Modelos Atómicos: Desde Dalton hasta la Teoría Cuántica

Modelos Atómicos

Modelo Atómico de Dalton

El átomo es indivisible.

Modelo Atómico de Thomson

Esfera positiva con los electrones incrustados en ella.

Modelo Atómico de Rutherford

Se basa en su modelo de la toma nuclear. Explicó que la mayor parte de la masa y toda la carga positiva del átomo está concentrada en una región muy pequeña denominada núcleo. La mayor parte del átomo está vacía. La magnitud de la carga positiva es diferente para cada átomo y es aproximadamente la mitad de la masa atómica del elemento. Fuera del núcleo se encuentran los electrones en un número igual de unidades positivas del núcleo. Así se justifica que el átomo sea eléctricamente neutro.

Éste modelo presenta dos problemas:

1. Un núcleo formado solamente por partículas positivas que, por ser del mismo signo, se repelían. Para resolver esto, Rutherford predijo la existencia de una partícula sin carga y una masa similar a la de los protones que compensaría esas repulsiones dentro del núcleo.
2. Según las leyes del electromagnetismo, cuando una partícula se mueve con movimiento acelerado emite radiación eléctrica de forma continua. Esta emisión haría que el electrón perdiese energía, por tanto velocidad, y finalmente se precipitaría sobre el núcleo, con lo que el modelo no sería estable.

Hipótesis de Planck

Max Planck propuso que la energía que median estos cuerpos estaba relacionada con la energía de los átomos que la constituían, es decir, que cada átomo oscilaba con una frecuencia determinada y que la energía emitida era proporcional a la frecuencia de oscilación (E=h•f).

Efecto Fotoeléctrico

Albert Einstein propuso que la luz estaba constituida por una serie de partículas elementales denominadas fotones, cuya energía viene dada por la ecuación de Planck.

Modelo Atómico de Bohr

Primer Postulado

El electrón gira en órbitas circulares sin emitir energía alrededor del núcleo.

Segundo Postulado

Solo son posibles las órbitas en las que el electrón tiene momento angular que es múltiplo entero de h/2pi (r=n²•a).

Tercer Postulado

La energía liberada al pasar un electrón desde una órbita a otra de menos energía se emite en forma de fotón cuya frecuencia se obtiene con la ecuación de Planck.

Estos fotones producidos por los saltos energéticos son los responsables de los espectros de emisión.

Dualidad Onda-Corpúsculo

Louis de Broglie sugirió que los electrones se podrían comportar como ondas y dedujo que la longitud de onda asociada a ese movimiento ondulatorio vendría dada por la ecuación.

Principio de Indeterminación de Heisenberg

Es conceptualmente imposible determinar simultáneamente el momento lineal p=m•v en el volumen y la posición X de una partícula en movimiento, siendo el producto de la posición y el movimiento.

Orbitales Atómicos

Se define como orbital la región del espacio alrededor del núcleo en la que es máxima la probabilidad de encontrar un electrón con una energía determinada.

Orbitales y Números Cuánticos

• Número cuántico principal (n): Nos da idea del tamaño y la energía del orbital.
• Número cuántico secundario (l): Nos da idea de la energía y la forma del orbital.
• Número cuántico magnético (m_l): Nos da idea de la orientación del orbital en el espacio.
• Número cuántico de spin (m_s): Indica el sentido del giro del electrón sobre sí mismo.

Principio de Exclusión de Pauli

Dos electrones de un mismo átomo no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales.

Regla de la Máxima Multiplicidad de Hund

Los electrones que entran en orbitales degenerados (con igual energía) lo hacen ocupando el mayor número posible de ellos, de tal forma que los electrones se colocan lo más desapareados posibles.

Estado Excitado

Denominamos estado excitado a cualquier ordenación posible de los electrones que no siga el llenado de electrones en consecuencia energética de la misma.

Propiedades Periódicas de los Elementos

El apantallamiento se produce por la repulsión entre los electrones del átomo. La carga nuclear efectiva es la fuerza atractiva de la carga de los protones que hay en el núcleo. El radio atómico es la mitad de la distancia intermolecular mínima que presenta una molécula diatómica en estado sólido. La energía de ionización es la energía mínima necesaria para que un átomo neutro en estado gaseoso y en su estado electrónico fundamental ceda un electrón de su nivel externo y dé lugar a un ion positivo. Es un proceso siempre endotérmico. La afinidad electrónica es la variación de energía que se produce cuando un átomo neutro en estado gaseoso y en su estado electrónico fundamental adquiere un electrón y da lugar a un ion mononegativo. Este proceso generalmente es exotérmico. La electronegatividad es la medida de la capacidad de un átomo para competir por el par de electrones que comparte con otro átomo al que está unido por un enlace químico.