Modelos Atómicos y Estructura de la Materia

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Modelos Atómicos

Modelo Atómico de Dalton

Aproximadamente en 1808, Dalton definió a los átomos como la unidad constitutiva de los elementos, retomando las ideas de los atomistas griegos. Las ideas básicas de su teoría, publicadas en 1808 y 1810, pueden resumirse en los siguientes puntos:

  • La materia está formada por partículas muy pequeñas para ser vistas, llamadas átomos.
  • Los átomos de un elemento son idénticos en todas sus propiedades, incluyendo el peso.
  • Diferentes elementos están formados por diferentes átomos.
  • Los compuestos químicos se forman de la combinación de átomos de dos o más elementos, en un átomo compuesto; o lo que es lo mismo, un compuesto químico es el resultado de la combinación de átomos de dos o más elementos en una proporción numérica simple.
  • Los átomos son indivisibles y conservan sus características durante las reacciones químicas.
  • En cualquier reacción química, los átomos se combinan en proporciones numéricas simples.
  • La separación de átomos y la unión se realiza en las reacciones químicas. En estas reacciones, ningún átomo se crea o destruye y ningún átomo de un elemento se convierte en un átomo de otro elemento.

A pesar de que la teoría de Dalton era errónea en varios aspectos, significó un avance cualitativo importante en el camino de la comprensión de la estructura de la materia. La aceptación del modelo de Dalton no fue inmediata; muchos científicos se resistieron durante años a reconocer la existencia de dichas partículas.

Además de sus postulados, Dalton empleó diferentes símbolos para representar los átomos y los átomos compuestos (moléculas). Sin embargo, Dalton no elaboró ninguna hipótesis acerca de la estructura de los átomos, y habría que esperar casi un siglo para que alguien expusiera una teoría acerca de la misma. Otras leyes que concordaban con la teoría de Dalton:

  • Ley de la Conservación de la Masa: La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma.
  • Ley de las Proporciones Definidas: Un compuesto puro siempre contiene los mismos elementos combinados en las mismas proporciones en masa.
  • Ley de las Proporciones Múltiples: Cuando dos elementos A y B forman más de un compuesto, las cantidades de A que se combinan en estos compuestos, con una cantidad fija de B, están en relación de números pequeños enteros.

Modelo Atómico de Thomson

La identificación por J.J. Thomson de unas partículas subatómicas cargadas negativamente, los electrones, a través del estudio de los rayos catódicos, y su posterior caracterización, le llevaron a proponer un modelo de átomo que explicara dichos resultados experimentales. Se trata del modelo conocido informalmente como el pudin de ciruelas, según el cual los electrones eran como 'ciruelas' negativas incrustadas en un 'pudin' de materia positiva.

Modelo Atómico de Rutherford

Rutherford, basándose en los resultados obtenidos en sus experimentos de bombardeo de láminas delgadas de metales, estableció el llamado modelo atómico de Rutherford o modelo atómico nuclear. El átomo está formado por dos partes: núcleo y corteza.

  • El núcleo es la parte central, de tamaño muy pequeño, donde se encuentra toda la carga positiva y, prácticamente, toda la masa del átomo. Esta carga positiva del núcleo, en la experiencia de la lámina de oro, es la responsable de la desviación de las partículas alfa (también con carga positiva).
  • La corteza es casi un espacio vacío, inmenso en relación con las dimensiones del núcleo. Eso explica que la mayor parte de las partículas alfa atraviesan la lámina de oro sin desviarse. Aquí se encuentran los electrones con masa muy pequeña y carga negativa. Como en un diminuto sistema solar, los electrones giran alrededor del núcleo, igual que los planetas alrededor del Sol. Los electrones están ligados al núcleo por la atracción eléctrica entre cargas de signo contrario.

Modelo Atómico de Bohr

En 1913 Bohr publicó una explicación teórica para el espectro atómico del hidrógeno. Basándose en las ideas previas de Max Planck, que en 1900 había elaborado una teoría sobre la discontinuidad de la energía (Teoría de los cuantos), Bohr supuso que el átomo solo puede tener ciertos niveles de energía definidos. Bohr establece así que los electrones solo pueden girar en ciertas órbitas de radios determinados. Estas órbitas son estacionarias; en ellas el electrón no emite energía: la energía cinética del electrón equilibra exactamente la atracción electrostática entre las cargas opuestas de núcleo y electrón. El electrón solo puede tomar así los valores de energía correspondientes a esas órbitas. Los saltos de los electrones desde niveles de mayor energía a otros de menor energía o viceversa suponen, respectivamente, una emisión o una absorción de energía electromagnética (fotones de luz). Sin embargo, el modelo atómico de Bohr también tuvo que ser abandonado al no poder explicar los espectros de átomos más complejos. La idea de que los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas definidas tuvo que ser desechada. Las nuevas ideas sobre el átomo están basadas en la mecánica cuántica, que el propio Bohr contribuyó a desarrollar.

Valencias de los Elementos Químicos

Alcalinos: Li-Litio (1), Na-Sodio (1), K-Potasio (1), Rb-Rubidio (1), Cs-Cesio (1), Fr-Francio (1)

Alcalinotérreos: Be-Berilio (2), Mg-Magnesio (2), Ca-Calcio (2), Sr-Estroncio (2), Ba-Bario (2), Ra-Radio (2)

Metales de transición: Ti-Titanio (3, 4), Cr-Cromo (2, 3, 6), Mn-Manganeso (2, 3, 4, 6, 7), Fe-Hierro (2, 3), Co-Cobalto (2, 3), Ni-Níquel (2, 3), Cu-Cobre (1, 2), Zn-Zinc (2), Pd-Paladio (2, 4), Ag-Plata (1), Cd-Cadmio (2), Pt-Platino (2, 4), Au-Oro (1, 3), Hg-Mercurio (1, 2)

Metales de transición férrea: U-Uranio (3, 4, 5, 6), Pu-Plutonio (3, 4, 5, 6)

Térreos o familia del Boro: B-Boro (1, 3), Al-Aluminio (3), Ga-Galio (3), In-Indio (3), Tl-Talio (3)

Familia del Carbono: C-Carbono (-4, 2, 4), Si-Silicio (4), Ge-Germanio (4), Sn-Estaño (2, 4), Pb-Plomo (2, 4)

Familia del Nitrógeno: N-Nitrógeno (-3, 3, 5), P-Fósforo (-3, 3, 5), As-Arsénico (-3, 3, 5), Sb-Antimonio (-3, 3, 5), Bi-Bismuto (3, 5)

Familia del Oxígeno: O-Oxígeno (-2), S-Azufre (-2, 2, 4, 6), Se-Selenio (-2, 2, 4, 6), Te-Teluro (-2, 2, 4, 6) , Po-Polonio (-2, 2, 4, 6)

Familia del Flúor: F-Flúor (-1), Cl-Cloro (-1, 1, 3, 5, 7), Br-Bromo (-1, 1, 3, 5, 7), I-Yodo (-1, 1, 3, 5, 7)

Estructura de Lewis

Dibujo

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