Evolución del Modelo Atómico y Fundamentos de la Mecánica Cuántica

Pioneros de la Teoría Atómica y la Mecánica Cuántica

• Max Planck: Fundador de la teoría cuántica; postuló que la luz se transfiere en forma de quanta (cuantos).
• Niels Bohr: Contribuyó a la comprensión de la estructura del átomo y la mecánica cuántica. Basándose en los estudios de Rutherford, creó su modelo atómico introduciendo la teoría de las órbitas cuantificadas. Propuso un modelo de órbitas circulares donde los electrones (e⁻) excitados pueden saltar de un nivel a otro. Introdujo el primer número cuántico n.
• Albert Einstein: Publicó la teoría de la relatividad especial, estableciendo la equivalencia entre materia y energía.
• Arnold Sommerfeld: Propuso un modelo atómico con órbitas tanto circulares como elípticas. Introdujo el segundo número cuántico l.
• Erwin Schrödinger: Propuso el número cuántico magnético m.
• Niels Bohr (Efecto energético): Postuló que cuando un electrón se aleja del núcleo, posee una mayor energía.

Descubrimientos Clave en la Estructura de la Materia

• Henry Moseley: Descubrió el número atómico mediante el trabajo con rayos X.
• James Chadwick: Descubrió el neutrón bombardeando una lámina de berilio con partículas alfa.
• Ernest Rutherford: Descubrió el núcleo del átomo al trabajar con una lámina de oro y partículas alfa.
• Wilhelm Wien: Descubrió el protón.
• Eugen Goldstein: Identificó los rayos de carga positiva.
• Joseph John Thomson: Descubrió el electrón (e⁻) utilizando el Tubo de Rayos Catódicos (TRC).
• William Crookes: Diseñó el Tubo de Rayos Catódicos (TRC).

Principios y Reglas de la Configuración Electrónica

Principio de Exclusión de Pauli

No puede haber dos electrones con todos sus números cuánticos idénticos en un mismo orbital; deben variar, al menos, en su espín.

Regla de Hund o Principio de Máxima Multiplicidad

Al llenar orbitales de igual energía, los electrones se distribuyen siempre que sea posible de manera desapareada (que no se crucen en el mismo orbital hasta que sea necesario).

Regla de Aufbau

Ningún orbital puede contener dos electrones antes de que todos los orbitales de la misma subcapa tengan al menos uno.

Aplicaciones de los Isótopos en la Ciencia

• Cobalto-60: Utilizado para esterilizar equipo médico.
• Yodo-121: Empleado en el tratamiento de la tiroides.
• Carbono-11: Utilizado en tomografías.
• Plomo-212: Usado para comprobar procesos de disolución y precipitación.

Dualidad de la Materia y Principio de Incertidumbre

Dualidad de la Materia (Louis de Broglie)

Demostró que la luz puede poseer propiedades tanto de partículas como ondulatorias. Es un concepto fundamental de la mecánica cuántica según el cual las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa.

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

Establece que es imposible conocer simultáneamente la posición y la velocidad de un electrón; solo se puede determinar una de estas variables a la vez.

Estructura de la Tabla Periódica y Parámetros Cuánticos

Clasificación de Grupos

• Grupo A: Bloques s y p (elementos representativos).
• Grupo B: Bloques d y f (elementos de transición: d para transición principal y f para transición interna).

Elementos Principales (Z=1 al 20)

H¹, He², Li³, Be⁴, B⁵, C⁶, N⁷, O⁸, F⁹, Ne¹⁰, Na¹¹, Mg¹², Al¹³, Si¹⁴, P¹⁵, S¹⁶, Cl¹⁷, Ar¹⁸, K¹⁹, Ca²⁰

Determinación de Números Cuánticos y Valencia

• Número Atómico (Z): Indica la cantidad de protones (p⁺) y electrones (e⁻) en un átomo neutro.
• Periodo: Corresponde al nivel máximo de energía (ej. 1s, 2s, 2p, 3s, 3p).
• Bloque: Determinado por la letra del último orbital ocupado.
• Número Cuántico n: Indica el nivel de energía.
• Número Cuántico l: Subnivel (s=0, p=1, d=2, f=3).
• Número Cuántico m: Orientación magnética (depende del periodo y la división de orbitales).
• Número Cuántico s (Spin): Sentido de giro del electrón (+1/2 o -1/2).
• Electrones de Valencia: Electrones situados en el último nivel de energía (se cuentan solo los orbitales s y p).
• Grupo: Se representa con números romanos según los electrones de valencia.