Estructura electronica de los atomos

Vista previa del material en texto

Estructura electrónica de los átomos
Ariadna Yazmin Franco
Fenómenos que empujaron a la investigación de la estructura atómica
Experiencia como la electrolisis, a conducción eléctrica en gases a baja presión la radiactividad y los fenómenos espectroquimicos llevaron a investigaciones mas profundas sobre como era la estructura de los átomos.
Roentgen observó al incidir un haz de electrones sobre las paredes de vidrio de l tubo que utilizaba, se producía una radiación desconocida (rayos X).
Becquerel descubrió que las sales de uranio emitían espontáneamente ciertas radiaciones. Posteriormente Curie logro aislar el polonio y el radio que al igual que el uranio emitían radiaciones. Este fenómeno fue denominado Radiactividad
Albert Einstein logro explicar el fenómeno de la emisión de electrones producida por ciertas superficies metálicas irradiadas con luz visible o ultravioleta conocido como efecto fotoeléctrico
Átomos
Protones
Neutrones 
Electrones
Ernest Rutherford quien revoluciono la física atómica, cuando, al hacer incidir un haz de partículas alfa sobre una delgada lamina de oro, descubrió que los átomos no eran compactos, sino que en su mayor parte estaban vacíos. Propuso un modelo considerando al átomo como un sistema planetario en miniatura con una región central cargada positivamente y cuyo alrededor giraban los electrones. 
Max Planck afirmo que, para explicar los fenómenos relacionados con la emisión y la absorción de energía radiante por la materia, era necesario admitir que la energía debía ser emitida o absorbida
Niels Bohr, aplicando las ideas de Planck y Rutherford propuso una interpretación para el modelo atómico planetario. Para ello, supuso que los electrones seguían determinadas trayectorias circulares alrededor del núcleo en las que no emitían ni absorbían energía. 
W. Heisenberg demostró que debía abandonarse la idea que el electrón giraba en orbitas bien definidas. Junto con Erwin Schrödinger consiguieron describir matemáticamente el movimiento del electrón.
Así nace la teoría de la mecánica cuántica para interpretar fenomes atómicos esta teoría constituye el modelo mas actualizado acerca de la estructura de átomos
La Naturaleza de la Luz
Para comprender el comportamiento de los electrones alrededor del núcleo es necesario analizar los hechos relacionados con la naturaleza de la luz, ya que toda radiación luminosa esta íntimamente ligada al movimiento de los electrones en el interior del átomo.
Los sistemas materiales intercambian energía con el medio que los rodea, cuando calentamos un cuerpo por encima de los 500°C se observa la propiedad de emitir energía en forma de radiación (energía radiante).
Al propagarse por distintos medios materiales o al interactuar con la materia en los procesos de emisión o absorción, la luz produce diversos fenómenos. 
La luz se refleja en superficies pulidas, y se propaga atravesando medios transparentes (aire, vidrio, agua)
Huygens (físico holandés) propone la teoría ondulatoria de la luz, considerando que es un fenómeno que se propaga en forma de ondas 
El movimiento ondulatorio:
Existen fenómenos en los cuales una partícula en movimiento en un medio material transmite su energía a las partículas que la rodean, confiriéndoles movimiento ondulatorio y es representando mediante una onda
Los procesos ondulatorios tienen dos propiedades importantes:
- Se producen con transporte de energía.
- No transportan materia.
La Luz puede propagarse en cualquier medio material transparente (aire, agua, vidrio, vacío), la velocidad de propagación de la luz esta dada por la velocidad de la onda y varia según el medio en que se propaga 
El conjunto de las radiaciones constituye el denominado espectro electromagnético dentro del cual hay varios tipos de radiaciones que tienen nombres característicos. La luz comprende un estrecho rango de longitudes de onda, el espectro visible es aquel que detectamos con el ojo humano.
La teoría electromagnética clásica no fue suficiente para explicar el fenómeno de la radiación emitida por ciertos cuerpos. Planck encontró la manera de resolver el problema, desde la vista de la física clásica, se pensaba que la energía radiante era emitida por la materia en forma de flujo continuo (chorro de agua), pero Planck postulo que la energía radiante en este caso es emitida o absorbida por la materia de manera discontinua (goteo de una canilla). Entonces se dice que la energía esta cuantiada.
Modelo de Bohr para el átomo de hidrogeno
Se basa en los siguientes postulados:
El electrón solo puede moverse a cierta distancia (radio) del núcleo, lo que determina una orbita o nivel de energía (también llamado capa). Una orbita es una trayectoria circular bien definida alrededor del núcleo.
Mientras el electrón se encuentre en una orbita, no libera ni absorbe energía; por esta razón se conoce a las orbitas como estacionarias (o permitidas). En una orbita, la energía permanece constante.
Cuando se le entrega energía a un átomo, el electrón puede absorberla y pasar a una orbita de mayor radio (y de mayor energía), en este caso se dice que el electrón esta en “estado excitado”. Cuando los electrones de un átomo no están excitados se encuentran en su “estado fundamental”
Cuando el electrón pasa de una orbita mas alejada del núcleo a otra mas cercana libera o emite energía en forma de fotón (cantidad pequeña y determinada de energía).
Para pasar de una orbita a otra, el electrón debe absorber o emitir una cantidad de energía igual a la diferencia de energía entre una capa y la otra (la energía no desaparece, se transforma).
Entonces el electrón solo puede estar en alguna orbita y no en los espacios entre ellas
Cada orbita permitida esta caracterizada por un numero natural n=1;2;3.. Denominado numero cuántico principal.
Bohr determino el radio de cada una de esas orbitas observando que este aumenta con “n” , la orbita n=1 es la de menor radio por lo tanto es la que esta mas cerca del núcleo.
Modelo Actual
Los postulados de Bohr en base a sus experimentos con el átomo de hidrogeno eran insuficientes para explicar otros hechos experimentales que suceden. Una de las principales cosas en contra fue que los postulados solo explicaban el espectro de emisión del átomo de hidrogeno y no de los otros átomos. Sin embargo, esos postulados fueron la base que permitió desarrollar la teoría atómica moderna.
Einstein postulo que el fotón tenia un doble comportamiento era una partícula que a la vez tenia una longitud de onda. Louis de Broglie enuncio a raíz de lo anterior que toda partícula material (en movimiento) posee simultáneamente propiedades ondulatorias, denominadas onda de materia (confirmado por observar que los electrones pueden comportarse como si fueran ondas).
Los electrones no son partículas en el sentido clásico, porque por ejemplo para medir una magnitud como la temperatura del agua donde se utiliza un termómetro, este se introduce en el liquido y realiza una interacción modificando la magnitud a medir, ya que el mismo absorbe calor del medio en el que esta, pero esta absorción de calor es despreciable en la medida de la magnitud. En el ámbito subatómico no hay un instrumento d medida mas pequeño que el electrón, por lo tanto, cualquier medición sobre este estaría afectada en forma significativa impidiendo su determinación exacta. 
En conclusión, es imposible conocer simultáneamente y con precisión absoluta, la posición y la velocidad de una micropartícula. Esto significa que no se puede describir el movimiento de un electrón.
Entonces se descarta pensar al movimiento del electrón como una trayectoria definida con una velocidad determinada
Mecánica cuántica: Es un nuevo modelo para describir el comportamiento del electrón
En este modelo se reemplaza el concepto de orbita por el de orbital atómico, donde el orbital atómico es la zona del espacio en la que hay una alta probabilidad de encontrar al electrón 
Tipos de orbitales
Los orbitales se clasifican según su forma y se les asigna las letras: s, p, d y f. A cada uno de estosse los llama subnivel.
El orbital “s” es esférico y simétrico 
El orbital “p” son lóbulos unidos 
A partir del orbital p las formas que poseen les permiten tener distintas orientaciones, según que orientación tengan se conocen: 3 tipos de orbitales p, 5 orbitales d y 7 orbitales f
Un nivel de energía puede estar integrado por mas de un orbital y no todos los niveles tienen todos los tipos de orbitales.
Se distribuyen de la siguiente manera
Cada orbital atómico tiene una energía característica, en una misma capa, la energía del orbital s es menor que la del p, que es menor que la del d y a su vez menor que la del f
Entonces para referirnos a un orbital de n átomo, lo nombramos dando el numero n (indicador de la capa a la que pertenece), la letra (indicador de la forma que tine) y la cantidad de electrones como:
En resumen, de todo lo visto nos lleva a poder escribir la configuración electrónica (CE) de un átomo la cual consiste en escribir como se encuentran distribuidos los electrones en un átomo o en un ion. Así, identificamos cuantos electrones hay en cada subnivel y en cada nivel.
Para escribir la CE también existen reglas que respetar, en este caso es una regla mnemotécnica que hay que memorizar la cual es la llamada regla de la diagonal