Estrategia: Subrayado
Los espectros atómicos
Espectros de emisión. Cuando un elemento absorbe energía suficiente, de una llama o de un arco eléctrico, por ejemplo, emite
energía radiante. Al hacer pasar esta radiación a través del prisma de un espectrógrafo, tiene lugar su dispersión según las diferentes longitudes de onda y se forma una imagen denominada
espectro de emisión. Los espectros de emisión son de dos tipos:
continuos y
discontinuos. En el caso de los últimos, la imagen (espectro) consiste en una estructura de rayas brillantes sobre un fondo oscuro.
Algunos elementos (litio, sodio, potasio, calcio y estroncio) necesitan tan solo ser calentados en un mechero Bunsen para que emitan una luz de un cierto color característico.
El análisis preciso del color de una llama puede efectuarse mediante un espectroscopio de prisma. Cuando se mira una llama a través del ocular y se gira el prisma lentamente se pueden determinar los colores componentes del espectro de una llama o de un arco. Este espectro consiste en un conjunto de rayas brillantes sobre un fondo oscuro que se denomina
espectro de emisión de rayas brillantes.
Los espectros y las energías de los electrones. Los electrones que rodean el núcleo se encuentra en condiciones normales ocupando posiciones de energía reltivamente bajas; estas posiciones se denominan estados normales. Al someter los átomos a temperaturas elevadas o bombardearlos mediante otros electrones, los electrones absorben energía y se trasladan a lugares de mayor energía o estados excitados
Los electrones se encuentran dispuestos alrededor del núcleo según ciertos niveles energéticos normales perfectamente definidos E1, y que al ser excitados marchan a ciertos niveles de excitación definidos E2. Esto explica que las energías que emite un cierto elemento excitado poseen siempre las mismas longitudes de ondas.
Espectros de absorción. Para altas temperaturas la mayoría de los sólidos se ponen al "blanco deslumbrante" y emite radiación de todas las longitudes de onda visible.
Al atravesar una radiación electromagnética continua en una sustancia, quedan absorbidas generalmente ciertas longitudes de onda de la radiación. Estas son características de la sustancia que absorbe la radiación y la estructura de estas rayas se denomina espectro de absorción.
La estructura del espectro de absorción de una sustancia permite determinar con certeza los compuestos, sustancias o elementos que la constituyen.
Energía de Ionización de los Átomos
La 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.
La energía necesaria para desprender un electrón de un átomo varía de manera periódica según aumentan los números atómicos.
Periocidad de las propiedades
La tabla periódica en forma larga. Desde los tiempos de Mendeleiev, se han venido proponiendo diversas disposiciones de los elementos, pero el único que ha recibido general aceptación es la tabla periódica en forma larga.
Existen dieciséis diviciones verticales en grupos o familias puesto que las familias A y B de los grupos I al VIII se encuentran por separado.
Existen siete filas horizontales o periodos, acabando cada uno de los seis primeros periodos en un gas noble.
Para cada elemento se muestra el símbolo, número atómico, peso atómico y 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.
Subniveles energéticos
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 lineas del espectro iba siendo descubierta: sharp, principal, diffuse y fundamental. Hoy día denominamos a los subniveles energéticos s, p, d y f, respectivamente por esta razón.
El número de subniveles que posee un nivel de energía principal es igual al número de ese nivel.
Mecánica Ondulatoria y Orbitales
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 mecánica cuántica, Erwin Schrodinger, en el año 1926, pudo calcular la probabilidad de encontrar el electrón en la región del espacio que rodea el núcleo. Su procedimiento matemático permite describir las regiones del espacio en el entorno del núcleo en las cuales existe una mayor probabilidad de hallar el electrón. Estas regiones del espacio se denominan orbitales.
Cada orbital no puede ser ocupado por mas de dos electrones. Otros estudios indican que los electrones actúan como si tuviesen un movimiento de rotación alrededor de su eje y que dos electrones que ocupen el mismo orbital deben girar en sentido opuesto.
Forma de completarse los orbitales. Los subniveles pueden agruparse según el orden de energías crecientes de la manera siguiente: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.
A medida que el número de electrones va aumentando de átomo en 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. Una de las principales características 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 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 (elementos de la familia VIII A).
