Quimicaa

Capítulo 1. ESTRUCTURA ATÓMICA, TABLA PERIÓDICA Y ENLACE QUÍMICO.
1.1. Introducción

Al inicio de este curso debemos refrendar uno de sus principales objetivos: establecer una relación entre los niveles macroscópico (propiedades) y microscópico (configuración electrónica y enlace químico) de la materia. Como se ha visto en el Curso Propedéutico hay una perfecta correlación entre la estructuraatómica y la moderna tabla periódica; en ésta los grupos o familias de elementos y los periodos tienen su explicación última en la configuración electrónica. A partir de los conceptos de valencia y electrones de valencia se puede plantear la teoría del enlace químico; es decir, cómo es que los átomos se combinan para formar moléculas ó compuestos, para dar lugar a la gran cantidad de sustanciasdiferentes conocidas. Estos conocimientos resultan esenciales y están a la base de la comprensión de las diferentes propiedades entre compuestos moleculares, iónicos, polares, metálicos, etc. 1.2. Teoría atómica moderna y orbitales

Como ya es sabido, la teoría atómica moderna y en consecuencia la estructura atómica que actualmente reconocemos como válida, es fruto de varias décadas de estudios yexperimentos que poco a poco nos han permitido ir entendiendo cómo está hecho el átomo y cómo funciona. Es frecuente que los estudiantes de secundaria lleguen a la universidad con una idea hasta cierto punto errada del átomo, pues el modelo atómico que mejor suelen recordar y asociar con la estructura atómica es el modelo atómico de Böhr (figura 1.1), el cual se asemeja a un sistema planetario enminiatura: el núcleo hace las veces de un sol y los electrones giran en órbitas a su alrededor como lo hacen los planetas alrededor del sol.

Figura 1.1. Modelo atómico de Böhr.

El moderno concepto de orbital, introducido por la mecánica cuántica a partir del principio de incertidumbre de Heisemberg y la ecuación de onda de Schrödinger (Capítulo 2 de los Apuntes de Clases del CursoPropedéutico), entendido como una región del espacio donde la probabilidad de encontrar al electrón es máxima, se recuerda menos. La diferencia, sin embargo, es clara y no deberíamos confundir una órbita con un orbital. La órbita de los planetas es una línea curva y cerrada, conocida con tal precisión que los eclipses (alineamiento de planetas con el sol y/o satélites) pueden predecirse con siglos deantelación. En el caso de los electrones girando alrededor del núcleo sucede lo contrario: nunca sabemos con precisión dónde se encuentran, motivo por el cual se trazan orbitales o zonas dentro de las cuales la probabilidad de encontrarlos es máxima (densidad o nube electrónica, figura 1.2).
Figura 1.2. Tres formas de representar un orbital 1s En cierta medida contribuye a la confudel átomo dehidrógeno. sión el hecho de los profesores solemos usar también el modelo de Böhr cuando nos referimos al átomo y queremos esquematizarlo, pues es mucho más fácil de dibujar que el átomo moderno.

2

Química General 1 ____________________________________________________________

_________________________________

1.3.

Configuración electrónica y tabla periódica

Una vez desvelado el misteriode la estructura atómica mediante la resolución de la ecuación de onda de Schrödinger y los números cuánticos se desveló también la relación entre la estructura atómica y la tabla periódica. La tabla periódica de Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer (1869) era muy parecida a la actual, pues si bien ordenaba los elementos en base a su peso atómico, lo hacía principalmente en base a sus propiedades. Poreste motivo presentaba varias excepciones o discordancias entre pesos atómicos y propiedades. Estas discordancias desaparecieron cuando se descubrió la estructura atómica y los elementos se organizaron en base a su número atómico (Z = número de protones en el núcleo). Los números cuánticos y la conocida regla del serrucho (o regla de Moeller, figura 1.3), que nos indica el orden energético de...