Atomoaren Egitura eta Eredu Kuantikoa: Oinarrizko Kontzeptuak

1. Atomoaren Oinarrizko Osagaiak

J. Dalton kimikariak entzute handikoa izango zen teoria atomikoa aurkeztu zuen, materia atomoz osatuta dagoela proposatuz. Atomoa partikula material zatiezina dela defendatzen zuten, baina Ampere-k eta Faraday-k elektrizitatearen eta elektrokimikaren alorrean egindako ikerketek bestelako ideiak iradokitzen zituzten, materia eta karga elektrikoa estu erlazionaturik daudela, hain zuzen ere. Henri Becquerel fisikariak erradioaktibitate naturala aurkitu zuen, eta fenomenoaren osagai gisa, orduan ezezagunak ziren hiru partikula: alfa izpiak, karga positiboa dutenak; beta izpiak, karga negatiboak; eta karga eta materia gabeak: gamma izpiak.

1.1 Elektroia

1897an aurkitu zuen J.J. Thomson-ek, ohartu baitzen izpi katodikoen partikula negatiboa zela. Thomsonen eredu atomikoaren arabera, atomoa karga negatiboz osatua dago, hau da, elektroiz. Elektroi horiek txertatuta daude karga positibodun masa batean.

1.2 Protoia

Rutherford-ek eta Chadwick-ek aurkitu zuten, 1919an, atomo batzuk alfa partikulaz bonbardatzen ari zirela. Protoiaren karga positiboa da. Rutherford-en eredu atomikoaren arabera, atomoak nukleoa eta azala edo geruza ditu. Nukleoan karga positiboa eta atomoaren masa gehien-gehiena daude, eta geruzan elektroiak daude, nukleoaren inguruan biratzen.

Isotopoak: Elementu baten atomoak dira, haren propietate kimiko berberak baina masa desberdinak dituztenak.

1.3 Neutroia

Chadwick-ek detektatu zuen erreakzio nuklear batean, 1932an. Neutroiak ez du kargarik.

1.4 Magnitude Atomikoak

Zenbaki atomikoa, Z, elementu bakoitzaren bereizgarria da, eta nukleoan zenbat protoi dauden adierazten digu.

Masa-zenbakia, A, elementuaren isotopoen bereizgarria da, eta nukleoien kopurua adierazten digu; hau da, zenbat protoi eta neutroi dauden nukleoan.

2. Eredu Mekaniko Kuantikoa

Elektroiek propietate ondulatorioak eta korpuskularrak erakusten dituzte. Orbital atomikoa espazioaren eskualdea da, nukleoaren ingurukoa. Eskualde horretan probabilitate handia dago energia-kantitate jakineko elektroiak aurkitzeko. Uhin-ekuazioaren soluzio bakoitzak informazioa ematen digu elektroiaren egoera energetikoaz eta egoera energetiko horri lotuta dagoen uhin-funtzioaz, ψ. Uhin-funtzioaren karratuaren bidez, ψ², jakin dezakegu zer probabilitate dagoen elektroia nukleoaren inguruko espazioaren eskualdean aurkitzeko.

Atomoarentzat eta molekularentzat baimendutako egoera energetikoak lau zenbaki kuantikoen bidez adierazten dira:

• n: nagusia. Maila adierazten du. Erlazioa du orbitalaren tamainarekin eta energiarekin. Balioak: n=1,2...7
• l: orbitala edo momentu angeluarrarena. Azpimaila adierazten du, eta erlazionatuta dago orbitalaren formarekin eta energiarekin, baita momentu angeluarraren moduluarekin ere. Balio hauek dagozkio: s (l=0), p (l=1), d (l=2), f (l=3)
• m_l: magnetikoa, orbitalaren orientazioarekin erlazionatuta dago. Balioak -l eta +l bitartekoak dira.
• m_s: espina, elektroiaren biraketarekin erlazionatuta. Balioak: +/- 1/2

Orbital atomiko bakoitza n, l eta m_l zenbaki kuantikoen bidez irudikatzen da. Elektroi bakoitzak, zenbaki horiez gain, beste zenbaki bat behar du: m_s.

Atomo bateko elektroiek orbitalez orbitak duten kokapenari edo banaketari konfigurazio elektronikoa deritzo, eta energia gutxieneko konfigurazioa denean, funtsezko konfigurazio elektronikoa deritzo.

2.1 Eraikuntza-araua

Energia minimoaren printzipioa edo Aufbau printzipioa: Funtsezko konfigurazio elektronikoa lortzeko, elektroiak banan-banan eta energia gutxienekotik gehienekora kokatu behar dira atomoan, ahal den orbitaletan.

2.2 Pauliren Esklusio-printzipioa

Atomo bereko bi elektroik ezin ditzakete lau zenbaki kuantiko berdinak izan.

2.3 Hund-en Anizkotasun Maximoaren Araua

Zenbait elektroi orbital degeneratuetan (energia berekoetan) daudenean, ahal den neurrian orbital desberdinetan eta spin paraleloekin (elektroi desparekatuak) egongo dira.

Azpimaila erdibeteek egonkortasun gehigarria ematen diote atomo osoari.