Introducción
Constituyentes
Modelos atómicos
Masa átomica Modelo actual
Nº cuánticos
Tema 1: LA ESTRUCTURA DE LA
Tema 1: LA ESTRUCTURA DE LA
MATERIA
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En la antigua Grecia, hace 2000 años, los filósofos ya dijeron que la materia estaba
constituida por
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Boyle en el siglo XVII: existen determinadas sustancias que combinándose entre si originan todas las demás de este
mundo
Elementos: sustancias que no podían descomponerse
en otros productos más sencillos por ningún
procedimiento, como el oxígeno, el hierro, el mercurio.
Compuestos: sustancias que podían descomponerse
en productos más sencillos por procedimientos diversos.
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Teoría atómica de Dalton (s. XIX): la materia está formada por agregación de diminutas partículas indivisibles, llamadas
átomos (la parte más pequeña que puede existir de un elemento) siendo todos los átomos de un mismo elemento idénticos.
Cada una de estas unidades materiales tiene una cierta capacidad para unirse con las de otro elemento, pero siempre por números enteros, pues estas unidades son indivisibles.
Moléculas de elementos: se forman por la unión de
átomos iguales.
Moléculas de compuestos: se forman por la unión de
átomos diferentes.
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Sin embargo, las experiencias realizadas a finales del siglo XIX y principios del XX, indican que el átomo no es una bola maciza indivisible, como imaginaba Dalton, sino que está formado
por otras partículas.
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Cuando los científicos del siglo XIX sometieron a los gases a una diferencia de potencial elevada y una presión suficientemente baja en un tubo
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Carga del electrón = - 1,602. 10 -19 C Masa del electrón = 9,109. 10 -31 Kg
Constituyentes básicos del átomo
Carga del protón = + 1,602. 10 -19 C Masa del protón = 1,672. 10 -27 Kg
(unas 1840 veces mayor que la del electrón)
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Lo electrones, según el, estarían incrustados en una masa esférica de densidad uniforme y carga positiva, de manera que el conjunto sea neutro y estable.
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En el interior del átomo debía de existir una gran fuerza eléctrica ejercida por una masa considerable para desviar las partículas. Y como solo unas pocas se desvían, esta fuerza eléctrica debía de estar situada en regiones muy pequeñas del espacio (núcleo).
Modelo Atómico de Rutherford. Núcleo atómico
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El átomo está formado por un núcleo y una corteza. - En el núcleo se alojan la carga positiva y casi la totalidad de la masa.
- La corteza está formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo según órbitas circulares.
El átomo es neutro porque el número de electrones es igual al de protones.
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Los electrones, según este modelo, se mueven en órbitas circulares y según los principios del electromagnetismo
clásico, cuando una carga eléctrica se mueve con movimiento acelerado, pierde energía en forma de radiación
electromagnética.
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El electrón se mueve alrededor del núcleo describiendo
órbitas circulares. Mientras un electrón no cambie de órbita, no se modifica su energía.
En el espacio que rodea al núcleo hay zonas permitidas llamadas niveles y otras que no lo son.
Las órbitas permitidas son aquellas en las que el producto de la longitud de la órbita (2π r) por la cantidad de
movimiento del electrón m·v (m = masa y v = velocidad del electrón), es un múltiplo entero de la constante de
Planck (n·h)
2π r. m v = n h
siendo
h = constante de Planck
n recibe los valores de los números naturales n = 1, 2, 3… y define los niveles numerados a partir del núcleo .
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Sólo se absorbe o emite energía cuando un electrón pasa de un nivel de energía a otro y se realiza mediante cuantos completos de valor h:
E2 -- E1 = ț·h donde E2 = energía del nivel final
E1 = energía del nivel inicial ț = frecuencia de la radiación
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No explicaba por qué la energía en las órbitas atómicas estaba cuantizada ni por qué algunas propiedades de los elementos se repetían periódicamente.
Además se encontraron algunos resultados experimentales, que no encajaban dentro de dicho modelo
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Introducción Constituyentes Modelos atómicos Masa átomica Modelo actual Nº cuánticos Masa atómica
El número atómico (Z) indica el número de protones del núcleo y determina el elemento de que se trata.
Como todo átomo es eléctricamente neutro, el nº de protones es igual al nº de electrones y ambos vienen dados por el número atómico
El número másico (A) indica el número de neutrones y protones que componen el núcleo.
Luego A = nº de neutrones + nº de protones
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Ejemplo: Si un elemento tiene de nº atómico 79 y nº
másico 197 podemos calcular su nº de neutrones, sin más que aplicar la fórmula:
Introducción Constituyentes Modelos atómicos Masa átomica Modelo actual Nº cuánticos Isótopos
Los átomos que forman un elemento no son iguales en todo, sino que puede haber átomos con las mismas propiedades
químicas pero diferente masa. A estos átomos se les
denominó isótopos.
La masa atómica que se determina experimentalmente es una media ponderada de la masa de sus isótopos.
La mayoría de los elementos se presenta en la naturaleza como mezcla de varios isótopos, en una proporción referida a número de átomos que suele expresarse como porcentaje.
Ejemplos:
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Aportaciones:
El físico alemán Sommerfeld quien sugirió que el electrón podía describir órbitas circulares y elípticas alrededor del núcleo en un mismo nivel energético. De este modo se
explicaba la existencia de líneas muy juntas.
A partir de la hipótesis que propuso Einstein acerca de que la luz además de comportamiento ondulatorio, también
presenta comportamiento corpuscular, el físico francés De Broglie propuso, que de igual modo que la luz, los electrones podrían presentar propiedades ondulatorias, además del
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Números cuánticos
Los números cuánticos describen el comportamiento de los electrones en el átomo.
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El número cuántico principal n designa el nivel de
energía.
Puede asumir cualquier valor entero positivo: 1, 2, 3… Cada valor designa un nivel.
El primer nivel es de menor energía y los siguientes cada vez más alejados del núcleo tienen energías mayores.
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Números cuánticos
El número cuántico orbital o secundario l: determina la
forma del orbital y la energía dentro de cada nivel. Toma los valores comprendidos entre 0 y n-1, ambos inclusive.
Cada valor de l designa un subnivel y a cada uno de ellos se le asigna una letra. Dichos subniveles reciben el nombre de
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El número cuántico orbital o secundario l:
Para l =0: la letra s. Hay un solo orbital s de forma esférica, cuyo tamaño depende del valor del número cuántico
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El número cuántico orbital o secundario l:
Para l = 1 la letra p. Hay 3 orbitales diferentes formados por dos lóbulos idénticos orientados según los tres ejes. La zona de unión coincide con el núcleo atómico. Los tres
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El número cuántico orbital o secundario l:
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El número cuántico orbital o secundario l:
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El número cuántico magnético ml: describe la
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El número cuántico del espín del electrón ms o s: nos
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Todos los valores de los números cuánticos que describen la posición de un electrón en un átomo deben tener al menos uno diferente, es decir no puede haber dos electrones que tengan los cuatro valores de los números cuánticos
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