Descubriendo el Átomo: Modelos, Electrones y Propiedades Periódicas Esenciales

Modelos Atómicos y el Comportamiento del Electrón

El Modelo Atómico de Bohr: Órbitas Cuantizadas

El modelo atómico de Bohr fue un avance significativo en la comprensión de la estructura atómica. Sus postulados clave son:

1. El átomo consta de un núcleo (donde se encuentran los nucleones) y una corteza (donde los electrones giran en torno al núcleo en órbitas circulares, fijas, con una energía determinada y estacionarias).

2. La energía de cada órbita está cuantizada.

   • Las órbitas se denominan niveles de energía (n = 1, 2,…).
   • Si n = 1, el electrón se halla en el nivel de energía fundamental.
   • Los niveles n superiores serán niveles de energía excitados.
   • Las órbitas permitidas cumplen que el momento angular L del electrón es un múltiplo entero de h / 2π.
   • Es decir, el momento angular L está cuantizado.
   • Sus valores permitidos dependen del número cuántico n.

3. Los electrones pueden realizar saltos o transiciones entre niveles. En cada salto se absorbe o emite energía en forma de fotones (si un electrón absorbe energía, 'salta' a un nivel superior; y si 'salta' a una órbita o estado de energía inferior, emite energía).

   • La energía de los fotones absorbidos/emitidos es igual a la diferencia energética entre niveles (la radiación absorbida/emitida tiene una frecuencia fija).
   • Los fotones absorbidos/emitidos explican las rayas espectrales.

El Modelo Cuántico Moderno: La Nube de Carga y los Orbitales

El modelo atómico actual, basado en la mecánica cuántica, ofrece una descripción más precisa del electrón:

1. El electrón se considera una nube de carga negativa localizada alrededor del núcleo. Si pudiéramos fotografiar el electrón en millones de posiciones, al superponer las imágenes obtendríamos el modelo de la nube de carga.

2. El movimiento de los electrones se describe matemáticamente mediante una función de onda denominada ecuación de Schrödinger. La función no tiene sentido físico por sí misma, pero, al delimitar los parámetros que la definen (que son los números cuánticos), nos indica las zonas donde es más probable hallar el electrón alrededor del núcleo. Estas zonas son los orbitales atómicos.

3. Cada orbital tiene un valor de energía, una forma y un tamaño característicos.

Propiedades Atómicas Fundamentales

Las propiedades de los átomos son cruciales para entender su comportamiento químico:

• Radio Atómico (RA)

  Da una idea del tamaño del átomo, medido en picómetros (pm).

• Energía de Ionización (EI)

  La primera energía de ionización es la energía mínima que se ha de aportar para arrancar un electrón de un átomo aislado, neutro, en estado gaseoso y en su estado energético fundamental para formar el catión 1+, medida en kJ/mol.

• Afinidad Electrónica (AE)

  Es la energía implicada en que un átomo aislado y neutro en estado gaseoso acepte un electrón para formar un ion negativo, medida en kJ/mol.

• Electronegatividad (EN)

  Se define como la capacidad que tiene un átomo de un elemento para atraer hacia sí los pares de electrones compartidos en un enlace covalente.

Tendencias Periódicas y Estabilidad Atómica

Las propiedades atómicas varían de forma predecible en la tabla periódica:

• Tendencias en Grupo (Vertical)

  Al aumentar el número de niveles (n), los electrones externos están menos atraídos por el núcleo y experimentan mayor apantallamiento.

• Tendencias en Periodo (Horizontal)

  Al aumentar el número atómico (Z), no el número de niveles (n), los electrones externos, en la misma capa de valencia, están más atraídos por el núcleo con más protones.

Tendencia a Alcanzar la Configuración de Gas Noble (GN)

La estabilidad de los átomos está ligada a su tendencia a adquirir una configuración electrónica similar a la de un gas noble:

• Elementos con pocos electrones externos tienden a cederlos (menor Energía de Ionización).
• Elementos con muchos electrones externos tienden a captar electrones (Afinidad Electrónica favorable).
• Elementos con muchos electrones externos tienden a compartir electrones (Electronegatividad alta).