lunes, 25 de junio de 2012

Disposición de los Electrones en los Átomos - Métodos de Lectura

MÉTODOS DE LECTURA:

El método que utilizé para realizar mi lectura fue el de subrayado, el cual lo efectué por medio de colores.


DISPOSICIÓN DE LOS ELECTRONES EN LOS ÁTOMOS



     A principios del siglo XX empezó a estudiarse la disposición de los electrones, una de las propiedades de los elementos ha venido siendo estudiada desde la invención del espectroscopio en 1859.  En 1913 Bohr descubrió la manera en que estaban relacionadas las estructuras de rayas del espectro.  En la actualidad no se dispone aún de un modelo físico preciso.

Los Espectros Atómicos

     Espectros de emisión.  Cuando un elemento absorbe energía de una llama o de un arco eléctrico, emite energía radiante, ésta puede pertenecer al intervalo de la luz visible.  Al hacerla pasar a través del prisma de un espectrógrafo, se forma una imagen denominada espectro de emisión.  Éstos son de dos tipos: continuos y discontinuos.

     Algunos elementos necesitan tan sólo ser calentados en un mechero Bunsen para que emitan una luz de un cierto color, algunos ejemplos: litio, sodio, potasio, calcio y estroncio.  El método para comprobar si una sustancia se encuentra en estos elementos, se debe disolver un poco de esta sustancia en agua e introducir un arito de platino.  Si se evapora una gota de la disolución y se aplica la llama, ésta adquirirá el color característico de los elementos.

     El análisis preciso del color de una llama puede efectuarse mediante un espectroscopio de prisma sencillo, el cual desvía la trayectoria de cualquier rayo de luz y desvía los colores de manera desigual.  El espectro consiste en un conjunto de rayas brillantes sobre un fondo oscuro, denominado espectro de emisión de rayas brillantes.

     El rubidio, cesio, talio, indio, galio y escandio fueron descubiertos como resultado del examen espectrógrafo.

    El Helio fue descubierto en el sol, en 1868 Pierre Janssen descubrió líneas en el espectro de la corona solar, J. N. Lockyer sugirió que podían pertenecer a un elemento existente en el sol.  En 1895 Sir William Ramsay descubrió que también existía en la Tierra.

     Los espectros y las energías de los electrones.  Los electrones que rodean el núcleo se encuentran en condiciones normales, en posiciones que se denominan Estados Normales.  Al someter a temperaturas elevadas o por bombardeos, éstos absorben energía y se trasladan a lugares de mayor energía o estados excitados.  Las muestras del mismo elemento emiten radiación de la misma longitud de onda, cualquier elemento emite siempre sólo ciertas longitudes de onda.

     Los electrones dispuestos alrededor del núcleo según niveles energéticos, definidos E1, que al ser excitados migran a otros definidos E2.

     Espectros de absorción.  La mayoría de los sólidos emiten radiación de todas las longitudes de onda visibles, ésta da un espectro de emisión continuo.  Los elementos y compuestos con punto de fusión elevado se emplean como fuentes adecuadas de espectros continuos, ejemplo, el tungsteno.

    Al atravesar una radiación electromagnética continua, quedan absorbidas ciertas longitudes de onda, estas son características de las sustancias que absorben la radiación y la estructura de estas rayas se denomina espectro de absorción.

     El estudio del espectro de absorción de los gases ha conducido al desarrollo de métodos para la identificación de sustancias, tanto gaseosas como líquidas o sólidas.



Energía de Ionización de los Átomos

     La energía del rayo catódico en electrón-voltios, necesaria para desprender de un átomo el electrón menos atraído, es la llamada energía de primera ionización de un elemento:

Átomo + energía          ion + electrón

     Átomos que posean una cantidad suficiente de electrones resultará posible desprender un segundo electrón, mediante una mayor diferencia de potencial, etc.

1.       El potasio, socio, litio, poseen energías de primera ionización, es decir, poseen un electrón que puede perder con facilidad.

2.       El magnesio y calcio, poseen energías de ionización primera y segunda, es decir, cada uno posee dos electrones que pueden desprenderse con facilidad.

3.       El helio, neón y argón poseen unas energías de segunda ionización muy altas, es decir, los átomos de estos elementos retienen todos sus electrones con gran fuerza.



     A partir del número total d electrones que poseen los átomos de los gases nobles ha podido determinarse que el helio posee sólo un nivel de energía y que el neón y el argón poseen, 8 electrones en su nivel de energía más externo.

     La energía necesaria para desprender un electrón varía de manera periódica según aumentan los números atómicos.

Periodicidad de las Propiedades

     Los elementos que poseen propiedades parecidas aparecen en determinados intervalos en la clasificación periódica, importante indicados de la existencia de diversos niveles de energía.  Tomamos como número atómico el número de electrones de un átomo.  Existen siete periodos de elementos, indica siete repeticiones en la disposición de los electrones.

     Tabla periódica en forma larga.  Ha recibido general aceptación, acentúa aquellos cambios en las propiedades que dependen del número atómico.  Existen 16 divisiones verticales en grupos o familias.  Existen 7 filas horizontales o periodos, acabando cada uno en un gas noble.

     La tabla se encuentra dispuesta de tal manera que los elementos similares se encuentren en la misma familia.

    Con el estudio de los espectros atómicos, las energías de ionización y de la tabla periódica, los físicos han llegado a la conclusión de que los electrones no excitados se encuentran dispuestos entre uno y siete niveles principales de energía.

     El primer nivel energético contiene tan sólo 2 electrones, para los niveles energéticos situados a mayores distancias del núcleo, cada nivel puede permitir electrones, va aumentando y decreciendo la atracción.  Los niveles de energía se designan con un 1, 2, 3, 4, etc., o bien con las letras K, L, M, N, etc.

Subniveles Energéticos

     Se hace necesario postular que dentro de cada nivel de energía deben existir subniveles energéticos que expliquen la cantidad de longitudes de onda de la energía radiante emitida.

     Los subniveles fueron recibiendo nombres: Sharp, principal, diffuse y fundamental.  El número de subniveles que posee un nivel principal es igual al número de ese nivel.  Para el nivel principal sólo existe un subnivel s, para el segundo existen los subniveles s y p, para el tercero existen los subniveles s, p y d, etc.

Mecánica Ondulatoria y Orbitales

     De acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg, no es posible el medir exactamente la posición y velocidad de un electrón.  Mediante métodos matemáticos de la mecánica cuántica, Erwin Schrodinger, pudo calcular la probabilidad de encontrar el electrón en la región del espacio que rodea el núcleo.  Estas regiones se denominan Orbitales.

     Cada orbital puede ser ocupado por más de dos electrones.

     El primer nivel energético posee tan sólo un orbital, se cree que es esférica.  El segundo nivel principal que contiene un máximo de 8 electrones está formado por 4 orbitales.  El tercer nivel principal de energía, que posee como máximo 18 electrones, contiene tres subniveles con nueve orbitales.

1.       Los niveles de energía se designan con los números 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

2.       El número de subniveles es igual al número que designa ese nivel.

3.       El cuadrado del número de un nivel da el número de orbitales que posee ese nivel.

4.       El número de orbitales multiplicado por 2 nos da el máximo número de electrones.



Forma de Completarse los Orbitales.  Los dos primeros niveles se encuentran separados por una diferencia de energía.

     A medida que el número de electrones va aumentando de átomo en átomo en la tala periódica, dos principios los rigen: el orden en el que los subniveles se llenan sigue la escala de energías; cada orbital es ocupado por un solo electrón antes de que ningún orbital adquiera electrones.

     La estructura de un átomo no coincide siempre con la que se obtiene según el método corregido.

La Tabla Periódica y la Manera de Llenarse los Orbitales.  El orden según el cual los electrones se van disponiendo para construir las estructuras atómicas está claramente relacionado con la tabla periódica.

Orbitales y Energías de Ionización.  Algunas de las desviaciones respecto al comportamiento periódico ideal que se dan en cada periodo, examinando las variaciones de energía en función de la disposición de los electrones en los orbitales y subniveles.

1.       Al empezarse a ocupar un nuevo nivel externo de energía, éste nuevo electrón se encuentra atraído débilmente, por lo tanto tiene energía de ionización baja.

2.       Dentro de cada periodo existe un aumento de la energía de ionización.

3.       Al completarse los subniveles p, se aumenta la energía de ionización, cuando se completan los subniveles s y d, se originan los picos en las gráficas de la energía de ionización.

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