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UNIDAD II
ESTRUCTURA ELECTRONICA DE LOS ATOMOS
NIVELES ENERGÉTICOS ELECTRONICOS
Como se vio en el capítulo I cada átomo consta de un pequeño núcleo, cargado positivamente, formado por protones y neutrones.
El núcleo está rodeado por electrones que son los que portan la carga negativa. La carga de un electrón es igual en magnitud, pero de signo opuesto a la del protón. En un átomo neuttro,el número de electrones es igual al de protones y, por consiguiente al número atómico del elemento.
Las propiedades químicas de los átomos dependen de cómo estén distribuidos los electrones alrededor del núcleo. El conocimiento de la estructura electrónica de un átomo nos permite predecir su comportamiento químico. En esta unidad trataremos de la distribución de los electrones en el átomo.Antes de ello es conveniente que examinemos las energías de estos electrones. Las energías de los electrones de los átomos se derivan de la teoría cuántica, desarrollada durante la primera parte del siglo pasado.
LA TEORIA CUÁNTICA
La teoría cuántica fue propuesta en primer lugar por Max Planck en 1900 para explicar la radiación de un cuerpo caliente. Unos pocos años después, en 1905, fueutilizada por Albert Einsten para tratar la emisión de electrones por metales expuestos a la luz. En 1913 Neils Bohr utilizó la teoría cuántica para desarrollar el modelo del átomo de hidrógeno. Hoy en día se sabe que la teoría cuántica es una teoría general que se aplica a todas las interacciones de la materia con la energía.
Postulados de la Teoría cuántica
1. Los átomos y las moléculas sólopueden existir en ciertos estados, que se caracterizan por cierta energía. Cuando un átomo o molécula cambia de estado, debe absorber o emitir la cantidad exacta para ir a dicho estado.
Los átomos y las moléculas pueden poseer varias clases de energía. Una forma de energía de especial importancia surge el movimiento de los electrones alrededor del núcleo atómico, así como de las interacciones decarga entre los electrones y los electrones y el núcleo. Esta clase de energía se llama energía electrónica. La energía del sistema sólo puede existir en estados discretos, y se dice que está cuantizada. Un cambio en el nivel de energía de tal sistema lleva consigo la absorción o emisión de una cantidad definida (“cuanto”) de energía.
Cuando un átomo va desde une estado permitido de energía aotro, debe absorber o emitir suficiente energía como para que adquiera la del estado final. El estado electrónico de energía más bajo se llama estado fundamental. Un estado excitado es aquel que tiene una energía superior a la del estado fundamental.
2. Cuando los átomos o moléculas absorben o emiten luz en el proceso de cambiar sus energías, la longitud de onda λ de la luz está relacionadacon el cambio de energía por la ecuación:

E1 es la energía del estado superior (aquel que tiene mayor energía) y es la energía de estado inferior (aquel que tiene menor energía). Los símbolos h y c son constantes físicas: h es la constante de Planck, y c es la velocidad de la luz.
Un rayo de luz se puede considerar formado por fotones, que tiene las propiedades de las partículas. Enparticular, cada fotón de longitud de onda tiene una energía de , aumenta su energía en esta cantidad:
=

Si, por otra parte, el átomo o molécula emite un fotón de energía
, se mueve de un estado de energía alta a otro de energía baja. En este caso, su energía disminuye en
= -

3. Los estados permitidos de energía de átomos o moléculas se pueden describir por una serie de números llamadosnúmeros cuánticos.
Es posible escribir ecuaciones que describan las energías de los electrones en los átomos o moléculas. En general, tales ecuaciones tienen más de una solución. Todas las soluciones son de la misma forma general y contienen uno o más números cuánticos. Estos números distinguen une estado particular de energía de todos los demás. En el modelo usual, los números cuánticos...