estructura de los modelos atómicos

ESTRUCTURA Y MODELOS ATOMICOS

SEGUNDA PARCIAL QUIMICA I

ING. ARMIDA FIGUEROA CHAVEZ

ESTRUCTURA Y MODELOS ATOMICOS

LOS CIMIENTOS DE LA TEORIA ATOMICA SE REMONTAN, POR LO
MENOS, AL TIEMPO DE LOS ANTIGUOS GRIEGOS.
ESTOS PLANTEARON AL PARECER UNA PREGUNTA: ¿ PUEDE LA
MATERIA SER DIVIDIDA EN PORCIONES PEQUEÑAS Y LUEGO EN
OTRAS MAS PEQUEÑAS, O ESTA COMPUESTA POR ALGUN TIPO DE
PARTICULA QUE YA NO PUEDE SER DIVIDIDA?

LEUCIPO Y DEMOCRITO Y POSTERIORMENTE EPICURO, CONCIBIERON
Y ADMITIERON QUE LA MATERIA NO ERA CONTINUA Y ESTABA
CONSTITUIDA POR PARTICULAS PEQUEÑISIMAS, INVISIBLES E
INDIVISIBLES, A LAS CUALES LLAMARON ATOMOS, QUE SE
ENCUENTRAN SEPARADOS UNOS DE OTROS POR CONSIDERABLES
ESPACIOS VACIOS Y DOTADOS DE CONSTANTE MOVIMIENTO.

ROBERT BOYLE LO ESTABLECE EN UNO DE LOS PRIMEROS LIBROS
IMPORTANTES SOBRE LA QUIMICA “ LA MATERIA QUE CONSTITUYE EL
UNIVERSO ESTA EN REALIDAD DIVIDIDA EN PEQUEÑAS PARTICULAS
DE TAMAÑOS Y FORMAS DIFERENTES.

LAVOISIER Y JOSEPH PROUST RETOMARON LAS IDEAS FILOSOFICAS
GRIEGAS Y EXPLICAN CON HECHOS EXPERIMENTALES, LA
CONSTITUCION DE LA MATERIA, LLEGANDO A ESTABLECER DOS
LEYES FUNDAMENTALES LA LEY DE LA CONSERVACION DE LA
MATERIA Y LAS LEY DE LAS PROPORCIONES CONSTANTES.

LA PRIMERA ESTABLECE QUE LA MATERIA NO SE CREA NI SE
DESTRUYE SOLO SE TRANSFORMA. LA SEGUNDA ENUNCIA QUE
MUESTRAS DIFERENTES DE UNA MISMA SUSTANCIA CONTIENEN
LOS MISMOS ELEMENTOS EN PROPORCIONES IGUALES.

JOHN DALTON EN 1803 OBSERVA QUE VARIOS TIPOS DE MATERIA,
POR EJEMPLO AGUA, PODRIA SEPARARSE EN SUSTANCIAS MAS
SIMPLES; EN ESTE CASO EN HIDROGENO Y OXIGENO, A LOS QUE
LLAMO SUSTANCIAS ELEMENTALES O ELEMENTOS, PUESTO QUE
YA NO SE PODIAN SEPARAR EN OTRAS MAS SIMPLES.
ESTABLECE LA PRIMERA TEORIA DEL ATOMO BAJO LOS SIGUIENETS
POSTULADOS.
1. TODO ELEMENTO ESTA CONSTITUIDO DE PARTICULAS
PEQUEÑISIMAS LLAMADAS ATOMOS.
2. LOS ATOMOS DE UN MISMO ELEMENTO SON IGUALES EN MASA Y
TAMAÑO.
3. LOS ATOMOS DE DIFERENTES ELEMENTOS TIENEN MASA Y
TAMAÑO DISTINTOS.
4. EL ATOMO NO SE PUEDE CREAR NI DESTRUIR EN UNA REACCION
QUIMICA,
5. LOS ATOMOS DE DIFERENTES ELEMENTOS SE COMBINAN PARA
FORMAR COMPUESTOS Y LO HACEN EN RELACIONES NUMERICAS
SENCILLAS DE UNO Y OTRO ATOMO.

6. DOS O MAS ATOMOS DE DIFERENTES ELEMENTOS PUEDEN
COMBINARSE EN RELACIONES DISTINTAS PARA FORMAR MAS DE UN
TIPO DE COMPUESTOS.

ESTA TEORIA FUE ACEPTADA EN SU EPOCA, CON LAS
INVESTIGACIONES LLEVADAS A CABO DESPUES DE ESA EPOCA SE
HA DEMOSTRADO QUE:
1. NO TODOS LOS ATOMOS DE ELEMENTOS IGUALES TIENEN LA MISMA
MASA, COMO SUCEDE CON LOS ISOTOPOS.
2. EL ATOMO ESTA CONSTITUIDO DE PARTICULAS SUBATOMICAS
(ELECTRONES, PROTONES Y NEUTRONES).
3. BAJO CIERTAS CONDICIONES, UN ATOMO DE UN ELEMENTO SE
PUEDE CONVERTIR EN OTRO ATOMO DE UN ELEMENTO DIFERENTE,
COMO SUCEDE CON LOS ELEMENTOS RADIACTIVOS.

EN 1897 JOHN THOMSON DESCUBRIO EN LOS TUBOS DE RAYOS
CATODICOS PARTICULAS DE ELECTRICIDAD NEGATIVAS A LOS QUE
LLAMO ELECTRONES. PARA TAL EFECTO UTILIZO UN TUBO DE
CROOKES, BAJO LAS SIGUIENTES CONDICIONES:
DENTRO DE UN TUBO COMPLETAMENTE CERRADO Y CASI AL VACIO
SE ENCONTRABAN DOS ELECTRODOS, EL ANODO (+) Y EL CATODO (-
), AMBOS CONECTADOS A UNA FUENTE DE ALTO VOLTAJE.

AL PASO DE LA CORRIENTE DE ALTO VOLTAJE SE LIBERA UN FLUJO
DE ELETCRONES EN LINEA RECTA DEL POLO NEGATIVO O CATODO
AL POLO POSITIVO O ANODO. ES POR ESO QUE SE LLAMO TUBO DE
RAYOS CATODICOS AL TUBO DE CROOKES.

THOMSON CON SU EXPERIMENTO REFERENTE A LOS RAYOS CATODICOS
CONCLUYE QUE:
1. LOS RAYOS CATODICOS SON PARTICULAS QUE CONTIENEN MASA Y
CARGA.
2. SON UNIVERSALES YA QUE SE ENCUENTRAN EN TODAS LAS
SUSTANCIAS.
3. SE LES CONOCE CON EL NOMBRE DE ELECTRONES

CON LA EXISTENCIA DEL ELECTRON SUGIRIO UN NUEVO MODELO DE
ATOMO.
CONSTITUIDO POR UNA ESFERA MATERIAL, PERO DE CARGA
ELECTRICA POSITIVA, DENTRO DE LA CUAL SE ENCONTRABAN
EMBEBIDOS LOS ELECTRONES NECESARIOS PARA NEUTRALIZAR
DICHA CARGA Y DISTRIBUIDOS EN UNA ORDENACION QUE DEPENDIA
DEL ELEMENTO CORRESPONDIENTE.

- - CARGA
- POSITIVA
- - - ELECTRONES

- - -

A LAS PARTICULAS DE LOS RAYOS CATODICOS THOMSON LAS
LLAMO ELECTRONES, PALABRA DE ORIGEN GRIEGO QUE SIGNIFICA
AMBAR EN REFERENCIA AL PRIMER EXPERIMENTO
ELECTROMAGNETICO REALIZADO EN EL MUNDO, DONDE SE UTILIZO
DOS TROZOS DE AMBAR GRIS.

EN 1913 ROBERT MILLIKAN DISEÑA UN APARATO PARA DETERMINAR
LA CARGA DEL ELECTRON. EL VALOR ENCONTRADO FUE DE 1.60219
X 10-19 COULOMBS; SE LE REPRESENTA POR EL SIMBOLO e-
EN 1886 EL FISICO ALEMAN EUGEN GOLDSTEIN, EXPERIMENTANDO CON
TUBOS DE DESCARGA, EMPLEO UN CATODO CON ALGUNAS
PERFORACIONES Y OBSERVA QUE AL PRODUCIRSE LOS RAYOS
CATODICOS, SE ORIGINABA UNA ILUMINACION EN EL ESPACIO SITUADO
DETRÁS DEL CATODO, LAS RADIACIONES PRODUCIDAS SE ALEJABAN
DEL ANODO. Y LOS LLAMO RAYOS CANALES O POSITIVOS

EN 1910 LOS CIENTIFICOS WILHELM WEIN Y J.J. THOMSON
REALIZAN ESTUDIOS SIMILARES PARA DESCUBRIR AL ELECTRON
Y CONCLUYEN QUE:

1. LOS RAYOS CANALES SON PARTICULAS CON CARGA ELECTRICA
POSITIVA Y LLAMARON PROTONES A ESTAS PARTICULAS
2. EL VALOR DE SU CARGA ELECTRICA ES DE 1.602 X 10-19 C.
3. POSEEN UNA MASA DE 1.673 X 10-24 G.
4. SON PARTE FUNDAMENTAL DEL ÁTOMO

EN 1895 WILHELM ROENTGEN, OBSERVA EN UN TUBO CATODICO EN
UNA PIEZA OBSCURA UNA INCANDESCENCIA SOBRE UNA PANTALLA
FLUORESCENTE COLOCADA A CIERTA DISTANCIA DEL TUBO,
PROVOCADA POR UN TIPO DE RADIACION DE ALTA ENERGIA Y MUY
PENETRANTE CAPAZ DE PASAR A TRAVES DE MADERA, PAPEL E
INCLUSO TEJIDO HUMANO, PERO DIFICILMENTE A TRAVES DE LOS
METALES Y LOS HUESOS. LES DIO EL NOMBRE DE RAYOS X.

LAS CARACTERISTICAS DE LOS RAYOS X FUERON LAS SIGUIENTES:

1. ENNEGRECEN LAS PLACAS FOTOGRAFICAS
2. IONIZAN A LOS GASES, HACIENDOLOS CONDUCTORES DE LA
ELECTRICIDAD
3. CARECEN DE CARGA, PUES NO SE DESVÍAN AL PASAR POR UN
CAMPO ELECTROMAGNETICO.

EN 1896 H, BECQUEREL, CONOCIENDO QUE LOS RAYOS X SON
PRODUCIDOS POR EL CHOQUE DE LOS RAYOS CATODICOS CON EL
VIDRIO DEL TUBO DE DESCARGA, PENSO QUE LA FLUORESCENCIA
PRESENTADA POR ALGUNAS SUSTANCIAS AL SER EXPUESTAS A LA LUZ
SOLAR TAMBIEN PODRIAN PRODUCIR RAYOS X
BECQUEREL UTILIZO UNA SAL DE URANIO, LLEGANDO A DESCUBRIR
ACCIDENTALMENTE LA RADIACTIVIDAD.

RADIACTIVIDAD: LA PROPIEDAD DE DESINTEGRACION
ESPONTANEA QUE TIENEN CIERTAS SUSTANCIAS, EMITIENDO TRES
TIPOS DE RADIACIONES CONOCIDAS COMO RAYOS ALFA, BETA Y
GAMMA.

MARY CURIE Y SU ESPOSO PIERRE, COMPARTIERON EL PREMIO
N0BEL DE FISICA CON BECQUEREL EN 1903, POR SUS
INVESTIGACIONES SOBRE RADIACTIVIDAD, MAS TARDE DESPUES DE
LA MUERTE DE SU ESPOSO GANA OTRO PREMIO NOBEL , ESTA VEZ
DE QUIMICA EN 1911 POR HABER DESCUBIERTO EN 1902 EL RADIO.
FUE LA PRIMER PERSONA QUE RECIBIO DOS PREMIOS NOBEL.

ERNEST RUTHERFORD TAMBIEN REALIZO, ESTUDIOS SOBRE LOS
ELEMENTOS RADIACTIVOS. LOGRO OBTENER UN HAZ FINO DE
RADIACION, EMITIDO POR LA SUSTANCIA RADIACTIVA AL PASAR A
TRAVES DE UN ORIFICIO MUY PEQUEÑO HECHO, EN EL BLOQUE DE
PLOMO EN EL QUE SE ENCONTRABA DICHA SUSTANCIA. AL
ATRAVESAR LA RADIACION, EL CAMPO MAGNETICO SE DIVIDIO EN
TRES COMPONENTES, REGISTRANDO EN SU PLACA FOTOGRAFICA.

RUTHERFORD NOMBRO A ESTAS RADIACIONES DE LA SIGUIENTE
MANERA:

1. RAYOS ALFA (α) PARTICULAS DE CARGA ELECTRICA POSITIVA,
CON POCA ENERGIA Y CON POCO PODER PENETRANTE (PUEDEN
SER DETENIDAS POR UNA HOJA DE PAPEL)
2. RAYOS BETA (β) PARTICULAS DE CARGA ELECTRICA NEGATIVA
CON UNA CANTIDAD DE ENERGIA CAPAZ DE ATRAVESAR UNA
LAMINA DE ALUMINIO CON UN ESPESOR DE APROX. 0.25 CM

estructura de los modelos atómicos

3. RAYOS GAMMA ( γ ) ESTAS RADIACIONES NO FUERON
DESVIADAS POR EL CAMPO MAGNETICO NI POR EL ELECTRICO.
SON RADIACIONES ELECTROMAGNETICAS DE GRAN ENERGIA Y
DE MAYOR PODER PENETRANTE QUE LAS PARTICULAS ALFA Y
BETA. SON MUY DAÑINAS PARA LOS SERES VIVOS.

RUTHERFORD IDEÓ SU NUEVO MODELO ATÓMICO, DICIENDO QUE
EL ÁTOMO ERA INCREÍBLEMENTE TENUE, CASI EN SU TOTALIDAD
ESPACIO VACIO; TENÍA UN NÚCLEO PEQUEÑÍSIMO, PERO EN
EXTREMO DENSO Y PESADO, CON UNA CAPA EXTERIOR DE
ELECTRONES QUE GIRABAN RÁPIDAMENTE EN SU DERREDOR,
COMO GIRAN LOS PLANETAS EN TORNO AL SOL.

- -
-
-
-
-
-
- - -

PARTICULAS SUBATÓMICAS

EL PROTÓN DESCUBIERTO POR ERNEST RUTHERFORD EN 1897, SE
ENCUENTRA EN EL NUCLEO DEL ÁTOMO

EL ELECTRON DESCUBIERTO POR THOMSON EN 1897, SIENDO LA
PRIMERA PARTICULA QUE SE LOGRÓ DESPRENDER DE LA
MATERIA. SE ENCUENTRA EN LAS ORBITAS ALREDEDOR DEL
NUCLEO.

EL NEUTRON DESCUBIERTO POR CHADWICK EN 1932. ES UNA
PARTICULA QUE SE ENCUENTRA EN EL NUCLEO Y ES
ELECTRICAMENTE NEUTRA, QUE RESULTA DE LA UNION DE UN
PROTÓN Y UN ELECTRÓN.

NUMERO ATOMICO

CUANDO SE ENCONTRO QUE EL NUCLEO DE LOS ATOMOS
CONTENIA PROTONES Y NEUTRONES, SE DETERMINO SU NUMERO
ATOMICO EN CADA ATOMO. AL NUMERO DE PROTONES DE UN
ATOMO SE LE LLAMO NUMERO ATOMICO Y ES CARACTERISTICO
PARA CADA ELEMENTO. COMO EL ÁTOMO ES NEUTRO, EL NUMERO
DE PROTONES QUE SE ENCUENTRAN EN EL NUCLEO DEBE SER
IGUAL AL NUMERO DE ELECTRONES QUE SE ENCUENTRAN EN LAS
ORBITAS.

NUMERO ATOMICO = NUMERO DE PROTONES = NUMERO DE
ELECTRONES

EL NUMERO DE PROTONES LOCALIZADOS EN EL NUCLEO DEL
ATOMO DE UN ELEMENTO

NUMERO DE MASA

LA MASA DE UN ATOMO, O NUMERO DE MASA ES LA SUMA DE LOS
PROTONES Y NEUTRONES DE SU NUCLEO.

ISÓTOPO

SUCEDE CON FRECUENCIA QUE LOS ATOMOS DE UN MISMO
ELEMENTO TENGAN EL MISMO NUMERO DE PROTONES, PERO
DIFERENTE NUMERO DE NEUTRONES. ESTOS ELEMENTOS TIENEN
DISTINTAS MASAS ATOMICAS Y SE CONOCEN CON EL NOMBRE DE
ISÓTOPOS.

PESO ATÓMICO
ESTE TERMINO SE REFIERE AL PESO DE LA MASA PROMEDIO DE
TODOS LOS ÁTOMOS DE UN ELEMENTO, TOMANDO EN
CONSIDERACION LA ABUNDANCIA NATURAL RELATIVA DE CADA
ISÓTOPO

TEORIA CUANTICA

EN 1911 CUANDO RUTHERFORD DISEÑO SU MODELO ATOMICO,
SURGIERON CIERTAS INTERROGACIONES PARA LOS
CIENTIFICOS, ENTRE ELLOS MAX PLANCK Y NIELS BOHR,
QUIENES SE PREGUNTABAN ¿Por qué EL ELECTRON NO ERA
ATRAIDO HACIA EL NUCLEO, DONDE SE ENCUENTRA EL PROTON
SIENDO QUE AMBOS TIENEN CARGAS OPUESTAS? ¿Cómo ERA
QUE EL ELECTRON NO PERDIA ENERGIA AL ENCONTRARSE
GIRANDO CONTINUAMENTE?

SABIAN QUE CUANDO UNA SUSTANCIA ERA EXPUESTA A UN TIPO DE
RADIACIONES ABSORBÍA LA ENERGIA TRANSMITIDA POR LA FUENTE
Y, UNA VEZ QUE ÉSTA ERA RETIRADA, EMITÍA DICHA ENERGÍA EN
FORMA DE RADIACIONES LUMINOSAS, LAS CUALES TENÍAN
CONSIDERABLES EFECTOS ELECTROMAGNETICOS

EN 1859, LOS CIENTIFICOS ALEMANES ROBERT BUNSEN Y GUSTAV
KIRCHHOFF DECIDIERON ESTUDIAR LOS ESPECTROS QUE
PRODUCEN LOS ELEMENTOS AL SER CALENTADOS, QUE PUEDEN
SER UTILIZADOS PARA IDENTIFICARLOS. PARA DICHO ESTUDIO,
EMPLEARON UN DISPOSITIVO LLAMADO ESPECTROSCOPIO,
INVENTADO POR ELLOS MISMOS.

AL CALENTAR EL HIDROGENO CON ENERGIA ELECTRICA,
OBSERVARON QUE DESPRENDIA RADIACIONES QUE, AL PASAR A
TRAVÉS DE UN PRISMA, FORMABA UN ESPECTRO, AL QUE
LLAMARON ESPECTRO DE EMISION. DEL CUAL ESTABLECIERON
UNA LEY QUE DICE SI UN CUERPO EMITE LUZ DE UNA CIERTA
LONGITUD DE ONDA, TAMBIÉN DEBERÁ ABSORBER LUZ DE LA
MISMA LONGITUD DE ONDA.

UN ESPECTRO SE DEFINE COMO LA SUCESIÓN DE LOS
DIFERENTES COLORES O LONGITUDES DE ONDA DE LA ENERGÍA
RADIANTE EMITIDA POR UNA FUENTE LUMINOSA.

LOS ESPECTROS DE EMISION PUEDEN SER CONTINUOS Y
DISCONTINUOS

EL ESPECTRO CONTINUO SE HALLA FORMADO DE UNA BANDA
LUMINOSA SIN INTERRUPCIONES, CON TODOS LOS COLORES DEL
ARCO IRIS, DESDE EL ROJO HASTA EL VIOLETA; DAN ESTE
ESPECTRO LAS SUSTANCIAS LÍQUIDAS O SÓLIDAS EN
INCANDESCENCIA.

EL ESPECTRO DISCONTINUO ESTÁ FORMADO DE ESTRECHAS
BANDAS LUMINOSAS AISLADAS POR GRANDES ESPACIOS
OSCUROS; DAN ESTE ESPECTRO LOS GASES Y VAPORES
INCANDESCENTES

CUANDO UNA RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA, POR EJEMPLO, LUZ
BLANCA, SE PASA A TRAVÉS DE UNA SUSTANCIA, ÉSTA ABSORBERÁ
CIERTAS LONGITUDES DE ONDA. ESTAS LONGITUDES DE ONDA
SON CARACTERISTICAS DE LA SUSTANCIA QUE ABSORBE LA
RADIACIÓN Y LAS LINEAS OSCURAS QUE RESULTAN SE LLAMAN
ESPECTROS DE ABSORCIÓN.

EN 1912, EL FÍSICO ALEMÁN MAX PLANCK, AL ESTUDIAR TAMBIÉN EL
EFECTO FOTOELECTRICO, PUBLICÓ SU TEORIA DEL CUANTUM O
TEORIA CUANTICA DONDE ESTABLECE QUE:
LA ENERGIA RADIANTE GENERADA EN UN SISTEMA POR LA
EXCITACIÓN DE UN ELECTRÓN MOVIÉNDOSE DENTRO DE LA
NUBE ELECTRÓNICA NO ES DE NATURALEZA CONTINUA, SINO
QUE ES EMITIDA EN PAQUETES LLAMADOS CUANTOS O
FOTONES.

ALBERT EINSTEIN FUE OTRO DE LOS CIENTIFICOS QUE ESTUDIARON
EL EFECTO FOTOELECTRICO Y LO EXPLICO DE LA SIGUIENTE
MANERA: LA ENERGÍA DE UNA RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA ESTÁ
CONCENTRADA EN PAQUETES LLAMADOS CUANTOS O FOTONES.
ESTA ENERGÍA ES TRANSMITIDA A LOS ELECTRONES MEDIANTE
COLISIONES. EN CADA COLISION, EL ELECTRÓN ABSORBE TODA LA
ENERGÍA DEL FOTÓN Y, AL VENCER LA FUERZA DE ATRACCIÓN ENTRE
EL NUCLEO Y EL ELECTRÓN, ESTE ÚLTIMO SERÁ EXPULSADO DEL
ÁTOMO CON MAYOR ENERGÍA CINÉTICA.

LA TEORIA DE MAX PLANCK FUE EL CIMIENTO DE LA MECÁNICA
CUÁNTICA, PORQUE INICIÓ EL ESTUDIO DE LOS FENÓMENOS
ELECTROMAGNÉTICOS COMO LA LUZ, FENÓMENOS QUE CON LAS
LEYES DE LA FÍSICA CLÁSICA NO SE PODÍAN EXPLICAR

MODELO ATOMICO DE BOHR

EN 1913, EL FISICO DANÉS NIELS BOHR PROPUSO UN MODELO
ATOMICO PARA EXPLICAR LA ESTRUCTURA ATOMICA.

PARA EXPLICAR SU MODELO ATÓMICO, BOHR FUNDAMENTÓ SU
TEORIA EN LA TEORIA DEL CUANTUM, PPROPUESTA POR M.
PLANCK, Y SE BASÓ EN LOS SIGUIENTES POSTULADOS:

POSTULADOS DE BOHR

1. LOS ELECTRONES EN LOS ATOMOS SE MUEVEN ALREDEDOR
DEL NUCLEO EN ORBITAS CIRCULARES O NIVELES DE ENERGÍA
DEFINIDOS.
2. MIENTRAS LOS ELECTRONES SE MUEVAN EN ÓRBITAS O
NIVELES DE ENERGÍA DEFINIDOS NO ABSORBEN NI
DESPRENDEN ENERGÍA.
3. LOS ELECTRONES PUEDEN PASAR DE UN NIVEL A OTRO DE
MENOR A MAYOR ENERGÍA Y VICEVERSA, SIEMPRE Y CUANDO
ABSORBAN O DESPRENDAN LA ENERGÍA NECESARIA.
4. CUANDO LOS ELECTRONES ABSORBEN O DESPRENDEN
ENERGÍA LO HACEN EN CANTIDADES UNITARIAS LLAMADAS
CUANTOS, QUE CORRESPONDEN A LA DIFERENCIA DE ENRGÍA
ENTRE LOS DOS NIVELES

Núcleo Niveles de energía

n =4
Emisión de la
n= 3 energía
absorbida
n=2
n=1

Posición
del
electrón
en su Posición del e- al
estado absorber energía
basal (estado excitado)

Energía

EN SU MODELO ATÓMICO, BOHR REPRESENTÓ A LOS NIVELES DE
ENERGÍA CON LA LETRA n , QUE TOMA VALORES DE 1, 2, 2, …∞
Y AUMENTA DE ENERGÍA A MEDIDA QUE SE ALEJA DEL NÚCLEO.

EN 1916, ARNOLD SOMMERFELD LE HIZO LAS SIGUIENTES
MODIFICACIONES AL MODELO DE BOHR.

1. LOS ELECTRONES SE MUEVEN ALREDEDOR DEL NUCLEO EN
ÓRBITAS CIRCULARES O ELÍPTICAS.
2. A PARTIR DEL SEGUNDO NIVEL ENERGETICO, EXISTEN DOS O
MÁS SUBNIVELES EN UN MISMO NIVEL.
3. EL ELECTRÓN ES UNA CORRIENTE ELÉCTRICA MINÚSCULA.

l=1
n=2

l=0 l=0
n=1 n=2

PARA DESCRIBIR LOS NUEVOS SUBNIVELES, SOMMERFELD
INTRODUJO OTRO PARÁMETRO CUÁNTICO, QUE RECIBIO EL NOMBRE
DE NUMERO CUANTICO AZIMUTAL, QUE DESIGNÓ CON LA LETRA l

CON LA INTRODUCCION DE LOS SUBNIVELES DENTRO DE LOS
NIVELES DE ENERGÍA, SOMMERFELD EXPLICÓ LA APARICIÓN DE
LAS LINEAS MAS FINAS QUE CONFORMAN LAS LINEAS
PRINCIPALES EN EL ESPECTRO FINO DEL HIDROGENO, LA FIGURA
ANTERIOR MUESTRA LA MODIFICACIÓN EN LAS ORBITAS
REALIZADAS POR SOMMERFELD AL MODELO DE BOHR.

SOLO SE HA REPRESENTADO HASTA EL NIVEL 2, OBSERVANDOSE
CÓMO ESTE NIVEL ESTÁ COMPUESTO POR DOS SUBNIVELES:

l=0 Y l=1

DUALIDAD DE LA MATERIA

CUANDO HABLAMOS DEL EFECTO FOTOELÉCTRICO, MENCIONAMOS
QUE TANTO PLANCK COMO EINSTEIN FUNDAMENTARON SUS
TEORIAS EN QUE LA ENERGÍA DE UNA RADIACIÓN ES
TRANSMITIDA EN CUANTOS O FOTONES, ASOCIÁMDOLE
CARACTERISTICAS DE PARTICULA AL MOVIMIENTO ONDULAR
(RADIACIÓN). EN 1924, EL FISICO FRANCÉS LUIS V. DE
BROGLIE PROPUSO EL CASO INVERSO; ES DECIR, QUE TAMBIÉN
SE PODRÍAN ASOCIAR CIERTAS PROPIEDADES DE ONDA A LAS
PARTICULAS MATERIALES. A SU PROPUESTA, DE BROGLIE LE
LLAMO ONDAS MATERIALES Y DICE LO SIGUIENTE

LOS ELECTRONES, CONSIDERADOS COMO MATERIA, AL
IGUAL QUE LA LUZ, PUEDEN TENER PROPIEDADES DE ONDA.

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG
EN 1926, EL FISICO ALEMÁN WERNER HEISENBERG, DESPUÉS DE
HABER DISEÑADO VARIOS EXPERIMENTOS HIPOTÉTICOS PARA
DETERMINAR CON PRECISIÓN LA POSICIÓN Y LA VELOCIDAD DEL
ELECTRÓN, LLEGÓ A LA CONCLUSIÓN DE QUE ESA DETERMINACIÓN
ERA IMPOSIBLE. DE SU CONCLUSIÓN PORPUSO EL SIGUIENTE
PRINCIPIO:

ES IMPOSIBLE DETERMINAR CON PRECISIÓN Y
SIMULTÁNEAMENTE LA POSICIÓN Y VELOCIDAD DE UN
ELECTRÓN, YA QUE AL PRECISAR SU VELOCIDAD, SU
POSICIÓN SE ALTERA, Y VICEVERSA.

HEISEMBERG DECIA QUE LO ÚNICO QUE SE PUEDE FIJAR ES LA
PROBABILIDAD DE ENCONTRAR A UN ELECTRÓN EN UN LUGAR
SEÑALADO

SUPONGAMOS QUE MEDIANTE UN MICROSCOPIO QUEREMOS VER LA
POSICIÓN DE UN ELECTRÓN EN EL ÁTOMO; AL ENFOCARLO E
INCIDIR LA LUZ CON ÉL ÉSTE ABSORBERA PARTE DE LA ENERGÍA DE
ESA LUZ CAMBIANDO AL INSTANTE DE POSICIÓN.
Y
Y
λ

fotón

e X X

λ Aumenta
Velocidad =0
e La
velocidad
Del
Antes de la colisión electrón

Después de la colisión

EN 1927, ERWIN SCHRODINGER, RETOMANDO LAS IDEAS SOBRE
LOS NIVELES ESTACIONARIOS DE BOHR, LA TEORIA DE LA
DUALIDAD DE DE BROGLIE Y EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE
HEINSENBERG, DEDUJO QUE, PARA ENTENDER EL COMPORTAMIENTO
DE LOS ELECTRONES, ÉSTOS PUEDEN SER TRATADOS COMO ONDAS
MATERIALES Y COMPARAR SU MOVIMIENTO CON EL DE UNA ONDA.

EL TRABAJO DE SCHRODINGER SE RESUME EN UNA ECUACIÓN
CONOCIDA COMO ECUACIÓN DE ONDA DE SCHRODINGER. LA
RESOLUCIÓN DE LA MISMA RESULTA MATEMATICAMENTE COMPLEJA
PARA ESTE NIVELPOR LO CUAL SOLO LA INDICAREMOS

δ2 Ψ + δ2 Ψ + δ2 Ψ + 8 Π2 m
(E–V)Ψ=0
δ X2 δ Y2 δ Z2 h2

DE ACUERDO CON LA ECUACION DE ONDA DE SCHRODINGER, LA
POSICION PROBABLE DE UN ELECTRON ESTA DETERMINADO POR
CUATRO PARAMETROS LLAMADOS CUANTICOS, LOS CUALES TIENEN
VALORES DEPENDIENTES ENTRE SI.

NUMEROS CUANTICOS, SIGNIFICADOS Y VALORES

LOS NUMEROS CUANTICOS SON EL RESULTADO DE LA ECUACION DE
SCHRODINGER, Y SU TABULACION NOS INDICA LA ZONA ATOMICA
DONDE ES PROBABLE ENCONTRAR UN ELECTRON.

LAS LITERALES QUE REPRESENTAN A LOS NUMEROS CUANTICOS SON:
n, l, m Y s; APORTADAS TEORICA Y EXPERIMENTALMENTE POR BOHR,
SOMMERFELD, ZEEMAN Y STERN-GERLACH, RESPECTIVAMENTE.

NUMERO CUANTICO PRINCIPAL (n): EL NUMERO CUANTICO
PRINCIPAL DESIGNA EL NIVEL ENERGETICO PRINCIPAL EN EL CUAL
SE LOCALIZA EL ELECTRON DADO; ESTE NUMERO TAMBIEN EXPRESA
LA ENERGIA DE LOS NIVELES DENTRO DEL ATOMO.

EL NUMERO CUANTICO n, PUEDE ASUMIR TEORICAMENTE
CUALQUIER VALOR ENTERO, DE 1 A INFINITO, AUNQUE CON 7
VALORES (1,2,3,4,5,6, Y 7), ES POSIBLE SATISFACER A TODOS LOS
ATOMOS CONOCIDOS ACTUALMENTE.

NUMERO CUANTICO SECUNDARIO (l): DETERMINA LA ENERGIA
ASOCIADA CON EL MOVIMIENTO DEL ELECTRON ALREDEDOR DEL
NUCLEO; POR LO TANTO, EL VALOR DEL l INDICA EL TIPO DE
SUBNIVEL EN EL CUAL SE LOCALIZA UN ELECTRON Y SE RELACIONA
CON LA FORMA DE LA NUBE ELECTRONICA.

LOS VALORES DE l ESTAN DETERMINADOS POR EL VALOR DE n;
PARA CIERTO NIVEL, l, PUEDE ASUMIR CUALQUIER VALOR ENTERO
DESDE 0 HASTA n-1.

ASI EN EL 1ER. NIVEL ENERGETICO SOLO HAY UN SUBNIVEL, AL
CUAL l DA EL VALOR DE 0 Y LO REPRESENTA POR LA LETRA S (DEL
INGLES, SHARP)

EN EL SEGUNDO NIVEL ENERGETICO HAY DOS SUBNIVELES, A LOS
QUE l DA EL VALOR DE 0 Y 1; Y LOS REPRESENTA POR LAS
LITERALES: S Y P RESPECTIVAMENTE (P DEL INGLES PRINCIPAL).

EN EL TERCER NIVEL ENERGETICO HAY TRES SUBNIVELES, A LOS
QUE l DA EL VALOR DE 0, 1 Y 2; Y LOS REPRESENTA POR LAS
LITERALES; S, P Y D, RESPECTIVAMENTE (D DE DIFFUSE)

EN EL CUARTO NEIVEL ENERGETICO HAY CUATRO SUBNIVELES, A
LOS QUE l, DA EL VALOR DE 0,1,2 Y 3; Y LOS REPRESENTA POR
LAS LITERALES; S, P, D Y F RESPECTIVAMENTE ( F DE
FUNDAMENTAL).

PARA EL 5ª, 6ª Y 7ª NIVEL ENERGETICO, TEORICAMENTE HABRIA;
5, 6 Y 7 SUBNIVELES RESPECTIVAMENTE, SOLO QUE , PARA LOS
ATOMOS CONOCIDOS, SON SUFICIENTES 4 SUBNIVELES EN EL 5ª
NIVEL (S, P, D Y F); 3 SUBNIVELES PARA EL 6ª NIVEL (S, P Y D); Y
2 NIVELES EN EL 7ª NIVEL ENERGETICO (S Y P)

NUMERO CUANTICO MAGNETICO (m). REPRESENTA LA
ORIENTACION ESPACIAL DE LOS ORBITALES CONTENIDOS EN LOS
SUBNIVELES ENERGETICOS, CUANDO ESTOS SE ENCUENTRAN
SOMETIDOS A UN CAMPO MAGNETICO.

LOS SUBNIVELES ENERGETICOS ESTAN FORMADOS POR
ORBITALES.

UN ORBITAL (REEMPE) ES LA REGION DEL ESPACIO ENERGETICO
DONDE HAY MAYOR PROBABILIDAD DE ENCONTRAR UN ELECTRON.

NUMERO CUANTICO ESPIN (s). (ALGUNOS AUTORES LO
IDENTIFICAN POR LA LITERAL ms )
ESTE NUMERO CUANTICO DESCRIBE LA ORIENTACION DEL GIRO
DEL ELECTRON. EXPRESA EL CAMPO ELECTRICO GENERADO POR
EL ELECTRON AL GIRAR SOBRE SU PROPIO EJE, QUE SOLO PUEDE
TENER DOS DIRECCIONES, UNA EN DIRECCION DE LAS
MANECILLAS DEL RELOJ, Y LA OTRA, EN SENTIDO CONTRARIO;
LOS VALORES NUMERICOS PERMITIDOS SON
+1/2 Y -1/2

EN CADA ORBITAL PUEDE HABER COMO MAXIMO DOS
ELECTRONES, UNO CON GIRO POSITIVO Y EL OTRO CON
GIRO NEGATIVO. LAS DOS ORIENTACIONES SE DESIGNAN
POR LAS FLECHAS LAS CUALES REPRESENTAN EL
GIRO DEL ELECTRON.

SUBNIVEL NUMERO DE NUMERO DE
ORBITALES ELECTRONES
POSIBLES DEL SUBNIVEL

S 1 ORBITAL S 2

p 3 ORBITALES P 6

d 5 ORBITALES d 10

f 7 ORBITALES f 14

CONFIGURACIONES ELECTRONICAS

PRINCIPIO DE EXCLUSION DE PAULI:
ESTE PRINCIPIO DETERMINA EL NUMERO POSIBLE DE
ELECTRONES EN CUALQUIER NIVEL PRINCIPAL. SE DEBE A
WOLFGANG PAULI (1900-1958), QUIEN ENCONTRO QUE
CADA ELECTRON DEBIA TENER SU PROPIO CONJUNTO DE
NUMEROS CUANTICOS Y ESTABLECE QUE:
DOS ELECTRONES EN UN MISMO ATOMO NO PUEDEN
TENER LOS CUATRO NUMEROS CUANTICOS IGUALES

POR TANTO, EL NUMERO MAXIMO DE ELECTRONES SE REPRESENTA
POR LA EXPRESION 2n²
PARA n = 1 2(1)² = 2 electrones
Para n= 2 2(2)² = 8 electrones

PRINCIPIO DE EDIFICACION PROGRESIVA

LOS ELECTRONES DEBEN ACOMODARSE PRIMERO EN LOS
ORBITALES DE MENOR ENERGIA, O SEA, AQUELLOS DONDE LA
SUMA DE n + 1 SEA MENOR. ES DECIR:
CADA NUEVO ELECTRON AÑADIDO A UN ATOMO ENTRARA EN EL
ORBITAL DISPONIBLE DE MINIMA ENERGIA.

LA SEPARACION DE ENERGIA EN LOS SUBNIVELES DE LOS ATOMOS
POLIELECTRONICOS ORIGINA QUE SE SUPERPONGAN O
TRASLAPEN, EN VALOR DE ENERGIA, ORBITALES CON DIFERENTES
VALORES DE n.

CONSIDERANDO LAS ENERGIAS RELATIVAS DE LSO ORBITALES DE
UN ATOMO POLIELECTRONICO, EL ORDEN DE OCUPACION SERA EL
SIGUIENTE:

1s, 2s, 2p, 3s3p, 4s3d4p, 5s4d5p, 6s4f5d6p, 7s5f6d7p
Energìa

Esta secuencia puede deducirse aplicando el siguiente
diagrama, conocido como la regla de las diagonales

1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s 7p

PRINCIPIO DE MAXIMA MULTIPLICIDAD O REGLA DE HUND

DENTRO DE UN SUBNIVEL, LOS PRIMEROS ELECTRONES
OCUPAN ORBITALES SEPARADOS Y TIENEN ESPINES
PARALELOS

En otras palabras, los electrones entran de uno en uno en los
orbitales que contienen la misma energía, cuando estos orbitales se
completan con un electrón, entonces cada uno de ellos se satura con
dos electrones en el mismo orden.

ELECTRON DIFERENCIAL
SE LLAMA ASI AL ULTIMO ELECTRON QUE SE ENCUENTRA
EN UN ATOMO, DE ACUERDO CON LAS REGLAS DE
OCUPACION DE LOS ORBITALES; ES DECIR, AQUELLO QUE
DISTINGUE A UN ATOMO DE UN ELEMENTO DEL QUE LO PRECEDE
EN LA CLASIFICACION PERIODICA

He

2s Ne

3s Ar 3d

4s Kr 4d 4f

5s Xe 5d 5f

6s Rn 6d

7s 7p

DIAGRAMA ENERGETICO UTILIZADO POR KERNEL

Aprovechando la propiedad que tienen los gases nobles de tener su
ultima orbita completa.

estructura de los modelos atómicos

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