Evolución de los Modelos Atómicos
Max Planck y el Efecto Fotoeléctrico
Max Planck propuso que los cuerpos emiten y absorben energía en forma de paquetes discretos llamados cuantos. La energía de cada cuanto es proporcional a la frecuencia de la radiación electromagnética asociada, según la ecuación E0 = hv.
Heinrich Hertz observó que al iluminar dos electrodos metálicos con luz ultravioleta, se producía una descarga eléctrica entre ellos. Este fenómeno se conoce como efecto fotoeléctrico y se debe a la emisión de electrones por parte de los metales cuando son expuestos a radiación de longitud de onda corta.
Modelo de Bohr
- Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas circulares específicas, donde no pierden energía (órbitas estacionarias).
- Solo se permiten las órbitas cuya energía adopta valores discretos, llamados niveles de energía.
- Cuanto más alejado esté un nivel del núcleo, mayor será su energía.
- Un electrón puede saltar de un nivel de mayor energía a uno de menor energía, emitiendo el exceso de energía en forma de radiación.
El modelo de Bohr solo explicaba el espectro del hidrógeno. Cuando se construyeron espectroscopios de mayor resolución, se descubrió que los espectros estaban compuestos por líneas más pequeñas.
Contribuciones de Sommerfield, Zeeman y Heisenberg
- Arnold Sommerfield: Las órbitas pueden ser elípticas.
- Pieter Zeeman: Las líneas espectrales se desdoblan bajo la influencia de un campo magnético, lo que indica que las órbitas pueden tener diferentes orientaciones espaciales.
- Principio de Incertidumbre de Heisenberg: Es imposible conocer simultáneamente la posición y la velocidad de un electrón con precisión arbitraria.
Orbitales y Principios de Pauli y Hund
Un orbital es una región del espacio donde es más probable encontrar un electrón.
El principio de Pauli establece que no puede haber dos electrones en un átomo con los cuatro números cuánticos iguales.
El principio de Hund establece que los electrones se disponen en orbitales de la misma energía con sus espines paralelos, maximizando la multiplicidad de espín.
Enlace Químico
Ley Periódica
Johann Döbereiner: Agrupó elementos en tríadas, con la masa del elemento central como promedio de las otras dos.
John Newlands: Organizó los elementos en columnas verticales de siete, conocidas como”octava”.
Dmitri Mendeleiev: Ordenó los elementos en orden creciente de masa atómica, dejando espacios para elementos aún no descubiertos y prediciendo sus propiedades.
La ley periódica de Mendeleiev establece que las propiedades físicas y químicas de un elemento y sus compuestos son funciones periódicas de su masa atómica.
Energía de Ionización, Afinidad Electrónica y Electronegatividad
- Energía de ionización: Energía necesaria para eliminar el electrón más externo de un átomo gaseoso.
- Afinidad electrónica: Variación de energía cuando un átomo gaseoso neutro gana un electrón.
- Electronegatividad: Tendencia de un átomo a atraer electrones hacia sí mismo.
Tipos de Enlaces Químicos
Enlace Iónico
Se forma entre un metal y un no metal. Los átomos metálicos pierden electrones, formando cationes, mientras que los átomos no metálicos ganan electrones, formando aniones. Los iones se atraen electrostáticamente, formando compuestos iónicos.
Propiedades:
- Sólidos cristalinos a temperatura ambiente.
- Altos puntos de fusión y ebullición.
- Duros y frágiles.
- Solubles en disolventes polares.
- Conducen la electricidad en disolución.
Enlace Covalente
Se forma entre dos no metales. Los átomos comparten electrones para formar pares de electrones compartidos, que se localizan en orbitales moleculares.
Propiedades:
- Gases, líquidos o sólidos a temperatura y presión ordinarias.
- Bajos puntos de fusión y ebullición.
- No conducen la electricidad.
Enlace Metálico
Se forma entre átomos metálicos. Los átomos metálicos pierden sus electrones de valencia, que se mueven libremente en una”nub” de electrones. Los iones metálicos positivos se mantienen unidos por la atracción electrostática hacia la nube de electrones.
Propiedades:
- Sólidos metálicos (excepto el mercurio).
- Altas densidades y puntos de fusión y ebullición.
- Brillo metálico.
- Dúctiles y maleables.
- Conductores de electricidad y calor.
- Insolubles en disolventes ordinarios.
Ejemplos de Compuestos
- Diamante: Enlace covalente cristalino, el más duro.
- Grafito: Enlace covalente cristalino, laminado y conductor de la electricidad.
- Sílice: Enlace covalente cristalino, alta temperatura de fusión.