Quimica, enlaces quimicos

EL MODELO ATÓMICO

La teoría actual establece que no es posible describir la trayectoria exacta de un electrón. En su lugar, se utiliza una función de onda cuya resolución brinda la probabilidad de encontrar al electrón en una región determinada del espacio, denominada orbital atómica. Una orbital es, entonces, una zona de alta densidad electrónica; una región alrededor del núcleo, donde existe una probabilidad mayor al 95% de encontrar al electrón.

LA MECÁNICA CUÁNTICA

Era necesario encontrar un nuevo modelo para describir el comportamiento de una micropartícula como el electrón, que a su vez tenga en cuenta sus características ondulatorias (dualidad, onda-copartícula). Esto llevó al físico Schrodinger en 1926 a plantear una ecuación matemática muy compleja denominada función de onda. Su resolución brinda información muy valiosa respecto de la probabilidad de encontrar electrones en una pequeña región del espacio. Así surge una nueva teoría que constituye el modelo más actual sobre la estructura del átomo: la mecánica cuántica.

Para la resolución de la ecuación de ondas, es necesario introducir tres números enteros, denominados números cuánticos que se simbolizan con letras:

-n: principal, que  puede ser cualquier número natural.

Define la energía del nivel principal donde podría estar el electrón.

La distancia media de los electrones al núcleo.

Volumen del orbital.

-L: azimutal, puede tomar valores desde 0 hasta n-1.

Define la energía de los subniveles en que se divide cada nivel principal.

Superficie de los orbitales.

-mL: magnético, puede variar desde -L hasta +L. (incluido el 0).

Representa la posible orientación de los subniveles en el campo magnético del átomo.

Define a los orbitales.

-ms: spin, puede ser -½ o ½.

-½ giro en sentido antihorario. +½ giro en sentido horario.

Indica el sentido de giro del electrón en su desplazamiento alrededor del núcleo.

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

Es la forma en la que se distribuyen los electrones en los orbitales de un átomo en su estado fundamental. Es decir, en una lista que indica el estado de cada uno de los electrones.

El Estado fundamental del átomo es el de menor energía posible, de modo que cualquier otro estado tendrá mayor energía y decimos que es un estado excitado.

Para distribuir correctamente los electrones, deben considerar los siguientes principios:

1. Principio de la mínima energía: el Estado fundamental, de mínima energía es el más estable. Los electrones deben ocupar los orbitales en orden creciente de energía, empezando por el más cercano al núcleo.
2. Principio de exclusión de Pauli: cada orbital acepta como máximo dos electrones, los que deben tener espines contrarios.
3. Regla de Hund: los electrones van ocupando un subnivel, de forma tal que cada electrón adicional que entra se ubica en orbitales diferentes con el mismo spin.

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA EXTERNA

Hay una estrecha relación entre las propiedades químicas de un elemento y su configuración electrónica. En particular, los electrones más alejados del núcleo juegan un papel esencial en los procesos químicos, mientras que los de niveles interiores no intervienen.

El conjunto del núcleo y los electrones que forman parte de los niveles internos se denominan Core. La configuración electrónica de los electrones pertenecientes a los niveles más externos (fuera del core) constituyen la configuración electrónica externa de un elemento.

Como regla para determinar la configuración electrónica externa, se escribe la configuración electrónica en forma simplificada y luego se omite la configuración electrónica del Core y los orbitales D o F que estén completos.

PROPIEDADES PERIÓDICAS

Hay una serie de propiedades de los elementos que están relacionadas con la configuración electrónica externa. Estas propiedades varían regularmente en forma periódica a lo largo de la tabla y son propiedades periódicas de los elementos periódicos.

Entre ellas: radio, atómico, radio iónico, energía de ionización y electronegatividad.

RADIO ATOMICO: el radio atómico dependerá del tipo de unión que presenten los átomos. Dado que la nube electrónica no tiene un límite definido, no es posible determinar el radio como la distancia entre el centro del núcleo y el nivel más externo, uno de los métodos para evaluar dicho radio, consiste en determinar experimentalmente la mitad de la distancia entre los números de dos átomos adyacentes e iguales.

En línea generales, pueden decir que:

• El radio atómico aumenta de derecha a izquierda en cada periodo que es superior horizontal) de la tabla periódica
• El radio atómico aumenta de arriba hacia abajo en cada grupo (columnas verticales) de la tabla periódica.

El átomo, al ser muy difícil de delimitar, se mide el radio del núcleo de un átomo a otro.

El radio atómico depende esencialmente de la fuerza relativa con que el núcleo atrae a sí a los electrones.

RADIO IÓNICO: los átomos de muchos elementos, en determinadas circunstancias pueden ganar o perder electrones, originando, partículas cargadas eléctricamente. Según esto, se forman los cationes (cuando un átomo se de uno o más electrones, queda entonces con carga positiva) y los aniones (que se forma cuando una átomo neutro acepta uno o más electrones y queda cargado eléctricamente).

Cuándo un átomo se transforma en unión, se produce un cambio en su tamaño:

• El radio del catión es menor que del átomo que proviene.
• El radio del anión es mayor que el del átomo que proviene.
• En general, si un átomo de un elemento origina cationes y aniones, se verifica que el radio del catión es menor que el radio del átomo y el radio del anión.

ENERGÍA DE IONIZACIÓN

Es la energía mínima requerida para extraer un electrón de un átomo neutro en su estado fundamental.

• En cada periodo de energía de ionización, aumenta, en general, de izquierda a derecha. Alcanza el máximo valor en cada gas noble y desciende bruscamente al pasar al elemento siguiente. (hay excepciones)
• En cada grupo aumenta de abajo hacia arriba. (hay excepciones)
• Las variaciones van en sentido inverso a las del radio atómico.

NATURALEZA DE LOS ENLACES QUÍMICOS

La formación de una unión química implica un reordenamiento de los electrones de valencia de los átomos que se unen para formar una estructura de menor energía, y por lo tanto, más estable. Esto significa que en el proceso de unión entre dos átomos, la energía final es menor que la de los átomos individuales.

En las uniones químicas, existen fuerzas de naturaleza electrostática:

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