Fundamentos de Química: Leyes, Reacciones y Evolución de Modelos Atómicos

Conceptos Fundamentales de Química

Mezclas y Sustancias Puras

Una mezcla es una sustancia formada por la unión de dos o más sustancias que no reaccionan entre sí.

Las sustancias puras se clasifican en:

• Elementos: No pueden descomponerse en otras sustancias puras más simples.
• Compuestos: Sí pueden descomponerse en sustancias más simples, pero mediante procesos químicos.

Reacciones Químicas

Una reacción química es el proceso por el cual una o varias sustancias iniciales, llamadas reactivos, se transforman en productos.

En toda reacción química, la masa total de los reactivos que reaccionan es igual a la masa total de los productos de la reacción (Ley de Conservación de la Masa).

Leyes Ponderales y Volumétricas

Ley de las Proporciones Definidas de Proust

La proporción entre masas en que dos o más elementos se combinan para formar un compuesto es siempre constante e independiente del proceso para formarlo.

Ley de las Proporciones Múltiples de Dalton

Cuando dos elementos se combinan entre sí para formar más de un compuesto, las masas de uno de ellos que se combina con la misma masa del otro están en una relación de números enteros sencillos.

Ley de Gay-Lussac de los Volúmenes de Combinación

Los volúmenes de las sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, guardan una relación de números enteros sencillos.

Ley de Raoult

La disminución de la presión de vapor de la disolución respecto a la masa del disolvente es directamente proporcional a la fracción molar del soluto.

Modelos Atómicos y la Estructura de la Materia

Modelo Atómico de Rutherford

Este modelo se basó en las características de los rayos canales, formados por partículas con carga positiva, donde la relación entre la carga y la masa es diferente según el gas empleado. Rutherford propuso un átomo con un núcleo central denso y electrones orbitando alrededor.

Modelo Atómico de Bohr

Las características principales del modelo de Bohr son:

• La energía del electrón dentro del átomo está cuantizada.
• El electrón se mueve siguiendo órbitas circulares alrededor del núcleo.
• Los niveles de energía permitidos al electrón son aquellos en los que su momento angular es un múltiplo entero de h/2π.
• Solo se absorbe o emite energía cuando un electrón pasa de un nivel de energía a otro.

Modelo Mecano-Cuántico Moderno

Dualidad Onda-Partícula de De Broglie

De Broglie propuso que las partículas materiales tienen propiedades ondulatorias y que toda partícula en movimiento lleva una onda asociada.

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

Este principio estableció que existe un límite en la precisión con la que se pueden determinar simultáneamente la posición y la cantidad de movimiento de una partícula.

Limitaciones de los Modelos Atómicos

Limitaciones del Modelo de Rutherford

Según Rutherford, los electrones se mueven en órbitas circulares y, por tanto, tienen aceleración normal. Sin embargo:

• Según los principios del electromagnetismo clásico, una carga eléctrica en movimiento debe emitir energía.
• El electrón pasaría por todas las órbitas posibles, describiendo una espiral cuyo centro estaría en el núcleo del átomo.
• Por tanto, la radiación emitida debería ser continua, pero los espectros atómicos de emisión son discontinuos.

Limitaciones del Modelo de Bohr

El modelo de Bohr también presentó limitaciones:

• Al aumentar la resolución de los espectrógrafos, se observó que algunas líneas del espectro se desdoblaban en dos (estructura fina).
• Al efectuar el espectro al mismo tiempo que se sometía la sustancia a un intenso campo magnético, se observó que algunas líneas espectrales se desdoblaban en varias (efecto Zeeman).

Nota Adicional

En la tabla periódica, el grupo se identifica por el número elevado y el período por el número grande.