Toda la materia está formada por átomos. Para explicar cómo son, los científicos han propuesto modelos cada vez más precisos. En esta lección repasas la historia de esos modelos, aprendes a describir un átomo con su número atómico y su número másico, escribes su configuración electrónica y descubres por qué el sistema periódico ordena los elementos como lo hace.
Objetivos
- Describir la evolución de los modelos atómicos (Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr y modelo actual)
- Calcular el número de protones, neutrones y electrones de un átomo o ion a partir de Z y A
- Escribir la configuración electrónica de un elemento siguiendo el diagrama de Moeller
- Relacionar la configuración electrónica con el grupo y el periodo del sistema periódico
1. Los modelos atómicos
| Modelo | Idea principal | Qué explicó |
|---|---|---|
| Dalton (1808) | Átomos indivisibles, iguales para un mismo elemento | Las leyes de las proporciones en las reacciones |
| Thomson (1897) | Esfera de carga positiva con electrones incrustados | La existencia del electrón |
| Rutherford (1911) | Núcleo pequeño y positivo; electrones girando alrededor; átomo casi vacío | El experimento de la lámina de oro |
| Bohr (1913) | Electrones en órbitas de energía fija (niveles) | Los espectros del hidrógeno |
| Modelo actual | Orbitales: zonas donde es muy probable encontrar el electrón | La configuración electrónica |
2. Partículas del átomo, número atómico y número másico
| Partícula | Carga | Masa aproximada | Dónde está |
|---|---|---|---|
| Protón (p⁺) | +1 | 1 u | Núcleo |
| Neutrón (n) | 0 | 1 u | Núcleo |
| Electrón (e⁻) | −1 | ≈ 1/1836 u | Corteza |
Número atómico (Z): Número de protones del núcleo. Identifica el elemento. En un átomo neutro, también es el número de electrones.
Número másico (A): Número de protones + neutrones. Por tanto, neutrones = A − Z.
Isótopos: Átomos del mismo elemento (igual Z) con distinto número de neutrones (distinto A). Ejemplo: carbono-12 y carbono-14.
¿Cuántas partículas tiene el ion Fe³⁺ (Z = 26, A = 56)?
- Protones = Z = 26
- Neutrones = A − Z = 56 − 26 = 30
- Ion con carga 3+: ha perdido 3 electrones ⟹ electrones = 26 − 3 = 23
26 protones, 30 neutrones y 23 electrones
3. La configuración electrónica
Los electrones se reparten en niveles (n = 1, 2, 3…) y subniveles (s, p, d, f). Cada subnivel admite un número máximo de electrones: s → 2, p → 6, d → 10, f → 14.
Los subniveles se llenan por orden de energía creciente, que se recuerda con el diagrama de Moeller (diagonales):
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s…
Configuración electrónica del potasio (Z = 19)
- Repartimos 19 electrones: 1s² (2) 2s² (4) 2p⁶ (10) 3s² (12) 3p⁶ (18)
- Queda 1 electrón: va al 4s, que se llena antes que el 3d
K: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹
Electrones de valencia: Electrones del último nivel ocupado. Determinan el comportamiento químico del elemento.
4. El sistema periódico
Los elementos se ordenan por número atómico creciente. Las filas son periodos (7) y las columnas, grupos (18). El número del periodo coincide con el último nivel ocupado; los elementos de un mismo grupo tienen la misma configuración de valencia y propiedades químicas parecidas.
| Grupo | Nombre | Configuración de valencia | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| 1 | Alcalinos | ns¹ | Na, K |
| 2 | Alcalinotérreos | ns² | Mg, Ca |
| 13 | Térreos | ns² np¹ | Al |
| 14 | Carbonoideos | ns² np² | C, Si |
| 15 | Nitrogenoideos | ns² np³ | N, P |
| 16 | Anfígenos | ns² np⁴ | O, S |
| 17 | Halógenos | ns² np⁵ | F, Cl |
| 18 | Gases nobles | ns² np⁶ (He: 1s²) | Ne, Ar |
Los gases nobles tienen la capa de valencia completa (8 electrones, salvo el helio con 2) y son muy estables. Los demás elementos tienden a ganar, perder o compartir electrones para parecerse a ellos (regla del octeto). Los metales están a la izquierda y tienden a perder electrones; los no metales, a la derecha, tienden a ganarlos.
Recuerda
- Z = número de protones; A = protones + neutrones; neutrones = A − Z.
- Isótopos: mismo Z, distinto A.
- Orden de llenado (Moeller): 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p…; s admite 2, p 6, d 10 electrones.
- Periodo = último nivel ocupado; grupo = configuración de valencia.
- Los gases nobles son estables: los demás átomos tienden a alcanzar su configuración.
¡Ahora te toca a ti!
Comprueba que lo has entendido con los ejercicios y repasa con el resumen.