Quimica

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Apunte de Estructura Atómica: Núcleo atómico. Corteza atómica. Números cuánticos. Aspectos espaciales de los orbitales atómicos. Configuración electrónica. Principio de exclusión de Pauli. Principio de Hund o de máxima multiplicidad.
Estructura del átomo
a) Núcleo atómico
Tiene un tamaño diminuto respecto al volumen del átomo.
V átomo/V núcleo = 3,38.1015
P. ej.,para el átomo de Al:
Con Ernest Rutherford sólo se sabía que tiene carga eléctrica positiva. Hoy en día se sabe que, con el excepción que el átomo de hidrógeno (que sólo tiene un protón), los núcleos atómicos contienen una mezcla de protones y neutrones, colectivamente llamados como nucleones. El protón tiene la misma carga que el electrón pero positiva. El protón es de tamaño similar, peroeléctricamente neutro. Ambos tienen una masa de 1 UMA. Los protones y los neutrones en el núcleo atómico se mantienen unidos por la acción de la fuerza nuclear fuerte, que supera a la fuerza de repulsión electromagnética mucho más débil que actúa entre los protones de carga positiva.
La corteza del átomo está formada por unas partículas llamadas electrones y de masa 1/1836 UMA, por lo que al ser tanpequeña se desprecia. Como el átomo es neutro debe haber el mismo número de electrones que de protones.
Al número de protones se le llama Z o número atómico, y se corresponde con el número de orden en el sistema periódico.
Como el átomo es eléctricamente neutro debe haber el mismo número de protones que de electrones.
Al número de neutrones se llama N.
La masa atómica (A) de un átomo será la sumade los protones y de los neutrones (ya que la del electrón por ser muy pequeña se desprecia).
A = N + Z

Para un mismo elemento químico, el número de protones que tienen sus átomos en sus núcleos es el mismo, pero no el de neutrones, el cual puede variar. Se llaman Isótopos de un elemento químico a los átomos de un mismo elemento químico que tienen el mismo número atómico pero distinto númerode electrones. Ej.:
Isótopos del Hidrógeno:¹1H, (protón), ²1H (deuterio), ³1H (tritrio)
Esto es opuesto a lo que afirmaba Dalton, ya que creía que lo característico de los átomos de un mismo elemento químico era su masa atómica. Pero no, lo característico es su número atómico, es decir, todos los átomos de un mismo elemento químico siempre tienen igual número de protones en sus núcleos, peropueden tener distinto número de neutrones, y por tanto diferentes masas atómicas.
Los isótopos son los responsables de que la masa de los elementos químicos en el sistema periódico no sea un número entero, ya que la masa que presentan las tablas periódicas es una masa resultante de promediar las masas de los diferentes isótopos existentes de un mismo elemento.
Los átomos son neutros, pues el númerode cargas positivas es igual al número de cargas negativas, es decir, el número de electrones es igual al número de protones.
Puede ocurrir que el átomo pierda o gane electrones (nunca que pierda o gane protones pues esto acarrearía la transformación de ese átomo en otro átomo de un elemento químico diferente), adquiriendo carga eléctrica neta y dando lugar a un ión :
Si pierde electrones,adquiere carga eléctrica positiva y el ión se llama catión. Si gana electrones, adquiere carga eléctrica negativa y el ión se llama anión.
b) Corteza atómica. Números cuánticos
La situación de los electrones, su nivel de energía y otras características se expresan mediante los números cuánticos. Estos números cuánticos, que se fueron introduciendo como postulados a partir de las modificacionesintroducidas en el modelo de Böhr para explicar los fenómenos experimentales, se pueden deducir teóricamente al resolver la ecuación de onda Erwin Schrödinger.
Cada electrón dentro de un átomo viene identificado por 4 números cuánticos:
Número cuántico principal . Se representa por la letra n.
Nos da idea del nivel de energía y el volumen real del orbital. Puede tomar los valores:
N = 1, 2, 3,...