Dirección general de formación docente




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Modelo de Schrödinger: Modelo Actual


Luego de que Louis-Víctor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por Erwin Schrödinger en 1926, se actualizó nuevamente el modelo del átomo.

En el modelo de Schrödinger se abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia a nivel macroscópico hacia las diminutas dimensiones del átomo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. La gráfica siguiente muestra la densidad de probabilidad de ubicación del electrón para los primeros niveles de energía disponibles en el átomo de hidrógeno.

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

A los niveles de energía también se les llama capas electrónicas y pueden contener un cierto número de electrones. Los niveles de energía principales (n) están enumerados, comenzando con n = 1 para el nivel más cercano al núcleo y continuando hasta el n = 7 para los elementos conocidos.

El número de electrones que puede existir en cada nivel de energía es limitado. El número máximo de electrones para un determinado nivel de energía puede calcularse con la fórmula 2n2 siendo n el número del nivel principal de energía. También se puede decir que el número de niveles de energía de cada elemento viene dado por el periodo en que se encuentre cada elemento. Para los elementos representativos el número de electrones en la última capa coincide con el grupo al que pertenece este, para este mismo la penúltima capa debe tener 8e si esta no coincide con la primera.

Ejemplo: Realice la distribución electrónica del elemento sodio

Símbolo Na ; periodo 3 ; grupo IA

La ecuación utilizada es 2n2 Cuando n = 1 el primer nivel tiene 2

Cuando n = 2 el segundo tiene 8 y en el caso del último se aplica las reglas teóricas.

Los principales niveles de energía contiene subniveles identificados con las letras s,p ,d , f estos orbitales son aquellos los que se localizan los electrones.

Subnivel

Número posibles de orbitales

Número posible de electrones

s

1

2

p

3

6

d

5

10

f

7

14

Para determinar que tipo de subnivel se presenta en un nivel dado de energía se necesita conocer el número máximo de electrones posibles en ese nivel de energía y aplicar tres reglas.

  1. Un orbital no puede estar ocupado por más de dos electrones.

  2. Los electrones ocupan los subniveles de energía mínima posibles solo entran en un nivel mayor cuando estén llenos o completos los niveles de menor energía.

  3. Los orbitales en un subnivel dado de igual energía están ocupados por un electrón único antes de que entre un segundo electrón. Por ejemplo, los tres orbitales p deben tener cada uno un electrón antes de que un segundo pueda entrar a cualquiera de estos orbitales. Energía del subnivel: s < p < d < f



Orden de energía creciente para los orbitales atómicos. Las líneas diagonales indican el orden en que se llenan.

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5f

6s 6p

7s

Molécula

Una molécula es la parte más pequeña de una sustancia que posee sus propiedades químicas. Las moléculas están constituidas por átomos.
En su composición pueden entrar distintos números de átomos. Así, las moléculas de los gases nobles son monoatómicas, el símbolo representa tanto al átomo como a la molécula (Ne, Ar, He, etc.); las moléculas como flúor, cloro, bromo, yodo, oxígeno e hidrógeno son diatómicas y siempre se representan con un subíndice en la parte inferior derecha del símbolo(O2); las moléculas de ozono son triatómicas (O3), al igual que las del agua y así sucesivamente. Las moléculas de sustancias más complejas como las proteínas de ácidos nucleicos están constituidos por centenares de miles de moléculas y se llaman macromoléculas. De esta manera los átomos pueden unirse uno con otro, no solamente en interrelaciones sino también en distintas formas.
No en todos los casos las partículas que forman una sustancia representan una molécula. Muchas sustancias en estado sólido y líquido, por ejemplo, la mayoría de las sales, tienen estructura iónica.

Algunas sustancias tienen estructura atómica.

Según el tipo de átomos que las constituyen, las moléculas pueden ser: homogéneas y heterogéneas.

Son homogéneas, cuando están formadas por átomos iguales, ejemplo: la molécula de oxígeno (O2) y la de ozono (O3). Las sustancias heterogéneas están constituidas por átomos diferentes como la molécula de agua (H2O), formada por 2 átomos de hidrógeno y 1 de oxígeno.
Acitvidades presenciales

  1. Elabore un cuadro sinóptico sobre la evolución de los modelos atómicos.

  2. De los modelos atómicos presentados ¿Cuál es el modelo atómico actual y porque?

  3. ¿Qué son los números cuáticos y para que se utilizan?

  4. ¿Qué necesita saber para realizar la configuración electrónica de un elemento?

  5. ¿Cuál es la diferencia entre el átomo y la mólecula?

  6. Escriba 5 ejemplos de mólecula y clasifiquela

  7. Escriba la configuración electrónica de los elementos bromo, potacio, magnecio y calcio, haciendo uso de la distribución electronica por niveles y subniveles energéticos.

Actividades no Presenciales

a. Explique la importancia de que tiene el estudio del átomo en su labore docente.

b. Dibuje ejemplos de modelos atómicos para el átomo de sodio utilizando cada una de los modelos estudiados.

c. Escriba 5 sustancias que usted conoce que se encuentre en la naturaleza en forma de molécula.

TABLA PERIÓDICA MODERNA

    1. Características

    2. Estructura

El descubrimiento de un gran número de elementos y el estudio de sus propiedades puso de manifiesto entre algunos de ellos ciertas semejanzas. Esto indujo a los químicos a buscar una clasificación de los elementos no solo con objeto de facilitar su conocimiento y su descripción, sino, más importante, para las investigaciones que conducen a nuevos avances en el conocimiento de la materia.

  1. Primera tentativa de clasificación: Triadas de Döbereiner. Entre 1817 y 1829, J. W. Döbereiner, profesor de Química de la Universidad de Jean, expuso su ley de las triadas, agrupando elementos con propiedades semejantes.

  2. Segunda tentativa de clasificación: Ley de las octavas de Newlands. En 1864, el químico inglés J. A. R. Newlands observó que dispuestos los elementos en orden crecientes a sus pesos atómicos, después de cada siete elementos, en el octavo se repetían las propiedades del primero y por analogía con la escala musical enunciaba su ley de las octavas.

  3. Tercera tentativa de clasificación: Sistema periódico de Mendelejeff. Fue el químico ruso Dimitri I. Mendelejeff el que estableció la tabla periódica de los elementos comprendiendo el alcance de la ley periódica.

Los primeros trabajos de Mendelejeff datan de 1860 y sus conclusiones fueron leídas 1869 en la sociedad Química Rusa. El mismo resumió su trabajo en los siguientes postulados:

  1. Si se ordenan los elementos según sus pesos atómicos, muestran una evidente periodicidad.

  2. Los elementos semejantes en sus propiedades químicas poseen pesos atómicos semejantes (K, Rb, Cs).

  3. La colocación de los elementos en orden a sus pesos atómicos corresponde a su valencia.

  4. Los elementos más difundidos en la Naturaleza son los de peso atómico pequeño. Estos elementos poseen propiedades bien definidas. Son elementos típicos.

  5. El valor del peso atómico caracteriza un elemento y permite predecir sus propiedades.

  6. Se puede esperar el descubrimiento de elementos aún desconocidos.

  7. En determinados elementos puede corregirse el peso atómico si se conoce el de los elementos adyacentes.



La tabla periódica moderna consta de siete períodos y ocho grupos.

Períodos: Cada franja horizontal.

Grupo Cada franja vertical.

Familia: Grupo de elementos que tienen propiedades semejantes.

Sistema periódico o Tabla periódica, esquema de todos los elementos químicos dispuestos por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la estructura de los elementos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales, llamadas periodos, y en 18 columnas verticales, llamadas grupos. El primer periodo, que contiene dos elementos, el hidrógeno y el helio, y los dos periodos siguientes, cada uno con ocho elementos, se llaman periodos cortos. Los periodos restantes, llamados periodos largos, contienen 18 elementos en el caso de los periodos 4 y 5, o 32 elementos en el del periodo 6. El periodo largo 7 incluye el grupo de los actínidos, que ha sido completado sintetizando núcleos radiactivos más allá del elemento 92, el uranio.

Tabla periódica moderna

En el presente siglo se descubrió que las propiedades de los elementos no son función periódica de los pesos atómicos, sino que varían periódicamente con sus números atómicos o carga nuclear. He aquí la verdadera Ley periódica moderna por la cual se rige el nuevo sistema: "Las propiedades de los elementos son función periódica de sus números atómicos"

Modernamente, el sistema periódico se representa alargándolo en sentido horizontal lo suficiente para que los períodos de 18 elementos formen una sola serie. Con ello desaparecen las perturbaciones producidas por los grupos secundarios. El sistema periódico largo es el más aceptado; la clasificación de Werner, permite apreciar con más facilidad la periodicidad de las propiedades de los elementos. 

Propiedades periódicas y no periódicas de los elementos químicos

Son propiedades periódicas de los elementos químicos las que desprenden de los electrones de cadena de valencia o electrones del piso más exterior así como la mayor parte de las propiedades físicas y químicas. 
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