Estructura Atómica: Resumen para Química de Segundo Bachillerato

Evolución de los Modelos Atómicos

La historia del átomo es como un thriller científico donde cada descubrimiento reveló nuevos misterios. Dalton (1808) fue el primero en proponer que la materia estaba formada por átomos indivisibles. Parecía sencillo, ¿verdad?

Thomson (1904) descubrió los electrones y propuso su famoso modelo del "pudín de pasas": el átomo era una esfera positiva con electrones negativos incrustados. Esto explicaba por qué los átomos eran neutros, pero pronto se quedó obsoleto.

Rutherford (1911) lo cambió todo con su experimento de la lámina de oro. Demostró que el átomo tenía un núcleo central diminuto y denso, rodeado de electrones girando en la corteza. También descubrió el protón (1918). Más tarde, Chadwick (1932) completó el puzzle nuclear descubriendo el neutrón.

💡 Recuerda: Número atómico (Z) = número de protones. Número másico (A) = protones + neutrones. Los isótopos tienen el mismo Z pero diferente A.

El Modelo de Bohr y la Radiación

Rutherford tenía un problema: según la física clásica, sus electrones deberían caer al núcleo. Bohr (1913) lo solucionó aplicando la teoría cuántica de Planck: la energía se intercambia en "paquetes" llamados cuantos $E = hν$.

Los tres postulados de Bohr revolucionaron la física atómica. Los electrones solo pueden estar en órbitas permitidas (niveles), sin emitir radiación. El número cuántico principal $n$ define estos niveles: n = 1, 2, 3...

Cuando un electrón salta entre niveles, absorbe o emite energía según la ecuación: ΔE = E_final - E_inicial. Esto explica perfectamente las líneas espectrales del hidrógeno.

💡 Truco para exámenes: Si un electrón sube de nivel, absorbe energía. Si baja, la emite como luz.

Sommerfeld mejoró el modelo añadiendo el número cuántico secundario $l$ para órbitas elípticas y Zeeman el magnético (ml) para la orientación. Finalmente se añadió el spin (ms) para el giro del electrón.

Mecánica Cuántica y Números Cuánticos

La física moderna demostró que los electrones tienen dualidad onda-corpúsculo. De Broglie propuso que λ = h/(m·v), y se confirmó experimentalmente. ¡Los electrones se comportan como ondas!

El principio de incertidumbre de Heisenberg estableció que no podemos conocer simultáneamente la posición y velocidad exactas de un electrón. Adiós a las órbitas definidas, hola a los orbitales: regiones donde es probable encontrar el electrón.

La ecuación de Schrödinger describe matemáticamente estos orbitales usando cuatro números cuánticos:

• n (principal): nivel energético (1, 2, 3...)
• l (orbital): forma del orbital $s=0, p=1, d=2, f=3$
• ml (magnético): orientación espacial $-l a +l$
• ms (spin): giro del electrón $+1/2 o -1/2$

💡 Clave: Los tres primeros números cuánticos definen el orbital; los cuatro identifican completamente al electrón.

Configuración Electrónica

Ahora viene la parte práctica: ¿cómo se distribuyen los electrones en los átomos? La configuración electrónica fundamental sigue tres reglas fundamentales que debes memorizar.

El principio de Aufbau dice que los electrones ocupan primero los orbitales de menor energía. Usa el diagrama de Moeller: 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d¹⁰...

El principio de exclusión de Pauli establece que dos electrones no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales. En la práctica: máximo 2 electrones por orbital, con spins opuestos.

La regla de Hund requiere que los electrones ocupen orbitales degenerados (misma energía) por separado antes de aparearse. Ejemplo: en 2p³, cada orbital p tiene un electrón antes de que alguno tenga dos.

💡 Fórmulas clave: λ = h/(m·v) y E = hc/λ. ¡No las olvides para los problemas!