ESTRUCTURA ATÓMICA Y CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

ESTRUCTURA ATÓMICA

Los materiales están formados por elementos químicos, contenidos en la tabla periódica, éstos están constituidos por átomos, en el cual, según el modelo atómico de Bohr, se forman de un centro llamado núcleo, donde se encuentran los neutrones (partículas sin carga) y protones (partículas cargadas positivamente), alrededor de este núcleo están las orbitas, donde se encuentran los electrones (partículas cargadas negativamente), esta estructura se esquematiza en la figura siguiente:  

[pic 1]

La diferencia entre los elementos de la tabla periódica radica en el número de protones que contiene cada uno de los elementos y está definido por el número atómico (Z), indicado en la parte superior izquierda del símbolo químico.  

Z=número de protones

Número atómico[pic 2]

Cuando se trata de un elemento químico neutro: Z = número de protones = número de electrones, por el contrario cuando se trata de elementos cargados, mejor conocidos como iones (cationes + y aniones-): Z = número de protones ≠ número de electrones Ejemplo:

        [pic 3]         [pic 4]

Como se puede observar los protones están en el núcleo por lo que resulta muy difícil poder manipularlos (química nuclear), en este curso la diferencia de las cargas se  debe a la sustracción o incorporación de e- en la orbitas. En el ejemplo del sodio neutro se tienen  11 cargas positivas y 11 negativas, correspondientes  a los protones y electrones respectivamente. En el caso del catión del sodio se tienen las mismas 11 cargas de los protones, que no cambian, pero se quitó un e- de la última orbita, por lo que se tienen 11(+) y 10 (-), lo que ocasiona que el sodio tenga carga positiva (Na+). En el caso del Cl- se incorpora un e-, se tiene 17 cargas positivas (p+) y 18 cargas negativas para dar un anión, ya que hay una carga negativa de más.

Una vez que conocemos el número de e- que tiene cualquier elementos de la tabla periódica, ya sea neutra o en su forma iónica, lo siguiente que nos interesa es saber cómo se distribuyen estos electrones en la orbitas de la estructura atómica, para ello usamos la mecánica cuántica, la cual nos explica que no se conoce la posición exacta del e-, simplemente se tiene una zona donde hay mayor probabilidad de encontrarlo y éste se conocen como los orbitales atómicos. Los cuales tienen diferentes formas, estas pueden verse más claramente en el siguiente video:

Material de apoyo: https://www.youtube.com/watch?v=ZxG_nxBhRD8 

Es importante recordar que cada orbital atómico puede contener máximo 2e-. Una vez que ubicamos en un espacio físico a los electrones, lo siguientes es distribuir estos orbitares en las orbitas para ello se utiliza los números cuánticos, los cuales ayudan a la  distribución electrónica en el átomo, mejor conocida como configuración electrónica.

A continuación se presentan los cuatro números cuánticos

⮚ Número cuántico principal (n)

Especifica el nivel energético del orbital, siendo el primer nivel el de menor energía, y se relaciona con la distancia promedio que hay del electrón al núcleo en un determinado orbital. A medida que n aumenta, la probabilidad de encontrar el electrón cerca del núcleo disminuye y la energía del orbital aumenta por lo que es una medida del radio iónico del átomo y se le relaciona con el tamaño del átomo.

Puede tomar los valores enteros positivos: n= 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

[pic 5]

⮚ Número cuántico secundario, momento angular del orbital o azimutal (ℓ)

Describe la forma geométrica del orbital. Los valores de ℓ  dependen del número cuántico principal n.  

Puede tomar los valores desde ℓ = 0, 1,….n-1. 

En lugar de colocar los números, se utilizan letras, en la siguiente tabla se muestran lo valores de ℓ y sus respectivas letras.

[pic 6] 

[pic 7] 

Ejemplos:

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