5: Los átomos y la tabla periódica
- Page ID
- 70895
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)Todo lo que necesitas saber en un curso universitario de primer año sobre los conceptos principales de la teoría cuántica aplicados al átomo, y cómo esto determina la organización de la tabla periódica.
- 5.1: Primer sobre Teoría Cuántica
- Un catecismo cuántico: introducción elemental a la teoría cuántica en forma de “cartilla” de preguntas y respuestas, enfatizando los conceptos con un mínimo de matemáticas.
- 5.2: Quanta - Una nueva visión del mundo
- El hecho es, sin embargo, que no es sólo de verdad, sino que sirve como la clave que desbloquea incluso algunos de los aspectos más simples de la Química moderna. Nuestro objetivo en esta lección es presentarte esta nueva realidad, y brindarte una comprensión conceptual de la misma que hará de la Química una parte más significativa de tu propio mundo personal.
- 5.3: Luz, Partículas y Ondas
- Nuestra visión intuitiva del “mundo real” es aquella en la que los objetos tienen masas, tamaños, ubicaciones y velocidades definidas. Una vez que bajamos al nivel atómico, esta simple vista comienza a descomponerse. Se vuelve totalmente inútil cuando bajamos al nivel subatómico y consideramos la más ligera de todas las partículas químicamente significativas, el electrón. Las propiedades químicas de un tipo particular de átomo dependen de la disposición y el comportamiento de los electrones que componen casi todo el volumen del a
- 5.4: El átomo de Bohr
- Nuestro objetivo en esta unidad es ayudarle a entender cómo debe seguir la disposición de la tabla periódica de los elementos como consecuencia necesaria de las leyes fundamentales del comportamiento cuántico de la materia. La teoría moderna del átomo hace pleno uso de la dualidad onda-partícula de la materia. Por lo tanto, presentaremos la teoría de manera semi-cualitativa, enfatizando sus resultados y sus aplicaciones, más que su derivación.
- 5.5: El átomo cuántico
- La imagen del átomo que Niels Bohr desarrolló en 1913 sirvió como punto de partida para la teoría atómica moderna, pero no pasó mucho tiempo antes de que el propio Bohr reconociera que los avances en la teoría cuántica ocurridos a lo largo de los años veinte requerían un cambio aún más revolucionario en la forma en que vemos al electrón como éste existe en el átomo. Esta lección intentará mostrarle esta vista, o al menos la parte de la misma que se puede apreciar sin la ayuda de más de una pequeña cantidad de matemáticas.
- 5.6: Configuraciones de electrones atómicos
- Según el principio de exclusión Pauli, no hay dos electrones en un mismo átomo que puedan tener el mismo conjunto de números cuánticos (n, l, m, s). Esto limita el número de electrones en un orbital dado a dos (s = ±1), y requiere que el átomo que contiene más de dos electrones debe colocarlos en patrones de onda estacionaria correspondientes a números cuánticos principales mayores n, lo que significa que estos electrones estarán más lejos del núcleo y menos apretados atado por ella.
- 5.7: Propiedades periódicas de los elementos
- La tabla periódica en la forma originalmente publicada por Dmitri Mendeleev en 1869 fue un intento de enumerar los elementos químicos en orden de sus pesos atómicos, al tiempo que se dividió la lista en filas de tal manera que elementos que tuvieran propiedades físicas y químicas similares se colocarían en cada columna. La forma y organización de la tabla periódica moderna son consecuencias directas de la estructura electrónica atómica de los elementos.
- 5.8: ¿Por qué los electrones no caen en el núcleo?
- El cuadro de electrones “orbitando” el núcleo como planetas alrededor del sol sigue siendo perdurable, no sólo en imágenes populares del átomo sino también en la mente de muchos de nosotros que conocemos mejor. La propuesta, hecha por primera vez en 1913, de que la fuerza centrífuga del electrón giratorio equilibre exactamente la fuerza atractiva del núcleo (en analogía con la fuerza centrífuga de la luna en su órbita contrarrestando exactamente el tirón de la gravedad de la Tierra) es una imagen bonita, pero simplemente insostenible.