Modificaciones al Modelo Atómico de Bohr
En 1915, Sommerfeld sugirió que el electrón podía describir órbitas circulares y elípticas alrededor del núcleo en un mismo nivel energético. Así se explicaba la existencia de líneas muy juntas observadas con espectrógrafos más precisos. Propuso que la energía del electrón depende de dos números cuánticos: el número cuántico principal, n, y otro definido por la excentricidad de la órbita. Este nuevo número cuántico recibió el nombre de número cuántico orbital o secundario, y se designó por l. Sus valores dependen del número cuántico principal del nivel que ocupa el electrón, de manera que puede tomar todos los valores enteros comprendidos entre 0 y n-1.
El efecto Zeeman obligó a involucrar un tercer número cuántico, al que se llamó número cuántico magnético, ml, definido por las orientaciones de la órbita del electrón en el espacio.
Otras dos personas propusieron la rotación del electrón sobre sí mismo, que definiría un cuarto número cuántico, el número cuántico de espín, ms.
Dualidad Onda-Corpúsculo
Einstein puso en cuestión la teoría clásica de la luz con su hipótesis acerca de que, además de comportamiento ondulatorio, la luz también presenta comportamiento corpuscular. A partir de esta hipótesis, De Broglie propuso que, de igual modo que la luz, los electrones podrían presentar propiedades ondulatorias, además del comportamiento corpuscular reconocido tradicionalmente. Cualquier partícula de masa m y velocidad v debe considerarse asociada a una onda cuya longitud de onda (λ) viene dada por la expresión λ = h/mv.
Principio de Incertidumbre
La nueva concepción del electrón, como partícula y onda, abrió el debate sobre una cuestión que, hasta entonces, había sido indiscutible: la posición del electrón. De la misma forma que carece de sentido hablar de la posición de una onda, por tratarse de una perturbación que se extiende en el espacio, es igualmente incorrecto referirse a la posición del electrón, ya que está asociado a una onda. Si queremos ver un electrón para determinar su posición, hay que iluminarlo con alguna forma de luz. Dado que la energía de los fotones es similar a la de los electrones, la interacción entre ambos perturba considerablemente el movimiento del electrón. Al no poder definirse al electrón en el átomo como una partícula que describe una trayectoria precisa alrededor del núcleo, debemos admitir una inexactitud inherente en la determinación de su posición. De esta forma surge el concepto de orbital en sustitución del de órbita. Orbital atómico es la región del espacio alrededor del núcleo en la que existe gran probabilidad de encontrar un electrón con una energía determinada.
Reglas de Configuración Electrónica
Regla de la Construcción
La configuración electrónica fundamental se obtiene colocando los electrones uno a uno en los orbitales disponibles del átomo en orden creciente de energía.
Principio de Exclusión de Pauli
Dos electrones de un mismo átomo no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales.
Regla de la Máxima Multiplicidad de Hund
Cuando varios electrones ocupan orbitales degenerados, de la misma energía, lo harán en orbitales diferentes y con espines paralelos (electrones desapareados), mientras sea posible.
Las sustancias paramagnéticas son atraídas por un imán. Si los electrones se encuentran desapareados, presentan el mismo espín y, por lo tanto, un campo magnético neto que, al interactuar con el campo magnético del imán, provoca la fuerza de atracción o paramagnetismo. Las sustancias diamagnéticas no son atraídas por un imán o bien son repelidas ligeramente. Si los electrones se encuentran apareados, presentan espines opuestos, y por lo tanto no existe un campo magnético neto. Se da entonces el fenómeno del diamagnetismo.
Kernel
Los elementos de un mismo periodo, cada uno posee un electrón de valencia más que el anterior. Este electrón recibe el nombre de electrón diferenciador y es el responsable de la diferencia entre las propiedades de elementos correlativos en un periodo. Grupo 1: alcalinos; 2 = alcalinotérreos; 16 = calcógenos; 17 = halógenos; 18 = gases nobles.
Radio Iónico
Cationes
Son de menor tamaño que los átomos de los que proceden. El menor número de electrones respecto del átomo neutro da lugar a un menor apantallamiento y, por lo tanto, el electrón más externo del catión está sujeto a una carga nuclear efectiva mayor. El radio del catión es menor que el del átomo neutro, ya que el electrón más externo está sujeto a una atracción nuclear más intensa.
Aniones
Son de mayor tamaño que los átomos respectivos. El anión está constituido por mayor número de electrones que el átomo neutro, por lo que su apantallamiento sobre su electrón más externo es mayor; como la carga nuclear es la misma en ambos, la carga nuclear efectiva sobre el electrón más externo es menor en el anión que en su átomo correspondiente. El radio del anión es mayor que el del átomo neutro.
Radio Atómico
Es la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos iguales enlazados entre sí.