Estructura Atómica, Enlaces Químicos y Evolución de la Tabla Periódica

El Modelo Atómico de Bohr y la Estructura Electrónica

Niels Bohr presentó un modelo atómico para el hidrógeno que explicaba la estructura de la corteza electrónica y justificaba el espectro atómico de dicho elemento. Este modelo se basaba en tres postulados fundamentales:

• El electrón gira en torno al núcleo en órbitas circulares de energía fija.
• Solo existen órbitas en las que los electrones tienen valores de energía determinados. Estas órbitas se llaman niveles de energía.
• Cuando el electrón pasa de un nivel a otro inferior, la diferencia de energía se emite como luz.

Niveles y Subniveles Electrónicos

A medida que se usaron equipos espectrales de mayor resolución, algunas rayas que parecían sencillas se desdoblaron. Esto, unido a la mala predicción de Bohr para átomos polielectrónicos, hizo que Arnold Sommerfeld propusiera una ampliación del modelo atómico de su maestro. Sommerfeld supuso que cada nivel de energía estaba subdividido en subniveles (tantos como indicaba su número cuántico principal).

La configuración electrónica es la ordenación de los electrones en los distintos niveles y subniveles de la corteza en orden creciente de energía.

Formación de Iones

• Cuando un átomo gana electrones se convierte en un ion negativo o anión, con tantas cargas negativas como electrones ganó.
• Cuando un átomo pierde electrones se convierte en un ion positivo o catión, con tantas cargas positivas como electrones cedió.

Evolución Histórica de la Tabla Periódica

La clasificación de los elementos ha sido un proceso evolutivo:

Primeros Intentos de Clasificación

• Jöns Jacob Berzelius adoptó el primer esquema de clasificación en 1813, dividiendo los elementos en metales y no metales.
• John Newlands enunció la Ley de las Octavas: "Si se colocan todos los elementos en orden creciente de masas atómicas, después de cada siete elementos habrá un octavo cuyas propiedades son semejantes a las del primero".
• Lothar Meyer puso en evidencia una cierta periodicidad en el volumen atómico.

Desarrollo de la Tabla Moderna

• Simultáneamente, Dmitri Mendeléyev presentó una tabla periódica en la que clasificaba los elementos por sus masas atómicas crecientes. Aparecían ordenados en la vertical elementos de propiedades químicas semejantes (familias), y además, dejó huecos para los elementos sin descubrir.
• Henry Moseley propuso ordenar los elementos por su número atómico (Z) creciente.
• Alfred Werner y Frederick Parreth propusieron el sistema periódico actual, denominado el sistema periódico largo.

Propiedades de los Compuestos y Materiales

Propiedades de los Compuestos Iónicos

• Son sólidos a temperatura ambiente.
• Forman redes cristalinas y cristales, y nunca moléculas individuales.
• Son solubles en agua.
• Conducen la electricidad fundidos o disueltos.
• Poseen una gran dureza y son quebradizos.
• Presentan altas temperaturas de fusión y ebullición.

Propiedades de las Sustancias Moleculares

• Están constituidas por moléculas.
• Como las fuerzas intermoleculares son débiles, la mayoría de las sustancias son gaseosas o líquidas (las sólidas serían blandas).
• Presentan bajas temperaturas de fusión y ebullición.
• No conducen corriente eléctrica.
• Son poco solubles en $\text{H}_2\text{O}$.

Propiedades de los Cristales Covalentes

• Son sólidos constituidos por átomos que se unen mediante enlaces covalentes en las tres direcciones del espacio.
• Son insolubles en cualquier disolvente.
• No conducen electricidad (salvo el grafito).
• Son muy duros y también frágiles.
• Presentan elevadas temperaturas de fusión y ebullición.

Propiedades de los Metales

• Son sólidos a temperatura ambiente porque forman redes metálicas (salvo el mercurio ($\text{Hg}$), que es un líquido).
• Tienen brillo metálico.
• Conducen el calor y la electricidad debido a la movilidad del electrón deslocalizado.
• Son insolubles en $\text{H}_2\text{O}$.
• Son dúctiles y maleables.
• Son blandos y tenaces.
• Presentan temperaturas de fusión y ebullición de moderadas a altas (de $-39 \text{°C}$ a $3400 \text{°C}$).
• Tienen densidades elevadas.