Principios de Estructura Atómica y Fenómenos Cuánticos

Modelo Atómico de Rutherford: Fallos Identificados

Primer Fallo

Según la teoría electromagnética, al girar el electrón alrededor del núcleo, emitiría radiación electromagnética, con lo que perdería energía. Si perdiese energía, disminuiría su velocidad, quedando descompensadas las fuerzas de atracción eléctrica y la fuerza centrífuga, precipitándose el electrón contra el núcleo. Esto no ocurre en la realidad. Estas fuerzas tienen que ser iguales para que el electrón se mantenga en la órbita. Si emite energía, pierde velocidad y, si pierde velocidad, caería el electrón al núcleo.

Segundo Fallo

Era incapaz de explicar los espectros discontinuos de absorción y de emisión de la materia. Estos dos fallos fueron corregidos por el modelo atómico de Bohr.

Modelo Atómico de Bohr: Postulados Clave

Primer Postulado

Corrige el fallo del modelo atómico de Rutherford y dice lo siguiente: El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares y estacionarias a velocidad constante y sin emitir energía.

Segundo Postulado

Corrige el segundo fallo del modelo atómico de Rutherford. Cuando un electrón absorbe energía, pasa a estar excitado, con lo que puede subir a un nivel más energético. Estos saltos a niveles energéticos superiores producen las rayas del espectro de absorción. Esa energía absorbida no puede ser cualquiera, sino que cumple la expresión E = h * f. Estos cuantos absorbidos pueden tomar valores que siempre tienen que ser múltiplos de una cantidad. Cuando el electrón está a un nivel de energía superior al que le corresponde, va a emitir esa energía en forma de cuanto, produciéndose las rayas del espectro de emisión al saltar al nivel inferior.

Efecto Fotoeléctrico

Es un fenómeno que se produce al incidir luz visible o ultravioleta sobre algunos metales o elementos parcialmente metálicos como el silicio. Este fenómeno consiste en que, al llegar a la superficie metálica fotones de determinada frecuencia, se produce por parte del metal una emisión de una corriente de electrones. La frecuencia mínima de la radiación para que se produzca este fenómeno se denomina frecuencia umbral.

Casos del Efecto Fotoeléctrico

• Caso 1: Si f es menor a Fo, no se produce nada.
• Caso 2: Si f = Fo, solo se arrancan electrones.
• Caso 3: Si f es mayor que Fo, se arrancan los electrones y se les comunica una energía cinética capaz de producir una corriente eléctrica.

En el efecto fotoeléctrico se va a producir la conservación de la energía.

Conceptos Clave en Química Cuántica

Números Cuánticos

Son números que determinan las características de un orbital:

• n (Número cuántico principal): Determina el tamaño y energía del orbital.
• l (Número cuántico secundario): Determina la forma y energía del orbital.
• ml (Número cuántico magnético): Determina la orientación del orbital.
• ms (Número cuántico de spin): Determina el sentido de giro del electrón.

Potencial de Ionización

Es la energía que hay que suministrar a un átomo en estado fundamental (sin tener electrones excitados) y gaseoso para arrancarle un electrón de la capa de valencia.

Afinidad Electrónica

Es la energía que se libera cuando un átomo en estado fundamental y gaseoso capta un electrón.

Electronegatividad

Es la fuerza con la que atrae un átomo al par de electrones compartidos en un enlace covalente.