Disposición
de los electrones en los átomos
A principios de siglo veinte se
llevaron a cabo una serie de descubrimientos acerca del núcleo del átomo. También empezó a
estudiarse en esa época el misterio de la disposición de los electrones. Había venido
siendo estudiada en 1859 la radiación que emitían los elementos excitados. En la
actualidad no se dispone de un modelo físico
preciso.
Los espectros atómicos
-
- - Espectros de emisión:
Cuando un elemento absorbe energía suficiente,
de una llama o de un arco eléctrico,
emite energía radiante. La radiación emitida puede pertenecer al intervalo de
la luz visible. Al pasar esta radiación a través del prisma de un espectrógrafo, tiene lugar su dispersión según
las diferentes longitudes de onda y se forma una imagen denominada espectro de emisión.
Los espectros de emisión son de dos tipos: continuos y discontinuos. En los últimos
el espectro consiste en una estructura de rayas brillantes sobre un fondo
oscuro.
Un conjunto de rayas brillantes sobre
un fondo oscuro, se denomina espectro de emisión de rayas brillantes.
Todo elemento puede calentarse hasta
que se vuelva incandescente, algunos elementos necesitan ser calentados para
que emitan una luz.
-
- Los espectros y las energías de los
electrones:
Los electrones que rodean el núcleo se encuentran en condiciones normales
ocupando posiciones de energía relativamente bajas, estas posiciones se
denominan estados normales. Al someter los átomos a temperaturas elevadas o
bombardearlos mediante otros electrones (por ejemplo, mediante un arco eléctrico)
los electrones –en especial los mas externos- absorben energía y se trasladan a
lugares de mayor energía o estados excitados. Al retornar estos electrones
excitados a los niveles de menor energía se libera una cierta cantidad de la
misma que a veces forma luz visible.
-
- Espectros de absorción:
Para altas temperaturas la mayoría de
los sólidos se ponen al “blanco deslumbrante” y emiten radiación de todas las
longitudes de onda visibles. Esta radiación da un espectro de emisión continuo
porque no se produce ningún tipo de ausencia de color. Los elementos y los
compuestos que posean un punto de fusión
elevado pueden emplearse como fuentes adecuadas de espectros continuos. El tungsteno, empleado comúnmente como
material para filamentos en bombillas de incandescencia es un ejemplo de este
tipo de elementos.
Energía de ionización de los átomos
La energía de rayo catódico, medida en
electrón-voltio, necesaria para desprender de
un átomo el electrón menos atraído por el nucleó es la llamada energía de
primera ionización del elemento.
Aquellos átomos que posean una
cantidad suficiente de electrones resultara posible el desprender un segundo electrón
mediante una mayor diferencia de potencial, un tercero a una diferencia de
potencial aun mayor.
El estudio cuidadoso de estos datos le
ha servido al físico para hacerse una idea de la disposición de los electrones
alrededor del núcleo atómico.
La energía necesaria para desprender
un electrón de un átomo varía de manera periódica
según aumentan los números atómicos.
Periodicidad de las propiedades
El hecho de que los elementos que
poseen propiedades parecidas aparezcan según determinados intervalos en la clasificación
periódica, es una indicación de la existencia de diversos niveles de energía en
los átomos. Mendeleiev asocio esta variación cíclica de las propiedades con un aumento del
peso atómico.
-
La tabla periódica en forma larga:
La forma larga de la tabla periódica acentúa
aquellos cambios en las propiedades que dependen del número atómico.
Existen dieciseises divisiones
verticales en grupos, siente periodos (acabando cada uno en un gas noble). Para
cada elemento se muestra el símbolo, el número atómico, el peso atómico y el número
de electrones que posee cada uno de los niveles energéticos del átomo.
La tabla se encuentra dispuesta de tal
manera que los elementos similares se encuentren en las misma familia.
El primer nivel energético puede contener
tan solo dos electrones que es el que esta más cerca del núcleo y están atraídos
con mayor fuerza a este. Para los niveles energéticos que están a mayor
distancia el número de electrones va aumentando, y decreciendo la atracción que
el núcleo ejerce cobre ellos.
-
subniveles energéticos
Dentro de cada nivel de energía, existen
subniveles energéticos que explican la gran cantidad de longitudes de onda de
la energía radiante emitida por los átomos excitados.
Los subniveles fueron nombrados como: Sharp, principal, diffuse y fundamental. Hoy los denominamos como: s, p, d y f.
El aumento de subniveles que posee un
nivel de energía principal es igual al número de ese nivel.
Mecánica ondulatoria y orbitales
Aunque se ha obtenido una gran información
de cuantos electrones poseen diversas energías, aun no se sabe algo acerca del
movimiento de los electrones en los átomos. De acuerdo al principio de
incertidumbre de Heisenberg no es posible el medir exactamente la posición y la
velocidad de un electrón a la vez.
Un electrón puede encontrarse en
cualquier punto del interior de un orbital en un cierto tiempo dado, aunque
presenta tendencia a ocupar regiones de su orbital durante más tiempo que los demás
zonas.
