Fundamentos de Química: Espectros Atómicos, Modelos Cuánticos y Propiedades Periódicas

Representación Simplificada de la Tabla Periódica por Grupos y Periodos

A continuación, se presenta una representación esquemática de los elementos químicos, organizados por grupos (columnas numeradas del 1 al 18) y periodos (filas numeradas del 1 al 7). Los colores indican posibles clasificaciones o propiedades de los elementos.

            1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
        1 H                                                               He
        2 Li Be                                                 B  C   N  O  F   Ne
        3 NaMg                                                 Al Si   P  S  Cl  Ar 
        4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe CoNiCuZnGa Ge As  Se  Br Kr
        5 Rb Sr                                                In  Sn  Sb Te  I   Xe 
        6 Cs Ba                                                Tl  Pb  Bi Po At Rn
        7 Fr Ra
    

Conceptos Fundamentales de Química

Espectros de Radiación

El espectro de una radiación es el conjunto de las radiaciones simples que la forman.

• Espectro de Emisión: Se produce cuando se recoge la radiación emitida por una sustancia. Se distingue entre espectro continuo y espectro discontinuo.
• Espectro de Absorción de los Átomos: Ocurre cuando una sustancia absorbe ciertas radiaciones del espectro luminoso que la atraviesa.

Teoría Cuántica de la Luz de Planck

Max Planck postuló que:

• Cuando un cuerpo se somete a una temperatura elevada, emite energía de forma discontinua como radiación electromagnética.
• La radiación electromagnética consiste en una serie de paquetes de energía denominados fotones de radiación.
• La energía de una radiación es la energía de cada uno de sus fotones: E = hν, donde h = 6.62 × 10⁻³⁴ J·s (constante de Planck) y ν es la frecuencia de la radiación.
• La intensidad de una radiación está determinada por el número de fotones que la integran.

Modelo Atómico de Bohr

Niels Bohr estableció un modelo que explicaba los espectros atómicos y la cuantificación de la energía enunciada por Planck.

• Los átomos están formados por un núcleo donde se encuentran los protones, y los electrones giran describiendo órbitas circulares y estables. En estas órbitas, el electrón no emite energía.
• No todas las órbitas están permitidas. Para un electrón, solo están permitidas las órbitas cuyo radio cumple: r = a · n².
• El electrón tiene una energía cuyo valor viene determinado por la expresión: E = -b / n².
  • Donde a y b son constantes propias de cada elemento.
  • n es un número que toma valores enteros (1, 2, 3...), conocido como número cuántico principal.

El Modelo Mecanocuántico del Átomo

Este modelo se basa en principios fundamentales que describen el comportamiento de las partículas subatómicas:

Principio de Dualidad Onda-Corpúsculo (Louis-Victor de Broglie)

Este principio establece que toda partícula en movimiento lleva asociada una onda.

Principio de Incertidumbre (Werner Heisenberg)

Este principio afirma que es imposible conocer simultáneamente y con exactitud la posición y el momento lineal de un electrón.

La ecuación de Schrödinger establece una función matemática (función de onda) que permite conocer la probabilidad de encontrar al electrón en una determinada región del espacio, definiendo así los orbitales atómicos.

Propiedades Periódicas de los Elementos Químicos

Las propiedades periódicas de los elementos químicos son aquellas que podemos estudiar en relación con el lugar que ocupan en el sistema periódico.

Energía de Ionización

Es la energía necesaria para arrancar el primer electrón de un átomo neutro en estado gaseoso y en su estado fundamental.

Afinidad Electrónica

Es la mínima energía que desprende un átomo en estado gaseoso cuando capta un electrón.

Electronegatividad

Mide la tendencia que tiene un átomo a atraer sobre sí el par de electrones de un enlace químico.