Modelo atómico actual

Autora: Lic. Irmina Guevara

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Ideas esenciales

¿Has observado cuál es el primer elemento químico ubicado en la tabla periódica?

Si lo has hecho, sabrás que es el elemento químico hidrógeno cuyos átomos tienen número atómico 1.

El número atómico es el número de protones que los átomos tienen en su núcleo, una de las partes que forma al átomo.

En el núcleo de los átomos también se encuentran los neutrones. Cada protón tiene carga 1+, mientras que la del neutrón es 0. Por lo tanto, la carga del núcleo de un átomo la determina el número de protones presentes.

Otra de las partes del átomo es la envoltura, en la cual se encuentran los electrones, cada electrón tiene carga 1-.

Pero, ¿qué relación hay entre el número de protones y electrones de un átomo?

Pues, como el átomo es eléctricamente neutro, es decir, la suma de la carga de protones y electrones es cero, entonces, el número de protones y de electrones que posee está igualado.

Así tendremos que cada átomo, como el del elemento químico hidrógeno, cuyo número atómico (Z) es 1, tendrá un protón en su núcleo y un electrón en su envoltura.

La envoltura electrónica es una zona negativa que rodeo al núcleo, aproximadamente 100 000 veces mayor que él.

En esa amplia zona del átomo los electrones se distribuyen por su energía formando capas o niveles de energía (n). Los niveles de energía toman los valores 1, 2, 3,…

Los electrones de menor energía están más cerca del núcleo y los de mayor energía, en los niveles de energía más alejados de este.

El modelo actual del átomo también describe el complejo comportamiento de los electrones en los átomos. Este modelo predice la probabilidad de encontrar al electrón en una zona determinada de la envoltura electrónica llamada orbital atómico.

El orbital atómico se relaciona con la energía del electrón y se representa por nl. En esta notación n representa el nivel de energía y l el tipo de orbital atómico, representado por las letras s, p, d, f.

Orbital-atomico-s

Fig.1: Orbital atómico s

Orbitales-atmicos-p


Fig. 2: Orbitales atómicos p

Orbitales-atmicos-d

Fig. 3: Orbitales atómicos d


¿Qué significa la notación 1s? Significa orbital atómico s del primer nivel de energía.

Hay un orbital atómico del tipo s, pero los orbitales atómicos del tipo p son tres, los del tipo d son 5 y los del tipo f son 7.

Los tipos de orbitales atómicos por niveles de energía son:

n=1; orbital atómico del tipo s: 1s

n=2; orbitales atómicos de los tipos s y p: 2s, 2p, 2p, 2p

n= 3; orbitales atómicos de los tipos s, p y d: 3s, 3p, 3p, 3p, 3d, 3d, 3d, 3d, 3d

De manera general, cuando los orbitales del tipo p, d o f están completos de electrones o semicompletos se resumen representándolos una sola vez.

Cada orbital atómico admite como máximo dos electrones

¿Puedes calcular el número máximo de electrones que admite cada tipo de orbital?

La información anterior es útil para representar la distribución electrónica de los átomos de los elementos químicos, según el modelo actual de átomo que incluye los conceptos nivel de energía y orbital atómico (notación nlx)

En la notación nlx, n es el nivel de energía, l es el tipo de orbital atómico y x es el número de electrones en cada orbital.

¿Qué significa 1s1?

Significa que en el orbital atómico s, del nivel de energía 1, hay 1 electrón.

Para representar la distribución electrónica de los átomos de los elementos químicos, es necesario seguir las reglas siguientes:

1- Se indica el número de electrones en cada orbital por la notación nlx.

2- Los electrones se distribuyen de forma tal que ocupen primero los orbitales de menor energía. Para los átomos de número atómico hasta 20 el orden es 1s 2s 2p 3s 3p 4s

3- Los electrones se distribuyen en un conjunto de orbitales atómicos del mismo tipo, de forma tal, que ocupen el mayor número de ellos (regla de máxima multiplicidad de Hund).

Ejemplo

Los átomos del elemento químico carbono (C) tienen número atómico 6. La representación de la distribución electrónica de sus átomos utilizando la notación nlx es: 1s2 2s2 2p1 2p1.

Para representar la distribución de electrones por notación electrónica simplificado solo se destacan los electrones del último nivel y se resumen los de los niveles más internos colocando entre paréntesis el símbolo del elemento químico del grupo que aparece en el extremo derecho de la tabla periódica (llamado gas noble) que lo antecede.

En el caso de los átomos del elemento químico carbono, la notación electrónica simplificada es: (He) 2s2 2p1 2p1. Los átomos del elemento carbono están presentes en todas las sustancias orgánicas.

De acuerdo con la distribución de los electrones en su capa externa o capa de valencia se puede predecir que:

  • El átomo de carbono tiene 2 niveles de energía
  • El último nivel de energía es el segundo
  • Hay 4 electrones en su capa externa
  • Tiene capacidad para establecer 4 enlaces covalentes

Nota: LA capacidad de enlace que tienen los átomos se llama valencia, por eso se dice que la valencia del carbono es IV (4, se escribe en número romano)

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