Disposición de los electrones en los átomos
Con la invencion del espectroscopio en 1859 se empezó a estudiar la disposicion de los electrones en los átomos. En 1913 Niels Bohr descubrio la manera en que se relacionan las estructuras de rayas que revela el espectroscopio con la estructura electronica de los átomos. El modelo atomico de Bohr nos decía que las orbitas de los electrones eran elípticas y circulares sobre el nucleo atomico, pero ahora se sabe que este era muy poco descriptivo.
Espectros atomicos
Lo que el espectroscopio revela, llamado espectro de emisión, es la radiacion emitida que ocurre cuando algun elemento absorbe la energia suficiente de una llama o de un arco electrico. Esta radiación puede ser luz visible, aunque no siempre lo es. Cuando se pasa esta radiación por el prisma de un espectografo, se dispersa según las longitudes de onda y se forma el espectro de emisión. Estos espectros se clasifican en continuos y discontinuos, para los discontinuos el espectro es una estructura de rayas brillantes sobre un fondo oscuro.
Algunos elementos pueden ser facilmente identificados al calentarlos en un bechero bunsen, ya que dichos elementos, al ser calentados, emiten una luz de color caracteristico, como el litio, sodio, potasio, calcio y estroncio. debido a esto se puede comprobar la existencia de alguno de estos elementos en una sustancia cualquiera si se pone en una llama una gota de dicha sustancia, esta se tornará del color característico del elemento que se desea identificar, si es que existe en la sustancia. Pero el anterior es el metodo mas simple para la identificacion de algun compuesto, si es necesaria una identificacion exacta del elemento, se debe de analizar el clor de la llama mediante un espectroscopio. Si se requiere una alta exactitud en la identificacion, se suele obtener una fotografia del espectro, para recoger radiaciones de longitudes de onda invisibles para el ojo humano.
El punto de vista moderno dice que los electrones se encuentran en estados normales cuando ocupan posiciones de energia bajas, pero al someterlos a altas temperaturas o bombardearlos mediante otros electrones absorben energía y se tornan a estados exitados, es decir, con mayor energía. Cuando vuelven a un estado normal se libera energía que es lo que a veces forma luz visible. Los espectros del mismo elemento emiten siempre radiacion de la misma longitud de onda y bajo condiciones adecuadas cualquier elemento emite siempre solo ciertas longitudes de onda.
Energía de ionización de lo átomos
La energía de ionización se define como la energía necesaria para desprender un electron de un átomo, para los átomos que tienen una cantidad suficiente de electrones resultará posible desprender un electron de otro átomo. El estudio de estos datos es útil para poder crear una idea sobre la disposición de los átomos. Los elementos que poseen energías de primera ionización tienen un electron que pueden perder con facilidan. Los elementos que poseen energías de ionización primera y segunda pero con un valor pequeño tienen dos electrones que pueden perder con facilidad. Los elementos que poseen energías de segunda ionización muy altas retienen todos sus electrones con gtan fuerza, es decir, cuando la energia de ionización es mas alta, retienen con mayor fuerza sus electrones.
Periodicidad de las propiedades
La existencia de diversos niveles de energía se ve reflejando en la asociación de la variación periodica de las propiedades con la variación de los electrones en los átomos. Aunque se han propuesto diversas disposiciones de los elementos, la unica que se ha aceptado es la tabla periodica en forma larga, la tabla esta dispuesta para que los elementos similares se encuentren en la misma familia.
Subniveles energeticos
Las medidas fotograficas de las radiaciones emitidas por los átomos exitados, revelan que las energías de los electrones situados dentro de un mismo nivel de energía, difieren unas de otras, por lo que es necesario el postulado que dentro de cada nivel de energía deben de existir subniveles energeticos. Los subniveles fueron recibiendo nombres a medida que cada serie de lineas del espectro iba siendo descubierta: sharp, principal, diffuse y fundamental. El numero de subniveles que posee un nivel de energía principal es igual al numero de ese nivel.
Mecanica ondulatoria y orbitales
Aunque con el espectroscopio se ha logrado gran avance sobre la energia de los electrones y que indica que estas pueden pertenecer a niveles principales y a diversos subniveles, estos datos no dan informacion alguna acerca del movimiento de los electrones, en realidad, no es posible el medir exactamente la posicion y la velocidad de un electrón a la vez, además como un electrón es una particula tan pequeña sería desviado de su movimiento al tratar de examinarlo mediante la luz o rayos X. Erwin Shrodinger pudo calcular la probabilidad de encontrar al electrón en la región del espacio que rodea el núcleo, describe las regiones del espacio en torno del núcleo en las cuales existe una mayor probabilidad de hayar el electrón, estas regiones son denominadas orbitales, cada orbital no puede ser ocupado por mas de dos electrones, el primer nivel de energia posee solo un orbital, es decir, capacidad par solo 2 electrones. El segundo nivel de energia esta formado por cuatro orbitales, por lo tanto, con capacidad máxima para ocho electrones. El tercer nivel de energía tiene nueve orbitales, entonces tiene capacidad máxima de dieciocho electrones. El cuarto nivel contiene dieciseis orbitales, por lo tanto tiene capacidad máxima de treintaidos electrones. A medida que va aumentando el numero de electrones de átomo a átomo en la tabla periodica, hay dos principios que rigen el orden en que los subniveles y orbitales se van llenando:
- El orden en el que los subniveles se llenan generalmente, empieza en el subnivel mas bajo y subiendo progresivamente.
- Dentro de cada subnivel, cada orbital es ocupado por un solo electrón antes de que ningún orbital adquiera dos electrones.
