Atomo; estructura y teorias

Atomo; estructura y teorias

Introduccion

En general todo lo que conocemos esta formado de algun elemento que conocemos, ya sea uno en su estado puro o en forma de un compuesto como lo es el agua, y que todo esto a su vez esta formado por atodmo que son las particulas mas simples en las que podemos encontrar a los elementos, pero, Que hace que estos esten unidos entre ellos, Hay algo mas pequeño que un atomo?, todos los atomos son iguales?, estas preguntas que aunque simples podrian llegar a tener una respuesta profunda, para esto nos echaremos de la mano de algunas teorias y aun mas de los descubrimientos que ha hecho el ser humano a lo largo de la historia para resolverlos.

Para poder comprender por completo el funcionamiento de los atomos podemos comenzar por su estructura la cual consta de dos  partes fundamentales: el nucleo y la corteza para esto haremos uso de la siguiente imagen Fig. 1.

[pic 1]Fig. 1.

Las partes fundamentales de las que hablamos es el nucleo y la corteza, en las cuales a su vez estan formadas por pequeñas partuculas llamadas particulas sub-atomicas, de estas podemos destacar algunas de sus caracteristicas.

En el nucleo encontramos a los protones y neutrones, la primera de ellas tiene carga positiva y la segunda no tiene carga alguna mas sin embargo no afectan las cargas electronicas pero si su peso atomico. Y en la corteza podemos encontrar a los electrones, son particulas mas pequñas cargadas negativamente y con un peso muy inferior al de los protones y neutrones, estos dos ultimos tienen casi el mismo peso asi que el peso atomico casi quede detrminado por ellos, mas aun en los isotopos que son atomos de el mismo elemento pero con diferente numero de neutrones alterando el peso atomico de este y dotandole de diferentes propiedades, un ejemplo de este es el deuterio que es un isotopo del hidrogeno el cual forma la llamada agua pesada.

Ahora como es que estos elementos como el hidroogeno y el deuterio se unen con el oxigeno para formar compuestos como el agua o el agua pesada, los atomos llegan a tener muchas partciulas sub-atomicas tanto protones como electrones, asi de esta manera no podrian todos estar girando en torno al nucleo en una sola orbita, tomemos de ejemplo el sisitema solar, en este cada planeta tiene su orbita, asi de  esta manera las orbitas de los electrones solo pueden llevar un determinado numero de electrones, asi algunos de estos orbitales llegan a llevar varios electrones, cada orbital tiene un numero maximo de electrones que lo hace estar estable, pero que sucede cuando el electron o electrones no alcanzan para llenar el orbital por completo, es hay cuando los demas elemntos intervienen ya que quizas el otro elemento tampoco tiene completo su ultimo orbital, como es que se determino la pocicion de los orbitales y su forma?, sabemos que a lo largo de la historia surgieron algunas teorias que explicaban como era el atomo y su funcionamiento, y estos modelos nunca fueron descartados solo se les fueron agregando detalles, asi un cientifico llamado SCHRÖDINGER quien con una ecuación denuesta que el movimiento de los electrones no es circular si no elíptico teoría llamada mecánica ondulatoria explicada con la famosa ecuación de SCHRÖDINGER. En 1926 publicó una serie de artículos que sentaron las bases de la moderna mecánica cuántica ondulatoria, y en los cuales transcribió en derivadas parciales su célebre ecuación diferencial, que relaciona la energía asociada a una partícula microscópica con la función de onda descrita por dicha partícula. Dedujo este resultado tras adoptar la hipótesis de De Broglie, enunciada en 1924, según la cual la materia y las partículas microscópicas, éstas en especial, son de naturaleza dual y se comportan a la vez como onda y como cuerpo.

Atendiendo a estas circunstancias, la ecuación de Schrödinger arroja como resultado funciones de onda, relacionadas con la probabilidad de que se dé un determinado suceso físico, tal como puede ser una posición específica de un electrón en su órbita alrededor del núcleo.

Aunque esto era algo cuántico y no determinista ayuda a la creación de los niveles energéticos donde se encuentran dichos electrones, ahora como es que sabemos el número de electrones que se están compartiendo entre moléculas? Existe alguna manera gráfica de representarlos? Pues si esta manera se conoce como estructura de Lewis La estructura de Lewis, también llamada diagrama de punto y raya diagonal, modelo de Lewis, representación de Lewis o fórmula de Lewis, es una representación gráfica que muestra los pares de electrones de enlaces entre los átomos de una molécula y los pares de electrones solitarios que puedan existir. Son representaciones adecuadas y sencillas de iones y compuestos, que facilitan el recuento exacto de electrones y constituyen una base importante para predecir estabilidades relativas. Esta representación se usa para saber la cantidad de electrones de valencia de un elemento que interactúan con otros o entre su misma especie, formando enlaces ya sea simples, dobles, o triples y estos se encuentran íntimamente en relación con los enlaces químicos entre las moléculas y su geometría molecular, y la distancia que hay entre cada enlace formado.

Las estructuras de Lewis muestran los diferentes átomos de una determinada molécula usando su símbolo químico y líneas que se trazan entre los átomos que se unen entre sí. En ocasiones, para representar cada enlace, se usan pares de puntos en vez de líneas. Los electrones desapartados (los que no participan en los enlaces) se representan mediante una línea o con un par de puntos, y se colocan alrededor de los átomos a los que pertenece. Fig. 1.2

Gracias a estas estructuras podemos identificar de manera sencilla los elementos más destacables del compuesto analizado, en los compuestos organices podemos identificar el átomo central y saber si está completo su ultimo orbital cumpliendo la famosa regla del octeto, La regla del octeto, establece que los átomos se enlazan unos a otros en el intento de completar su capa de valencia (última capa de la electrosfera). La denominación “regla del octeto” surgió en razón de la cantidad establecida de electrones para la estabilidad de un elemento, o sea, el átomo queda estable cuando presenta en su capa de valencia 8 electrones. Para alcanzar tal estabilidad sugerida por la regla del octeto, cada elemento precisa ganar o perder (compartir) electrones en los enlaces químicos, de esa forma ellos adquieren ocho electrones en la capa de valencia. Veamos que los átomos de oxígeno se enlazan para alcanzar la estabilidad sugerida por la regla del octeto. La justificativa para esta regla es que las moléculas o iones, tienden a ser más estables cuando la capa de electrones externa de cada uno de sus átomos está llena con ocho electrones (configuración de un gas noble). Es por ello que los elementos tienden siempre a formar enlaces en la búsqueda de tal estabilidad.

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