Estructura Atómica
Espectros Atómicos
La luz emitida por el sol, al igual que la luz que atraviesa las gotas de lluvia para formar un arcoíris, puede descomponerse al pasar por un prisma. Esto nos permite distinguir los colores que forman el espectro continuo de la luz blanca. Si hacemos pasar la luz de una muestra de sodio por un prisma, veremos una línea amarilla, lo que se conoce como un espectro discontinuo.
El espectro atómico de emisión es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por un átomo que ha sido excitado, por ejemplo, por calor. Cada elemento químico presenta un espectro atómico discontinuo característico, diferente al de cualquier otro elemento.
La Energía Está Cuantizada
Cada línea del espectro corresponde a una frecuencia, es decir, a un valor concreto de energía. Esto significa que los átomos emiten o absorben valores de energía en forma de radiación electromagnética, llamados cuantos de energía.
Modelo Atómico de Bohr
Bohr postuló que:
- El electrón gira alrededor del núcleo en ciertas órbitas, sin absorber ni emitir energía. Estas órbitas se llaman estacionarias.
- En cada órbita, el electrón posee un valor determinado de energía, que es mayor cuanto más alejado está del núcleo.
- Cuando un electrón pasa de una órbita de mayor energía a otra de menor energía, emite radiación electromagnética, cuya energía es igual a la diferencia de energías entre las dos órbitas.
Según este modelo, el átomo consta de un núcleo cargado positivamente, alrededor del cual giran los electrones en órbitas estacionarias. Una aportación fundamental de Bohr fue introducir el concepto de niveles de energía en el átomo.
Modelo Atómico Actual
El modelo atómico actual, desarrollado por E. Schrödinger y W.K. Heisenberg, es un modelo cuántico que postula que cada nivel de energía puede tener subniveles. Así, el primer nivel (n=1) tiene un subnivel (s), el segundo nivel (n=2) tiene dos subniveles (s y p), y así sucesivamente. Los subniveles son s, p, d y f.
Orbitales Atómicos
El modelo actual demuestra que no es posible conocer la trayectoria exacta del electrón y que no tiene sentido el concepto clásico de órbita. Un orbital es la zona del espacio donde la probabilidad de encontrar al electrón es superior al 90%. Cada orbital puede albergar un máximo de dos electrones.
Existen cuatro tipos de orbitales:
- 1 orbital s
- 3 orbitales p
- 5 orbitales d
- 7 orbitales f
Configuración Electrónica
La configuración electrónica describe la distribución de los electrones en los diferentes orbitales de un átomo. Para escribir la configuración electrónica se siguen las siguientes reglas:
- El número de electrones del átomo (neutro) lo da el valor de Z (número atómico).
- Los electrones van ocupando los orbitales de menor a mayor energía, hasta completar el nivel.
- Para escribir la configuración se utiliza un número para los niveles y las letras de cada tipo de subnivel. El número de electrones presentes en cada subnivel se escribe en forma de superíndice.
Sustancias Puras
Salvo los gases nobles, todos los elementos están formados por agrupaciones de átomos. Una sustancia pura es un tipo de materia que no puede descomponerse en otras más simples por métodos físicos, aunque algunas se pueden descomponer por métodos químicos.
Las sustancias puras se clasifican en:
- Elementos: Tipo de sustancia pura formada por el mismo elemento químico. No se pueden descomponer en otras sustancias más simples.
- Compuestos: Sustancias puras formadas por más de un elemento químico distinto. Se pueden descomponer en sustancias más simples.
Enlace Químico
El enlace químico es la fuerza de atracción que mantiene unidos de forma estable a dos o más átomos. Los átomos se unen entre sí porque de esta forma disminuye su energía, siguiendo la tendencia general de los sistemas materiales a evolucionar de forma espontánea hacia un estado de mínima energía.
Estabilidad y Configuración Electrónica
Los gases nobles no reaccionan con otros átomos porque son estables. Esto se debe a que tienen su último nivel electrónico completo con 8 electrones (excepto el helio, que tiene 2). Otros átomos, como el berilio, el hidrógeno y el litio, tienden a alcanzar la configuración electrónica de los gases nobles para aumentar su estabilidad.
Teoría Electrónica del Enlace Químico
La teoría electrónica del enlace químico establece que los átomos de cualquier elemento químico tienen tendencia a alcanzar la configuración electrónica del gas noble más próximo, lo que les confiere máxima estabilidad. Según los principios de la teoría de Lewis:
- En algunos casos, los electrones se transfieren de un átomo a otro. Así, dichos átomos alcanzan la configuración electrónica de un gas noble.
- En otros casos, la posibilidad para alcanzar la configuración electrónica estable es compartir uno o más electrones de la capa de valencia.
Los átomos ceden (metales) o comparten (no metales) los electrones de su última capa necesarios para completarla con 8 electrones, siguiendo la regla del octeto.
Tipos de Enlace Químico
Las fuerzas que mantienen unidos a los átomos tienen naturaleza electrostática, es decir, son fuerzas atractivas entre cargas de distinto signo. Existen tres tipos principales de enlace químico:
- Enlace covalente: Basado en la compartición de electrones de la capa de valencia. Los electrones compartidos atraen a los núcleos de los átomos, quedando estos últimos unidos entre sí. Es característico de los no metales.
- Enlace iónico: Basado en la transferencia de electrones entre dos átomos, lo que conlleva la formación de iones positivos y negativos que se atraen mediante fuerzas electrostáticas. Es característico de la unión entre un metal y un no metal.
- Enlace metálico: Característico de los metales.