Teoría atómica: modelos de Dalton, Rutherford y Bohr, y tipos de enlace químico
Teoría atómica de Dalton
La teoría atómica de Dalton establece que los elementos están formados por átomos. Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en el resto de propiedades, mientras que los átomos de distintos elementos tienen diferentes masas y propiedades. Los compuestos se forman por la unión de átomos. En las reacciones químicas, los átomos no se crean ni se destruyen, solo se redistribuyen.
Modelo atómico de Thomson
Según este modelo, el átomo es una esfera de electricidad positiva que incluye electrones, tantos como sean necesarios para neutralizarla. Esto encaja bien con la existencia de iones positivos, que se forman al desprenderse electrones por choques entre los átomos.
Modelo atómico de Rutherford
Propone que la materia está vacía, que existe un núcleo donde se agrupan los protones, que en el núcleo hay partículas neutras y que los electrones deben moverse alrededor del núcleo.
Limitaciones del primer modelo
El primer modelo explica la estructura del átomo y tenía 2 limitaciones:
- Los electrones deberían emitir energía en forma de ondas electromagnéticas, obtenida de su energía cinética, y terminaría por agotarse tras un tiempo.
- Este modelo no es capaz de explicar las bandas discontinuas de absorción de los espectros atómicos, porque la energía de los electrones podía tomar cualquier valor en el átomo.
Isótopos
Los isótopos son átomos del mismo elemento que presentan distinto contenido en neutrones y distinto número atómico.
Ondas y radiación electromagnética
La onda propaga energía sin desplazamiento de materia. Las ondas electromagnéticas se desplazan incluso en el vacío y transmiten energía mediante un proceso distinto a la conducción y la convección, que se llama de tipo radiante.
La radiación electromagnética está formada por ondas que se mueven a la velocidad de la luz.
Magnitudes de una onda
- Longitud de onda: es la distancia entre 2 máximos o 2 mínimos sucesivos de una onda.
- Frecuencia: es el número de oscilaciones que pasan por cada punto en la unidad de tiempo.
- Periodo: es el tiempo que tarda la onda en recorrer una longitud de onda.
- Número de ondas: es el número de oscilaciones que hay en cada unidad de longitud.
El espectro electromagnético
El espectro electromagnético es el conjunto de las radiaciones electromagnéticas y no solo está formado por las ondas que percibimos sensorialmente, sino también por otras ondas llamadas microondas, infrarrojas, etc.
Espectros atómicos y modelo de Bohr
Los espectros atómicos sugerían la existencia de ciertos estados energéticos de los átomos, de manera que los electrones tendrían distintas energías según el nivel energético en el que se encontraran. El físico Niels Bohr propuso un nuevo modelo atómico que tenía en cuenta la existencia de estos niveles energéticos y solucionaba las limitaciones del modelo de Rutherford.
Para explicar los espectros atómicos, Bohr utilizó las ideas cuánticas de Planck y Einstein y supuso en su modelo que los electrones pueden pasar de un nivel energético a otro. Los electrones en el átomo se encuentran ocupando ciertos niveles energéticos de manera que, cuando todos ocupan los niveles de menor energía posible, se dice que están en el estado fundamental. Si los electrones toman la energía necesaria para pasar a otro nivel superior, se llama estado excitado.
A cada nivel energético se le da un número cuántico simbolizado por la letra n.
Distribución electrónica en los átomos
Cada subnivel admite un número distinto de electrones:
- En cada subnivel s caben 2 electrones.
- En cada subnivel p caben 6 electrones.
- En cada subnivel d caben 10 electrones.
- En cada subnivel f caben 14 electrones.
Segundo número cuántico
A cada subnivel energético le corresponde un segundo número cuántico: a los subniveles s les corresponde l = 0, a los p les corresponde l = 1, a los d les corresponde l = 2 y a los f les corresponde l = 3.
La distribución de electrones en los niveles de energía del átomo se llama configuración electrónica y se escriben los electrones que existen en cada uno de los subniveles energéticos del átomo.
Enlaces químicos
Enlace iónico
El enlace iónico se produce al unirse un elemento de carácter metálico (muy electropositivo) con uno no metálico (muy electronegativo), y ambos se transforman en iones. Las sustancias son sólidas y duras, forman redes cristalinas, su temperatura de fusión es elevada, su solubilidad es buena y su conductividad electrónica es nula.
Enlace covalente
El enlace covalente se produce al unirse 2 elementos de carácter no metálico. Este enlace es el resultado de la compartición de electrones entre átomos. Puede haber sustancias en estado gaseoso, líquido o sólido, sus temperaturas de fusión no son muy elevadas y la solubilidad es buena en disolventes de tipo orgánico. Algunas sustancias covalentes pueden formar redes.