Fundamentos de Estructura Atómica y Propiedades Periódicas

Modelos Atómicos y Espectros

Espectros Atómicos

Son un reflejo de la estructura interna de los átomos. Un modelo atómico, para ser aceptado, debe explicar la forma de los mismos. Los espectros atómicos de los átomos en estado gaseoso son discontinuos y cada elemento químico presenta un espectro diferente que sirve para identificarlos.

Modelo de Bohr

• Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares.
• No todas las órbitas son posibles para el electrón, solo aquellas cuyo momento angular sea múltiplo entero de h/2π (donde h es la constante de Planck).
• Cuando el electrón se encuentra en su órbita permitida, no irradia energía.
• El electrón puede saltar de una órbita a otra absorbiendo o emitiendo un fotón cuya energía es igual a la diferencia de energía entre las órbitas.

Principios Cuánticos Fundamentales

Principio de Dualidad Onda-Partícula

Las partículas constituyentes de la materia (como los electrones) tienen una naturaleza dual y pueden comportarse también como ondas (dualidad onda-corpúsculo de De Broglie).

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

No se pueden conocer simultáneamente con precisión absoluta la posición y el momento lineal (cantidad de movimiento) de una partícula.

Estructura Electrónica del Átomo

Orbital Atómico

Región del espacio alrededor del núcleo donde existe una alta probabilidad (generalmente del 90% o 95%) de encontrar al electrón.

Principio de Exclusión de Pauli

Dentro de un átomo, no puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos (n, l, m_l, m_s) iguales.

Regla de Hund (Principio de Máxima Multiplicidad)

Al llenar orbitales de igual energía (degenerados), los electrones se distribuyen ocupando el máximo número de orbitales posible, con sus espines paralelos (mismo espín), antes de empezar a aparearse.

Capa de Valencia y Estabilidad

La capa de valencia es el nivel energético más externo de un átomo que contiene electrones. Las configuraciones electrónicas más estables son aquellas que tienen la capa de valencia completa (como los gases nobles, regla del octeto) o un subnivel lleno o semilleno.

Propiedades Atómicas Periódicas

Radio Atómico y Volumen Atómico

El radio atómico se define como la mitad de la distancia que separa los núcleos de dos átomos del mismo elemento unidos por un enlace. El volumen atómico está relacionado con el radio.

Energía (o Potencial) de Ionización

Es la energía mínima que hay que suministrar a un átomo neutro, en estado fundamental y gaseoso, para arrancarle el electrón más débilmente retenido y convertirlo en un ion positivo (catión).

Electronegatividad

Es la medida de la tendencia que tiene un átomo de un elemento químico para atraer hacia sí el par de electrones compartido en un enlace covalente.

Enlace Químico y Estructura Molecular

Momento Dipolar

El momento dipolar de un enlace es un vector. Su módulo es el producto de la carga parcial (δ) en los átomos por la distancia (d) entre ellos (|μ| = δ * d). Se mide en Debyes (D). Su dirección es la de la línea que une los dos núcleos y su sentido va del átomo menos electronegativo (polo positivo) al más electronegativo (polo negativo).

Regla del Octeto

Según esta teoría, los átomos tienden a ganar, perder o compartir electrones para adquirir la configuración electrónica externa del gas noble más próximo en la tabla periódica, generalmente con ocho electrones en su capa de valencia (ns²np⁶), exceptuando los elementos próximos al Helio que tienden a adquirir la estructura 1s².

Hibridación sp³

Consiste en la combinación (hibridación) de un orbital s y tres orbitales p del mismo nivel energético para formar cuatro orbitales atómicos híbridos idénticos (llamados sp³). Estos orbitales híbridos tienen la misma forma y energía, y se orientan espacialmente formando ángulos de 109,5º entre sí, adoptando una geometría tetraédrica.