TEMA 2. ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA ... MODELOS ATÓMICOS

TEMA 2. ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA.
MODELOS ATÓMICOS
Modelo atómico de Thomson. El modelo atómico de Thomson (1856-1940)
postula que el átomo se compone de una esfera cargada positivamente en la que reside
la mayor parte del átomo y sobre la cual se incrustan los electrones.
Modelo atómico de Rutherford. Según Rutherford (1831-1937), el átomo está
constituido por un núcleo, donde están las cargas positivas y casi toda la masa del
átomo, y por una corteza, donde los electrones giran alrededor del núcleo para
impedir que estos caigan sobre el núcleo. Entre las dos partes hay un gran vacio.
Modelo atómico de Bohr. Para Bohr (1885-1962), el átomo está constituido de la
siguiente forma:
 En el centro se ubica el núcleo, partícula muy pequeña donde residen la
totalidad de su masa y la carga positiva. El nº de cargas positivas del núcleo
(protones) coincide con el número atómico del elemento.
 En torno al núcleo giran los electrones, portadores de la carga negativa,
describiendo órbitas circulares. Según su modelo hay 7 órbitas/capas y en
cada capa, solo puede haber un número máximo de electrones. Estos números
son, por orden según las capas se van alejando del núcleo: 2, 8, 18, 32, 50,
72, y 98. Las tres últimas capas nunca se completan.
 Los electrones mientras giran en su órbita no emiten radiaciones, pero
cuando saltan a una órbita más cercana al núcleo emiten radiación
energética, y cuando pasan a una órbita superior la absorben.
Modelo atómico de Sommerfeld. Sommerfeld (1868-1951) descubrió que la teoría de
Bohr era incompleta. Aplicando conclusiones de la Física Cuántica, modifica
ligeramente el modelo atómico de Bohr, afirmando que las orbitas descritas por los
electrones dentro de un nivel energético definido podían ser circulares o elípticas, lo
que supone diferencias en los estados energéticos de los electrones (subniveles
energéticos). Solo la primera capa es circular, las otras son elípticas.
Modelo mecánico-cuántico o de los orbitales atómicos. Según este modelo no se
puede precisar la localización y la trayectoria del electrón, el movimiento de los
electrones no se desarrolla en órbitas bien definidas, sino que describe órbitas
complejas, en las cuales solo se puede predecir las probabilidades de que el electrón
se encuentre en una posición determinada, en un instante determinado. Las zonas
donde “probablemente” se encuentra el electrón reciben el nombre de orbitales.
Los orbitales atómicos se representan mediante superficies cerradas, dentro de las
cuales, existe de 95% - 99% de probabilidad de encontrar el electrón.
En la corteza atómica solamente son posibles ciertos orbitales y ciertas energías.
La energía de cada electrón viene determinada por los números cuánticos. Un
número cuántico es un número que determina el estado de un electrón y especifica el
valor de una propiedad. Los números cuánticos son:
 Número cuántico principal n, determina la distancia promedio del electrón al
núcleo. Puede tomar valores enteros 1. 2, 3, … Para n=1 hay un solo orbital,
para n=2 hay 4 orbitales y en general hay n2 orbitales para cada valor de n.
Los 4 orbitales con n=2 pertenecen a la misma capa, los 9 orbitales con n=3
pertenecen a otra capa y así sucesivamente.
 Número cuántico secundario l, es un índice que agrupa los orbitales de una
capa en diferentes subcapas, Para una capa de número cuántico n, el número
cuántico l toma los valores de 0, 1, 2, … hasta ( n-1). Las subcapas se
denominan por letras, para l = 0, s ; para l = 1, p ; para l = 2, d y para l = 3, f ,
… Este número determina la forma de la región donde se mueve el electrón.
 Número cuántico magnético m, especifica la componente del momento
angular orbital, o sea, determina la orientación de un orbital según una
determinada dirección. Dado un valor de l , puede tomar valores enteros desde
-l, 0, +l
 Número cuántico de spin s. El electrón está girando sobre sí mismo, en dos
sentidos, como un imán. Este comportamiento magnético se llama spin. Es
necesario determinar para cada electrón cuál es el sentido de su giro. Esto se
consigue con este número cuántico s que solo puede tomar dos valores + ½ y
- ½.
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS
En el interior del átomo, los electrones no se encuentran en cualquier zona, sino
ocupando distintos niveles de energía o capas.
 Los electrones están en los niveles de energías denominados
Nivel 1 = capa K
Nivel 2 = capa L
Nivel 3 = capa M
Nivel 4 = capa N
Nivel …= capa …
 Dentro de un mismo nivel, pueden existir varios orbitales denominados con
las letras s , p , d , f ,

El número de electrones en cada nivel y en cada orbital es limitado.
En el Nivel 1 =
Nivel 2 =
Nivel 3 =
Nivel 4 =
Nivel 5 =
2 e- …………. en el orbital s
8 e- …………. 2 en el orbital s y 6 en el orbital p
18 e- .................2 orbital s, 6 orbital p y 10 orbital d
32 e- ………….2 orbital s, 6 orbital p, 10 orbital d y 14 orbital f
32 e- ………….2 orbital s, 6 orbital p, 10 orbital d , 14 orbital f
En los átomos actuales a partir del nivel 4, solo hay 4 orbitales ( s, p, d, f ).
Una forma sencilla para recordar la configuración electrónica de los átomos es el
siguiente diagrama:
1S2
2S2
3S2
4S2
5S2
6S2
7S2
2p6
3p6
4p6
5p6
6p6
7p6
3d10
4d10 4f14
5d10 5f14
6d10
Ejemplos:
Configuración electrónica del K ( Z = 19 )
K ( Z=19): 1s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d1
ACTIVIDADES
1. Escribe la configuración electrónica de estos átomos:
P ( Z=15); Br ( Z= 35); Na ( Z= 11) y Sr ( Z = 38)
2. El número atómico y el número másico de uno de los isótopos del carbono son,
respectivamente 6 y 12. ¿ Puede existir un isótopo del carbono que tenga 5
protones? Razona la respuesta.
3. Escribe la configuración electrónica de Cl-, Fe3+, Mn3+, y S24. La configuración electrónica de un elemento neutro es ( 2, 8, 8, 2).¿ Qué número
atómico tiene y qué elemento es?
5. ¿ Cuántos electrones como máximo, pueden ocupar un orbital?
6. La configuración electrónica de un ión,que tiene dos cargas positivas es ( 2, 8, 8)
¿ Cuál es su número atómico? ¿ En qué periodo y grupo de la Tabla Periódica
se encuentra este elemento?
7. La configuración electrónica de un ión que tiene una carga negativa es ( 2, 8, 8).
¿ Cuál es su número atómico? ¿ En qué periodo y grupo de la Tabla Periódica se
encuentra este elemento?