Estructura Electronica De Los Materiales

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1 La estructura electrónica de los átomos
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8

La estructura del átomo
La luz: frecuencia, cuantos y efecto fotoeléctrico
El espectro del hidrógeno atómico. El modelo de Bohr y sus ampliaciones
El modelo mecano-cuántico. La ecuación de Schrödinger
El átomo dehidrógeno en el modelo mecano-cuántico. Forma de los orbitales atómicos
Los átomos polielectrónicos
Configuraciones electrónicas de los átomos polielectrónicos en su estado fundamental
Periodicidad de algunas propiedades físicas

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1.1_____________________________________________________________________________________________________
La estructura del ‡tomo
Tabla 1.1. Las partículas subatómicas
Nombre
Símbolo
Masa
Carga
Descubrimiento
protón
p
1,673 10–27 kg
+1,602 10 –19 C
Goldstein, 1886
electrón
e
9,109 10–31 kg
–1,602 10–19 C
Thomson, 1897
neutrón
n
1,675 10–27 kg
Chadwick, 1932_____________________________________________________________________________________________________

El modelo atómico de Rutherford. En 1911, Rutherford, Geiger y Marsden estudian las trayectorias de
las partículas α disparadas contra láminas de diferentes materiales (figura 1.1). De acuerdo con los
resultados obtenidos, Rutherford propone un modelo de átomo (figura 1.2) caracterizado por la existencia
de un núcleo central con una carga positiva idéntica a la negativa de loselectrones, que están fuera del
núcleo, y que contiene el 99,9% de la masa total del átomo en sólo el 0,01% de su diámetro (d 1 106
toneladas/cm3).
Figura 1.1. Dispositivo experimental de Rutherford para la
medida de la dispersión de partículas α, mediante láminas
metálicas muy delgadas. La fuente de partículas α es el
polonio radiactivo colocado en el interior de un bloque de
plomo, que sirve paraproteger de las radiaciones y para
seleccionar un haz de partículas. La lámina de oro que se
utilizó tenía un espesor de 0,00006 cm. La mayoría de las
partículas pasaban con poca o ninguna desviación, a . Unas
pocas se desviaban ángulos grandes, b, y, ocasionalmente,
alguna partícula era despedida por la lámina, c.

b

Fuente

Figura 1.2. Interpretación del experimento de Rutherford. Lamayor parte
del espacio de un átomo está casi “vacío” ya que sólo está ocupado por
livianos electrones. Toda la carga positiva del átomo y casi toda su masa se
encuentra en su centro, en un núcleo muy denso y pequeño. La mayoría de
las partículas α con carga positiva (a ) atraviesan el átomo por el espacio
c
desocupado sin experimentar desviaciones. Algunas (b ) se acercan a los
núcleos yse desvían al ser repelidas por su carga positiva. Sólo unas pocas
llegan a acertar (c) en un núcleo y salen despedidas hacia atrás.

Haz de
partículas α

a
b

c

Lámina
de oro

Pantalla de
centelleo

a
b
a

a

La representación
no es a escala. Si
los núcleos fueran
tan grandes como
los puntos negros
que los
representan, el
tamaño del átomo
debería ser de unasdecenas de metros.

Nucleones. El núcleo atómico está constituido por protones y neutrones, que por ello se llaman
nucleones. El número atómico (Z) de un átomo es el número de protones, que es igual al de electrones en
el átomo neutro. El número neutrónico (N) es el número de neutrones. Cada elemento se diferencia del
resto por su número atómico. El número másico (A) de un átomo es el número denucleones, A = Z + N.
Isótopos. Un elemento puede contener núcleos de diferente número másico, es decir, puede contener
diferentes isótopos de diferente masa atómica (ver tabla 1.2). En un elemento natural, la abundancia
isotópica relativa de los distintos isótopos en la naturaleza suele ser casi constante y recibe el nombre de
abundancia isotópica natural. Lo que normalmente se llama masa...