ResumenDISPOSICIÓN DE LOS ELECTRONES EN LOS ÁTOMOS

A principios del siglo veinte empezó a estudiarse el misterio de la disposición de los electrones. La invención del espectroscopio en 1859 era la relativa a la radiación que emitían los elementos excitados. En 1913, Niels Bohr descubrió la manera en que estaban relacionadas las maravillosas estructuras de rayas del espectro obtenidas mediante el espectroscopio con la estructura electrónica de los átomos, lo cual le valió el premio Nobel de 1922.

LOS ESPECTROS ATOMICOSEspectros de emisión. Cuando un elemento absorbe energía suficiente, de una llama o de un arco eléctrico. Los espectros de emisión son de dos tipos: continuos y discontinuos. En el caso de los últimos, la imagen consiste en una estructura e rayas brillantes sobre un fondo oscuro.Aunque todo elemento puede calentarse hasta que se vuelva incandescente, algunos elementos necesitan tan solo ser calentados en un mechero de Bunsen para que emitan una luz de cierto color característico.Cuando se quería obtener una identificación exacta el método visual resulta insuficiente.El análisis preciso del color de una llama puede efectuarse mediante un espectroscopio de prisma relativamente sencillo.Lo esencial del instrumento es el prisma de cristal que desvía la trayectoria de cualquier rayo de luz que le atraviese, y desvía además los diferentes colores de manera desigual. Este espectro consiste en un conjunto de rayas brillantes sobre un fondo oscuro que se denomina espectro de emisión de rayas brillantes.En aquellos trabajos que requieran gran exactitud se acostumbra a obtener una fotografía del espectro, con lo que pueden recogerse radiaciones de longitud de ondas visibles para el ojo humano.El espectro de un elemento cualquiera es tan característico del mismo como una huella digital.El elemento denominado helio fue descubierto en el Sol a una distancia de 140000000km, en 1868 por Janssen y Locker y en 1895, Sir William Ramsay descubrió que el helio existía en la Tierra.

Los espectros y las energías de los electrones. Los electrones que rodean al núcleo se encuentran en estados normales. Al someter los átomos a temperaturas elevadas o bombardearlos mediante otros electrones, los electrones en especial los más externos- absorben energía y se trasladan a lugares de mayor energía o estados excitados. Al retornar estos electrones excitados a los niveles de menor energía se libera una cierta cantidad de la misma que a veces forma luz visible.

Espectros de absorción. Los elementos y los compuestos que poseen un

punto de fusión elevado pueden emplearse como fuentes adecuadas de espectros continuos.Al atravesar una radiación electromagnética continua, quedan absorbidas generalmente ciertas longitudes de onda de la radiación. Estas longitudes de onda son características  de la sustancia que absorbe la radiación y la estructura de estas rayas se denomina espectro de absorción.El estudio el espectro de absorción de los gasesha conducido al desarrollo de métodos para la identificación de sustancias, tanto gaseosas como líquidas o sólidas.Las sustancias transparentes, pero con color propio absorben la luz visible absorben longitudes de onda pertenecientes a las radiaciones ultravioletas o infrarrojas.

  ENERGÍA DE IONIZACIÓN DE LOS ÁTOMOSLa energía del rayo catódico, medida en electrón- voltios, necesaria para desprender de un átomo el electrón menos atraído por el núcleo es la llamada energía de primera ionización del elemento.Para aquellos átomos que posean una cantidad suficiente de electrones resultará posible al desprender un segundo electrón mediante una mayor diferencia de potencial, un tercero a una diferencia de potencial aún mayor, etc.El estudio cuidadoso de estos datos le ha servido al físico para hacerse una idea de la deposición de los electrones alrededor del núcleo atómico.1-Los elementos que poseen energías de primera ionización; esto indica que cada uno posee un electrón que puede perder con facilidad.2- Los elementos que poseen energías de ionización primera y segunda con un valor pequeño, esto indica que cada uno posee dos electrones que puedan desprenderse con facilidad.3- Los elementos que poseen unas energías de segunda ionización muy altas, indica que retienen todos sus electrones con gran fuerza.

PERIODICIDAD DE LAS PROPIEDADESEl hecho de que los elementos que posee propiedades parecidas aparezcan según determinados intervalos en la clasificación periódica, es una de las más importantes indicaciones de la existencia de diversos niveles de energía en los átomos.La tabla periódica en forma larga.  Desde los tiempos de Mendeleiv se han venido proponiendo diversas disposiciones de los elementos, pero el único que lo ha recibido general aceptación es la tabla periódica en forma larga.Acentúa de una manera algo más clara que la tabla de Mendeleiev aquellos cambios en las propiedades que dependen del número atómico.Existen 16 divisiones verticales en grupos o familias puesto que las familias A y B de lo grupos I a VIII se encuentran por separado.Existen 7 filas horizontales o periodos en un gas noble.Para cada elemento se muestra: el símbolo, el número atómico, el peso atómico y el número de electrones que posee cada uno de los niveles energéticos del átomo.La tabla se encuentra dispuesta de tal manera que los elementos similares se encuentren en la misma familia.

En general, cada elemento se parece más a los miembros de su propia familia que a cualquier otro elemento perteneciente a una familia distinta.En la mayoría de las zonas de las tablas familias A y B de un mismo grupo son también químicamente diferentes.A partir del estudio de los espectros atómicos, de las energías de ionización y de la tabla periódica, los físicos han llegado a la conclusión de que los electrones el los átomos no excitados se encuentran dispuestos entre uno y siete niveles principales de energía, según sea la complejidad del átomo.

SUBNIVELES ENERGETICOSSe hace necesario al postular que dentro de cada nivel de energía deben existir subniveles energéticos que expliquen la gran cantidad de longitudes de onda de la energía radiante emitida por los átomos excitados.Los subniveles fueron recibiendo nombres a medida que cada nueva serie de líneas del espectro iba siendo descubierta: Sharp(s), Principal (p), Diffuse (d), Fundamental (f).El número de subniveles que posee un nivel de energía principal igual al número de ese nivel.

MECANICA ONDULATORIA Y ORBITALESEn realidad, y de acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg, no es posible el medir exactamente la posición y la velocidad de un electrón a la vez.Mediante el empleo de los métodos matemáticos de la materia cuántica, Edwin Schrodinger, en el año 1926, pudo calcular la probabilidad de encontrar el electrón en región del espacio que rodea el núcleo. Su procedimiento permite describir las regiones del espacio y se denominan orbitales.El primer nivel energético posee tan solo un orbital, este nivel orbital no puede contener más de dos electrones. La forma del orbital se cree que es esférica, encontrándose el núcleo en el centro.El segundo nivel principal de energía que contiene un máximo de 8 electrones está formado por cuatro orbitales.El tercer nivel principal de energía, que posee como máximo 18 electrones contiene 3 subniveles con 9 orbitales.Forma de completarse los orbitales. Los 2 primeros niveles principales de energía se encuentran separados por una diferencia de energía bastante grande, pero en el caso de los niveles principales tercero, cuarto y quinto y siguientes pueden solaparse las energías. Los subniveles pueden agruparse según el orden de energías crecientes.A medida que un número de electrones va aumentando de átomo en la tabla periódica, dos principios rigen el orden en que los subniveles y orbitales de los distintos niveles de energía se van llenando.La tabla periódica y la manera de llenarse los orbitales. El orden en que se llenan los orbitales depende de la organización de la tabla periódica. Una de las principales características que deben observarse es que con el primer elemento de cada periodo del grupo IA, se empieza a llenar un nuevo nivel

principal mediante la adición de un electrón a un subnivel s. Una segunda característica importante es que cada periodo contiene el número de elementos correspondientes a la ocupación completa de ciertos tipos de subniveles. Una tercera característica importante es que cada periodo, con la excepción del primero, termina completando un subnivel p.Orbitales y energías de ionización.Al empezarse a ocupar un nuevo nivel externo de energía con la adición del primer electrón s, este electrón se encuentra atraído con una fuerza relativamente débil, por lo que la energía de ionización es baja.Dentro de cada periodo existe un aumento general de la energía de ionización, porque no se añade ningún nivel principal y la carga positiva de atracción del núcleo aumenta progresivamente.Al completarse los subniveles p, la energía de ionización resulta ser especialmente alta; cuando se complementan los subniveles s y d se originan los picos del gráfico de la energía de ionización.