BIENVENIDO A LA PRIMERA CLASE DE QUÍMICA DEL CARBONO

VAMOS A REALIZAR UN BREVE REPASO DE ALGUNOS CONCEPTOS.

MODELOS ATÓMICOS ACTUALES 

El Modelo Atómico de Bohr, propuesto por el físico danés Niels Bohr en 1913, revolucionó nuestra comprensión de la estructura del átomo y ayudó a explicar fenómenos observados experimentalmente, como los espectros de líneas atómicas.

Principios fundamentales:

• Órbitas cuantizadas: Bohr postuló que los electrones solo pueden ocupar ciertas órbitas cuantizadas alrededor del núcleo del átomo. Estas órbitas están asociadas con niveles de energía específicos y se denominan niveles o capas electrónicas.
• Cambio de energía: Según el modelo de Bohr, un electrón puede moverse entre órbitas solo absorbiento o emitiendo una cantidad específica de energía en forma de fotones de luz. Cuando un electrón salta a una órbita más cercana al núcleo, emite energía en forma de fotones. Por otro lado, cuando un electrón absorbe energía, salta a una órbita más alejada del núcleo.
• Estabilidad de las órbitas: Las órbitas más cercanas al núcleo tienen niveles de energía más bajos y son más estables. Estas órbitas se denominan «órbitas estacionarias». Bohr propuso que los electrones solo pueden ocupar órbitas estacionarias y no pueden moverse en otras órbitas intermedias.

Características del Modelo Atómico de Bohr:

• Niveles de energía: Bohr introdujo la idea de que los electrones en un átomo se encuentran en niveles de energía discretos. Cada nivel de energía tiene un valor específico y los electrones no pueden tener energías intermedias.
• Emisión y absorción de radiación: Los electrones pueden cambiar de nivel de energía emitiendo o absorbiendo fotones de luz con una energía específica. Este fenómeno explica la observación de espectros de líneas de emisión y absorción característicos de cada elemento.
• Limitaciones: Aunque el Modelo Atómico de Bohr explicaba varios fenómenos observados experimentalmente, tenía limitaciones. No podía explicar completamente las líneas espectrales de átomos con más de un electrón, ni la estructura fina y la estructura hiperfina de los espectros atómicos.

A pesar de sus limitaciones, el Modelo Atómico de Bohr fue un avance significativo en la comprensión de la estructura del átomo y sentó las bases para desarrollos posteriores en la teoría atómica, como el Modelo Atómico Moderno basado en la mecánica cuántica. Además, proporcionó una base teórica para el desarrollo de la física cuántica y tuvo importantes aplicaciones en la comprensión de fenómenos atómicos y moleculares.

MODELO ATOMICO MODERNO

El Modelo Atómico Moderno, también conocido como el modelo cuántico o modelo orbital, es la descripción actualizada y más precisa de la estructura del átomo, basada en los principios de la mecánica cuántica. Este modelo se desarrolló a lo largo del siglo XX y ha revolucionado nuestra comprensión de la naturaleza y comportamiento de los átomos y las partículas subatómicas.

Principios fundamentales:

1. Dualidad onda-partícula: La mecánica cuántica postula que las partículas subatómicas, como los electrones, pueden exhibir tanto propiedades de partículas como de ondas. Esto significa que los electrones se pueden describir tanto como partículas puntuales como ondas de probabilidad.

2. Principio de incertidumbre de Heisenberg: Este principio establece que es imposible determinar con precisión simultáneamente la posición y el momento (o velocidad) de una partícula subatómica. Cuanto más se conozca la posición de una partícula, menos se conocerá su momento y viceversa.

3. Quantización de la energía: En sistemas atómicos y subatómicos, la energía está cuantizada, lo que significa que solo ciertos valores discretos de energía son permitidos. Esto se refleja en los niveles de energía de los electrones en un átomo.

Características del Modelo Atómico Moderno:

1. Orbitales: En lugar de orbitas definidas como en los modelos anteriores, los electrones se describen mediante funciones de onda que representan la probabilidad de encontrar un electrón en una región del espacio llamada orbital. Los orbitales tienen diferentes formas y tamaños, y pueden contener hasta dos electrones con espines opuestos.

2. Números Cuánticos: Para describir los orbitales y los electrones, se utilizan números cuánticos. Estos incluyen:

   • Número Cuántico Principal (n): Define el nivel de energía del electrón y su distancia promedio al núcleo.
   • Número Cuántico Secundario (l): Define la forma del orbital y va de 0 a (n-1).
   • Número Cuántico Magnético (m): Define la orientación espacial del orbital y puede tener valores desde -l hasta +l.
   • Espín de Electrones (s): Describe la orientación del espín del electrón y puede ser +1/2 o -1/2.

3. Configuración Electrónica: La distribución de electrones en los orbitales de un átomo se describe mediante su configuración electrónica, que especifica los valores de los números cuánticos para cada electrón en el átomo.

4. Propiedades de los Orbitales: Los orbitales pueden tener diferentes formas (s, p, d, f) y orientaciones en el espacio. Los orbitales s son esféricos, mientras que los orbitales p tienen forma de dumbbell (herradura) y se orientan en tres direcciones en el espacio (x, y, z). Los orbitales d y f son más complejos y se utilizan para átomos más grandes.

5. Teoría del Enlace Químico: El Modelo Atómico Moderno proporciona la base para entender cómo se forman los enlaces químicos entre átomos y cómo interactúan los electrones en las reacciones químicas.

En resumen, el Modelo Atómico Moderno ha revolucionado nuestra comprensión de la estructura del átomo y ha proporcionado una base teórica sólida para la química moderna y otras disciplinas científicas. Su desarrollo y refinamiento continuo han sido fundamentales para los avances en nuestra comprensión del mundo subatómico.

¿QUÉ IMPORTANCIA TIENE ESTE CONOCIMIENTO EN LA VIDA COTIDIANA?

La teoría atómica, que es el marco conceptual que describe la estructura, comportamiento y propiedades de los átomos, tiene una amplia gama de aplicaciones en la vida cotidiana y en diversos campos de la ciencia. Aquí hay algunas de las principales aplicaciones:

1. Química:

• La teoría atómica es fundamental para comprender la estructura molecular y las reacciones químicas.
• Permite explicar la formación de enlaces químicos entre átomos y la estabilidad de las moléculas.
• Es esencial para el diseño y desarrollo de nuevos materiales y compuestos químicos, incluidos medicamentos, plásticos, fertilizantes, entre otros.

2. Física:

• En física, la teoría atómica es crucial para entender fenómenos como la conductividad eléctrica, la magnetización y la radiación electromagnética.
• Permite explicar la estructura de los sólidos, líquidos y gases, así como sus propiedades térmicas y mecánicas.
• Es fundamental en áreas como la física cuántica, la física de partículas y la astrofísica para comprender el comportamiento de las partículas subatómicas y la estructura del universo.

3. Tecnología:

• La teoría atómica es la base de muchas tecnologías modernas, como la electrónica, la informática y las comunicaciones.
• Es fundamental para el desarrollo de dispositivos electrónicos, como semiconductores, transistores y circuitos integrados.
• Permite el diseño y funcionamiento de tecnologías de imágenes, como microscopios electrónicos, resonancia magnética y tomografías computarizadas.

4. Energía:

• En el campo de la energía, la teoría atómica es esencial para la comprensión de la fisión nuclear y la fusión nuclear, que son los procesos que alimentan la energía nuclear.
• La energía nuclear se utiliza en la generación de electricidad, medicina nuclear, investigación científica y aplicaciones industriales.

5. Medicina:

• La teoría atómica es fundamental en medicina para comprender la estructura molecular de los compuestos químicos y los procesos biológicos en el cuerpo humano.
• Es esencial para el diseño y desarrollo de medicamentos y tratamientos médicos, incluidos fármacos, terapias de radiación y equipos médicos de diagnóstico.
• La medicina nuclear utiliza la teoría atómica en técnicas de diagnóstico por imagen y tratamiento de enfermedades, como la tomografía por emisión de positrones (PET) y la terapia de radiación.

En resumen, la teoría atómica es una parte fundamental de la ciencia moderna y tiene una amplia gama de aplicaciones prácticas que impactan directamente en nuestra vida cotidiana y en el avance de diversas áreas del conocimiento científico y tecnológico.