Estructura Electrónica de los Átomos

ORÍGENES DE LA TEORÍA CUÁNTICA

 

La teoría cuántica fue propuesta en primer lugar por Max Planck en 1900, para explicar la radiación de un cuerpo caliente. Hoy en día se sabe que la teoría cuántica es una teoría general que se aplica a todas las interaciones de la materia con la energía. Esta teoría se basa en distintos postulados.

 

1. Los átomos y las moléculas sólo pueden existir en ciertos estados, que se caracterizan por una cierta energía. Cuando un átomo o molécula cambia de estado, debe absorber o emitir la cantidad exacta para ir a dicho estado.
   
2. Cuando los átomos o moléculas absorben o emiten luz en el proceso de cambiar sus energías la longitud de onda de la luz está relacionada con el cambio de energía.
   
3. Los estados de energía, de átomos o moléculas se pueden describir por una serie de números llamados números cuánticos

 

MODELO ATÓMICO DE BOHR  

 

Niels Bohr propuso un modelo atómico basado en tres postulados:

1. En un átomo el electrón sólo puede tener ciertos estados de movimiento definidos y estacionarios, en cada uno de ellos tiene una energía fija y determinada.
   
2. En cualquiera de esos estados, el electrón se mueve describiendo órbitas circulares alrededor del núcleo. Sólo son posibles, aquellas órbitas en las que el momento angular del electrón en ellas es un multiplo entero de h/(2pi).
   
3. Un electrón puede saltar de una órbita a otra absorbiendo ( si va hacia una órbita más exterior) o emitiendo (en caso contrario) un cuanto de radiación electromagnética de energía igual a la diferencia existente entre los estados de partida y de llegada.

 

  NÚMEROS CUÁNTICOS Y NIVELES DE ENERGÍA.   

El número cuántico magnético m_l nos dice cómo está orientada la nube electrónica que rodea al núcleo. Toma cualquier valor entero desde -l , hasta +l pasando por cero. El spín s, es el número cuántico asociado al giro del electrón, alrededor de sí mismo. Los valores que toma son + (1/2), -(1/2).   

 

DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES EN LOS ÁTOMOS. Los e^- dentro del átomo se pueden distribuir en niveles principales, subniveles y orbitales. La manera de mostrar cómo se distribuyen los electrones en un átomo, es a través de la configuración electrónica. El orden en el que se van llenando los niveles es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. Pero este orden de llenado debe de cumplir la regla de Hund, que dice: " el orden de llenado en un subnivel es aquel en el que hay un máximo nº de orbitales semillenos. Los electrones de estos orbitales tienen los espines paralelos.

RESUMEN

Los átomos sólo pueden tener energías cuántizadas, es decir sus electrones sólo se pueden situar en ciertos niveles de energías. El modelo mecanocuántico del átomo describe a los electrones en términos de números cuánticos. Hay 4 de estos números, n, l, m_l,s. En un átomo no puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales. Conociendo el orden en el que se van llenando los subniveles, se pueden derivar las configuraciones electrónicas de los átomos.

 

PROBLEMAS

PROBLEMA N º 1.

Indique el nombre, el símbolo y la configuración electrónica de los elementos de números atómicos: 12 , 15 , 17 , 37. ¿Cuántos electrones desapareados tiene cada uno de esos elementos en su estado fundamental?

PROBLEMA N º2.

Ø Nombre los números cuánticos necesarios para caracterizar los electrones en los átomos. Indique su significado y posibles valores. Ø Conteste a las siguientes cuestiones relativas a un elemento con Z = 7 y A = 14: a) Número de protones neutrones y electrones. b) Configuración electrónica y número de electrones desapareados en su estado fundamental. c) Número máximo de electrones para los que ml = 0 , n = 2 , o l = 1.

PROBLEMA N º3.

Dos elementos A y B presentan números atómicos de 56 , y 16, respectivamente. Escriba su configuración electrónica, explique cuántos electrones desapareados presentan en su última capa y cuál de ellos tiene mayor radio atómico.

PROBLEMA N º4.

Escriba los números cuánticos de todos los electrones del elemento número 6.

PROBLEMA N º 5.

Indique el nombre, el símbolo y la configuración electrónica de los elementos de números atómicos: 12 , 15 , 17 , 37.