructura Atómica

Número Atómico (Z)

Es el número de protones que tiene cualquier átomo de ese elemento.

Número de Neutrones (N)

Número de neutrones.

Isótopos

Son átomos con el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones.

Número Másico (A)

Protones + Neutrones (A = Z + N).

Orbitales Atómicos

¿Qué es un Orbital?

Un orbital es una región del espacio donde hay una probabilidad muy alta de encontrar un electrón. La forma de un orbital depende del tipo de subnivel al que pertenece (orbitales s forma esférica; orbitales p forma de pesa, diferenciándose solo en la orientación en el espacio). El tamaño del orbital depende del valor de n; cuanto mayor sea n, más grande será el orbital.

Configuración Electrónica Atómica

La configuración electrónica de un átomo se escribe indicando los subniveles que contienen electrones y, mediante un superíndice, el número de electrones alojados en cada subnivel:

• 1s
• 2s 2p
• 3s 3p 3d
• 4s 4p 4d
• 5s 5p 5d 5f
• 6s 6p 6d 6f

Principios de la Configuración Electrónica

• Principio de Aufbau: En un átomo en estado fundamental, los electrones ocupan los orbitales de menor energía disponibles.
• Principio de Exclusión de Pauli: En cada orbital caben únicamente 2 electrones, cada uno con un espín diferente.
• Regla de Hund: Cuando varios electrones ocupan orbitales de la misma energía (mismo subnivel), se disponen de modo que haya el máximo número de electrones desapareados (mismo espín).