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QUIMICA INORGANICAEstructura Atmica y Tabla peridica

ContenidosArtculos

tomo 1Istopo 10Isbaro 14Istono 14Nmero cuntico 15Configuracin electrnica 18Tabla peridica de los elementos 24Elemento representativo 35Gases nobles 36Metal de transicin 45Elementos del bloque f 48Electronegatividad 49Afinidad electrnica 51Energa de ionizacin 54

ReferenciasFuentes y contribuyentes del artculo 56Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentes 58

Licencias de artculosLicencia 59

tomo 1

tomo

Representacin de un tomo de helio.

El tomo es un constituyente materia ordinaria, con propiedadesqumicas bien definidas, que mantiene su identidad. Cada elementoqumico est formado por tomos del mismo tipo (con la mismaestructura electrnica bsica), y que no es posible dividir medianteprocesos qumicos. Est compuesto por un ncleo atmico, en el que seconcentra casi toda su masa, rodeado de una nube de electrones. Elncleo est formado por protones, con carga positiva, y neutrones,elctricamente neutros.[1] Los electrones, cargados negativamente,permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagntica.

Los tomos se clasifican de acuerdo al nmero de protones y neutronesque contenga su ncleo. El nmero de protones o nmero atmicodetermina su elemento qumico, y el nmero de neutrones determina suistopo. Un tomo con el mismo nmero de protones que de electroneses elctricamente neutro. Si por el contrario posee un exceso de protones o de electrones, su carga neta es positiva onegativa, y se denomina ion.

El nombre tomo proviene del latn atomum, y este del griego , sin partes; tambin, se deriva de a(no) y tomo (divisible); no divisible.[2] El concepto de tomo como bloque bsico e indivisible que compone lamateria del universo fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia. Sin embargo, su existencia no queddemostrada hasta el siglo XIX. Con el desarrollo de la fsica nuclear en el siglo XX se comprob que el tomo puedesubdividirse en partculas ms pequeas.[3][4]

Los tomos son objetos muy pequeos con masas igualmente minsculas: su dimetro y masa son del orden de labillonsima parte de un metro y cuatrillonsima parte de un gramo. Solo pueden ser observados medianteinstrumentos especiales tales como un microscopio de efecto tnel. Ms de un 99,94% de la masa del tomo estconcentrada en su ncleo, en general repartida de manera aproximadamente equitativa entre protones y neutrones. Elncleo de un tomo puede ser inestable y sufrir una transmutacin mediante desintegracin radioactiva. Loselectrones en la nube del tomo estn repartidos en distintos niveles de energa u orbitales, y determinan laspropiedades qumicas del mismo. Las transiciones entre los distintos niveles dan lugar a la emisin o absorcin deradiacin electromagntica en forma de fotones, y son la base de la espectroscopia.

Estructura atmica

Partculas subatmicasA pesar de que tomo significa indivisible, en realidad est formado por varias partculas subatmicas. El tomocontiene protones, neutrones y electrones, con la excepcin del hidrgeno-1, que no contiene neutrones, y del catinhidrgeno o hidrn, que no contiene electrones. Los protones y neutrones del tomo se denominan nucleones, porformar parte del ncleo atmico.El electrn es la partcula ms ligera de cuantas componen el tomo, con una masa de 9,11 1031 kg. Tiene unacarga elctrica negativa, cuya magnitud se define como la carga elctrica elemental, y se ignora si poseesubestructura, por lo que se lo considera una partcula elemental. Los protones tienen una masa de 1,67 1027 kg,1836 veces la del electrn, y una carga positiva opuesta a la de este. Los neutrones tienen un masa de 1,69 1027 kg,1839 veces la del electrn, y no poseen carga elctrica. Las masas de ambos nucleones son ligeramente inferioresdentro del ncleo, debido a la energa potencial del mismo; y sus tamaos son similares, con un radio del orden de 8 10-16 m o 0,8 femtmetros (fm).[5]

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El protn y el neutrn no son partculas elementales, sino que constituyen un estado ligado de quarks u y d,partculas fundamentales recogidas en el modelo estndar de la fsica de partculas, con cargas elctricas iguales a+2/3 y 1/3 respectivamente, respecto de la carga elemental. Un protn contiene dos quarks u y un quark d, mientrasque el neutrn contiene dos d y un u, en consonancia con la carga de ambos. Los quarks se mantienen unidosmediante la fuerza nuclear fuerte, mediada por gluones del mismo modo que la fuerza electromagntica estmediada por fotones. Adems de estas, existen otras partculas subatmicas en el modelo estndar: ms tipos dequarks, leptones cargados (similares al electrn), etc.

El ncleo atmicoLos protones y neutrones de un tomo se encuentran ligados en el ncleo atmico, la parte central del mismo. Elvolumen del ncleo es aproximadamente proporcional al nmero total de nucleones, el nmero msico A,[6] lo cuales mucho menor que el tamao del tomo, cuyo radio es del orden de 105 fm o 1 ngstrm (). Los nucleones semantienen unidos mediante la fuerza nuclear, que es mucho ms intensa que la fuerza electromagntica a distanciascortas, lo cual permite vencer la repulsin elctrica entre los protones.[7]

Los tomos de un mismo elemento tienen el mismo nmero de protones, que se denomina nmero atmico y serepresenta por Z. Los tomos de un elemento dado pueden tener distinto nmero de neutrones: se dice entonces queson istopos. Ambos nmeros conjuntamente determinan el nclido.El ncleo atmico puede verse alterado por procesos muy energticos en comparacin con las reacciones qumicas.Los ncleos inestables sufren desintegraciones que pueden cambiar su nmero de protones y neutrones emitiendoradiacin. Un ncleo pesado puede fisionarse en otros ms ligeros en una reaccin nuclear o espontneamente.Mediante una cantidad suficiente de energa, dos o ms ncleos pueden fusionarse en otro ms pesado.En tomos con nmero atmico bajo, los ncleos con una cantidad distinta de protones y neutrones tienden adesintegrarse en ncleos con proporciones ms parejas, ms estables. Sin embargo, para valores mayores del nmeroatmico, la repulsin mutua de los protones requiere una proporcin mayor de neutrones para estabilizar el ncleo.[8]

Nube de electrones

Los cinco primeros orbitales atmicos.

Los electrones en el tomo son atrados por losprotones a travs de la fuerza electromagntica.Esta fuerza los atrapa en un pozo de potencialelectrosttico alrededor del ncleo, lo que hacenecesaria una fuente de energa externa paraliberarlos. Cuanto ms cerca est un electrn delncleo, mayor es la fuerza atractiva, y mayor portanto la energa necesaria para que escape.

Los electrones, como otras partculas, presentan simultneamente propiedades de partcula puntual y de onda, ytienden a formar un cierto tipo de onda estacionaria alrededor del ncleo, en reposo respecto de este. Cada una deestas ondas est caracterizada por un orbital atmico, una funcin matemtica que describe la probabilidad deencontrar al electrn en cada punto del espacio. El conjunto de estos orbitales es discreto, es decir, puedeenumerarse, como es propio en todo sistema cuntico. La nube de electrones es la regin ocupada por estas ondas,visualizada como una densidad de carga negativa alrededor del ncleo.Cada orbital corresponde a un posible valor de energa para los electrones, que se reparten entre ellos. El principio de exclusin de Pauli prohbe que ms de dos electrones se encuentren en el mismo orbital. Pueden ocurrir transiciones entre los distintos niveles de energa: si un electrn absorbe un fotn con energa suficiente, puede saltar a un nivel superior; tambin desde un nivel ms alto puede acabar en un nivel inferior, radiando el resto de la energa en un fotn. Las energas dadas por las diferencias entre los valores de estos niveles son las que se observan en las lneas

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espectrales del tomo.

Propiedades atmicas

MasaLa mayor parte de la masa del tomo viene de los nucleones, los protones y neutrones del ncleo. Tambincontribuyen en una pequea parte la masa de los electrones, y la energa de ligadura de los nucleones, en virtud de laequivalencia entre masa y energa. La unidad de masa que se utiliza habitualmente para expresarla es la unidad demasa atmica (u). Esta se define como la doceava parte de la masa de un tomo neutro de carbono-12 libre, cuyoncleo contiene 6 protones y 6 neutrones, y equivale a 1,66 10-27 kg aproximadamente. En comparacin el protn yel neutrn libres tienen una masa de 1,007 y 1,009 u. La masa de un tomo es entonces aproximadamente igual alnmero de nucleones en su ncleo el nmero msico multiplicado por la unidad de masa atmica. El tomoestable ms pesado es el plomo-208, con una masa de 207,98 u.[9]

En qumica se utiliza tambin el mol como unidad de masa. Un mol de tomos de cualquier elemento equivalesiempre al mismo nmero de estos (6,022 1023), lo cual implica que un mol de tomos de un elemento con masaatmica de 1 u pesa aproximadamente 1 gramo. En general, un mol de tomos de un cierto elemento pesa de formaaproximada tantos gramos como la masa atmica de dicho elemento.

TamaoLos tomos no estn delimitados por una frontera clara, por lo que su tamao se equipara con el de su nubeelectrnica. Sin embargo, tampoco puede establecerse una medida de esta, debido a las propiedades ondulatorias delos electrones. En la prctica, se define el radio atmico estimndolo en funcin de algn fenmeno fsico, como lacantidad y densidad de tomos en un volumen dado, o la distancia entre dos ncleos en una molcula.Los diversos mtodos existentes arrojan valores para el radio atmico de entre 0,5 y 5 . Dentro de la tabla peridicade los elementos, el tamao de los tomos tiende a disminuir a lo largo de un periodo una fila, para aumentarsbitamente al comienzo de uno nuevo, a medida que los electrones ocupan niveles de energa ms altos.[10]

Las dimensiones del tomo son miles de veces ms pequeas que la longitud de onda de la luz (400-700 nm) por loque estos no pueden ser observados utilizando instrumentos pticos. En comparacin, el grosor de un cabellohumano es equivalente a un milln de tomos de carbono. Si una manzana fuera del tamao de la Tierra, los tomosen ella seran tan grandes como la manzana original.[11]

Niveles de energaUn electrn ligado en el tomo posee una energa potencial inversamente proporcional a su distancia al ncleo y designo negativo, lo que quiere decir que esta aumenta con la distancia. La magnitud de esta energa es la cantidadnecesaria para desligarlo, y la unidad usada habitualmente para expresarla es el electrnvoltio (eV). En el modelomecanocuntico solo hay un conjunto discreto de estados o niveles en los que un electrn ligado puede encontrarsees decir, enumerables, cada uno con un cierto valor de la energa. El nivel con el valor ms bajo se denomina elestado fundamental, mientras que el resto se denominan estados excitados.Cuando un electrn efecta una transicin entre dos estados distintos, absorbe o emite un fotn, cuya energa esprecisamente la diferencia entre los dos niveles. La energa de un fotn es proporcional a su frecuencia, as que cadatransicin se corresponde con una banda estrecha del espectro electromagntico denominada lnea espectral.

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Un ejemplo de lneas de absorcin en un espectro

Cada elemento qumico posee un espectrode lneas caracterstico. Estas se detectancomo lneas de emisin en la radiacin delos tomos del mismo. Por el contrario, si sehace pasar radiacin con un espectro defrecuencias continuo a travs de estos, losfotones con la energa adecuada sonabsorbidos. Cuando los electrones excitadosdecaen ms tarde, emiten en direcciones aleatorias, por lo que las frecuencias caractersticas se observan como lneasde absorcin oscuras. Las medidas espectroscpicas de la intensidad y anchura de estas lneas permite determinar lacomposicin de una sustancia.

Algunas lneas espectrales se presentan muy juntas entre s, tanto que llegaron a confundirse con una solahistricamente, hasta que fue descubierta su subestructura o estructura fina. La causa de este fenmeno se encuentraen las diversas correcciones a considerar en la interaccin entre los electrones y el ncleo. Teniendo en cuenta tansolo la fuerza electrosttica, ocurre que algunas de las configuraciones electrnicas pueden tener la misma energaaun siendo distintas. El resto de pequeos efectos y fuerzas en el sistema electrn-ncleo rompe esta redundancia odegeneracin, dando lugar a la estructura fina. Estos incluyen las correcciones relativistas al movimiento de electrn,la interaccin de su momento magntico con el campo elctrico y con el ncleo, etc.[12]

Adems, en presencia de un campo externo los niveles de energa se ven modificados por la interaccin del electrncon este, en general produciendo o aumentando la divisin entre los niveles de energa. Este fenmeno se conocecomo efecto Stark en el caso de un campo elctrico, y efecto Zeeman en el caso de un campo magntico.Las transiciones de un electrn a un nivel superior ocurren en presencia de radiacin electromagntica externa, queprovoca la absorcin del fotn necesario. Si la frecuencia de dicha radiacin es muy alta, el fotn es muy energticoy el electrn puede liberarse, en el llamado efecto fotoelctrico.Las transiciones a un nivel inferior pueden ocurrir de manera espontnea, emitiendo la energa mediante un fotnsaliente; o de manera estimulada, de nuevo en presencia de radiacin. En este caso, un fotn entrante apropiadoprovoca que el electrn decaiga a un nivel con una diferencia de energa igual a la del fotn entrante. De este modo,se emite un fotn saliente cuya onda asociada est sincronizada con la del primero, y en la misma direccin. Estefenmeno es la base del lser.

Interacciones elctricas entre protones y electronesAntes del experimento de Rutherford la comunidad cientfica aceptaba el modelo atmico de Thomson, situacinque vari despus de la experiencia de Ernest Rutherford. Los modelos posteriores se basan en una estructura de lostomos con una masa central cargada positivamente rodeada de una nube de carga negativa.[13]

Este tipo de estructura del tomo llev a Rutherford a proponer su modelo en que los electrones se moveranalrededor del ncleo en rbitas. Este modelo tiene una dificultad proveniente del hecho de que una partcula cargadaacelerada, como sera necesario para mantenerse en rbita, radiara radiacin electromagntica, perdiendo energa.Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al tomo de Rutherfordllevan a que en un tiempo del orden de 1010 s, toda la energa del tomo se habra radiado, con la consiguiente cadade los electrones sobre el ncleo.[14]

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Historia de la teora atmicaEl concepto de tomo existe desde la Antigua Grecia propuesto por los filsofos griegos Demcrito, Leucipo yEpicuro, sin embargo, no se gener el concepto por medio de la experimentacin sino como una necesidad filosficaque explicara la realidad, ya que, como proponan estos pensadores, la materia no poda dividirse indefinidamente,por lo que deba existir una unidad o bloque indivisible e indestructible que al combinarse de diferentes formascreara todos los cuerpos macroscpicos que nos rodean.[15] El siguiente avance significativo no se realiz hasta queen 1773 el qumico francs Antoine-Laurent de Lavoisier postul su enunciado: La materia no se crea ni sedestruye, simplemente se transforma. La ley de conservacin de la masa o ley de conservacin de la materia;demostrado ms tarde por los experimentos del qumico ingls John Dalton quien en 1804, luego de medir la masade los reactivos y productos de una reaccin, y concluy que las sustancias estn compuestas de tomos esfricosidnticos para cada elemento, pero diferentes de un elemento a otro.[16]

Luego en 1811, el fsico italiano Amedeo Avogadro, postul que a una temperatura, presin y volumen dados, ungas contiene siempre el mismo nmero de partculas, sean tomos o molculas, independientemente de la naturalezadel gas, haciendo al mismo tiempo la hiptesis de que los gases son molculas poliatmicas con lo que se comenz adistinguir entre tomos y molculas.[17]

El qumico ruso Dmtri Ivnovich Mendelyev cre en 1869 una clasificacin de los elementos qumicos en ordencreciente de su masa atmica, remarcando que exista una periodicidad en las propiedades qumicas. Este trabajo fueel precursor de la tabla peridica de los elementos como la conocemos actualmente.[18]

La visin moderna de su estructura interna tuvo que esperar hasta el experimento de Rutherford en 1911 y el modeloatmico de Bohr. Posteriores descubrimientos cientficos, como la teora cuntica, y avances tecnolgicos, como elmicroscopio electrnico, han permitido conocer con mayor detalle las propiedades fsicas y qumicas de lostomos.[19]

Evolucin del modelo atmico

Los elementos bsicos de la materia son tres.

La concepcin del tomo que se ha tenido a lo largo de la historiaha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados en elcampo de la fsica y la qumica. A continuacin se har unaexposicin de los modelos atmicos propuestos por los cientficosde diferentes pocas. Algunos de ellos son completamenteobsoletos para explicar los fenmenos observados actualmente,pero se incluyen a manera de resea histrica.

Modelo de Dalton

Fue el primer modelo atmico con bases cientficas, fue formulado en 1808 por John Dalton, quien imaginaba a lostomos como diminutas esferas.[20] Este primer modelo atmico postulaba:

La materia est formada por partculas muy pequeas llamadas tomos, que son indivisibles y no se puedendestruir.

Los tomos de un mismo elemento son iguales entre s, tienen su propio peso y cualidades propias. Los tomos delos diferentes elementos tienen pesos diferentes.

Los tomos permanecen sin divisin, aun cuando se combinen en las reacciones qumicas. Los tomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.

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Cuadro general de las partculas, quarks y leptones.

Tamao relativo de las diferentes partculas atmicas.

Los tomos de elementos diferentes se pueden combinar enproporciones distintas y formar ms de un compuesto.

Los compuestos qumicos se forman al unirse tomos de dos oms elementos distintos.

Sin embargo desapareci ante el modelo de Thomson ya que noexplica los rayos catdicos, la radioactividad ni la presencia de loselectrones (e-) o protones(p+).

Diferencia entre los bariones y los mesones.

Diferencia entre fermiones y bosones.

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Modelo de Thomson

Modelo atmico de Thomson.

Luego del descubrimiento del electrn en 1897 por Joseph JohnThomson, se determin que la materia se compona de dos partes,una negativa y una positiva. La parte negativa estaba constituidapor electrones, los cuales se encontraban segn este modeloinmersos en una masa de carga positiva a manera de pasas en unpastel (de la analoga del ingls plum-pudding model) o uvas engelatina. Posteriormente Jean Perrin propuso un modelomodificado a partir del de Thomson donde las pasas (electrones)se situaban en la parte exterior del pastel (la carga positiva).

Para explicar la formacin de iones, positivos y negativos, y lapresencia de los electrones dentro de la estructura atmica,Thomson ide un tomo parecido a un pastel de frutas. Una nubepositiva que contena las pequeas partculas negativas (loselectrones) suspendidos en ella. El nmero de cargas negativas erael adecuado para neutralizar la carga positiva. En el caso de que el tomo perdiera un electrn, la estructura quedarapositiva; y si ganaba, la carga final sera negativa. De esta forma, explicaba la formacin de iones; pero dej sinexplicacin la existencia de las otras radiaciones.

Modelo de Rutherford

Modelo atmico de Rutherford.

Este modelo fue desarrollado por el fsico Ernest Rutherford a partir delos resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento deRutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thomson,ya que mantiene que el tomo se compone de una parte positiva y unanegativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la partepositiva se concentra en un ncleo, el cual tambin contiene virtualmentetoda la masa del tomo, mientras que los electrones se ubican en unacorteza orbitando al ncleo en rbitas circulares o elpticas con unespacio vaco entre ellos. A pesar de ser un modelo obsoleto, es lapercepcin ms comn del tomo del pblico no cientfico.

Rutherford predijo la existencia del neutrn en el ao 1920, por esa raznen el modelo anterior (Thomson), no se habla de ste.

Por desgracia, el modelo atmico de Rutherford presentaba varias incongruencias: Contradeca las leyes del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas

mediante datos experimentales. Segn las leyes de Maxwell, una carga elctrica en movimiento (en este caso elelectrn) debera emitir energa constantemente en forma de radiacin y llegara un momento en que el electrncaera sobre el ncleo y la materia se destruira. Todo ocurrira muy brevemente.

No explicaba los espectros atmicos.

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Modelo de Bohr

Modelo atmico de Bohr.

Este modelo es estrictamente un modelo del tomo de hidrgenotomando como punto de partida el modelo de Rutherford, NielsBohr trata de incorporar los fenmenos de absorcin y emisin delos gases, as como la nueva teora de la cuantizacin de la energadesarrollada por Max Planck y el fenmeno del efectofotoelctrico observado por Albert Einstein.

El tomo es un pequeo sistema solar con un ncleo en el centroy electrones movindose alrededor del ncleo en rbitas biendefinidas. Las rbitas estn cuantizadas (los e- pueden estar soloen ciertas rbitas) Cada rbita tiene una energa asociada. La ms externa es la de

mayor energa. Los electrones no radian energa (luz) mientras permanezcan en

rbitas estables. Los electrones pueden saltar de una a otra rbita. Si lo hace desde una de menor energa a una de mayor energa

absorbe un cuanto de energa (una cantidad) igual a la diferencia de energa asociada a cada rbita. Si pasa de unade mayor a una de menor, pierde energa en forma de radiacin (luz).

El mayor xito de Bohr fue dar la explicacin al espectro de emisin del hidrgeno. Pero solo la luz de esteelemento. Proporciona una base para el carcter cuntico de la luz, el fotn es emitido cuando un electrn cae de unarbita a otra, siendo un pulso de energa radiada.Bohr no pudo explicar la existencia de rbitas estables y para la condicin de cuantizacin.Bohr encontr que el momento angular del electrn es h/2 por un mtodo que no puede justificar.

Modelo de Schrdinger

Densidad de probabilidad de ubicacin de unelectrn para los primeros niveles de energa.

Despus de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturalezaondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por ErwinSchrdinger en 1926, se actualiz nuevamente el modelo del tomo.

En el modelo de Schrdinger se abandona la concepcin de loselectrones como esferas diminutas con carga que giran en torno alncleo, que es una extrapolacin de la experiencia a nivelmacroscpico hacia las diminutas dimensiones del tomo. En vez deesto, Schrdinger describe a los electrones por medio de una funcinde onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presenciaen una regin delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad seconoce como orbital. La grfica siguiente muestra los orbitales para losprimeros niveles de energa disponibles en el tomo de hidrgeno.

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Modelo de DiracEl modelo de Dirac usa supuestos muy similares al modelo de Schrdinger aunque su punto de partida es unaecuacin relativista para la funcin de onda, la ecuacin de Dirac. El modelo de Dirac permite incorporar de manerams natural el espn del electrn. Predice niveles energticos similares al modelo de Schrdinger proporcionando lascorrecciones relativistas adecuadas.

Modelos posterioresTras el establecimiento de la ecuacin de Dirac, la teora cuntica evolucion hasta convertirse propiamente en unateora cuntica de campos. Los modelos surgidos a partir de los aos 1960 y 1970 permitieron construir teoras de lasinteracciones de los nucleones. La vieja teora atmica qued confinada a la explicacin de la estructura electrnicaque sigue siendo explicada de manera adecuada mediante el modelo de Dirac complementado con correccionessurgidas de la electrodinmica cuntica. Debido a la complicacin de las interacciones fuertes slo existen modelosaproximados de la estructura del ncleo atmico. Entre los modelos que tratan de dar cuenta de la estructura delncleo atmico estn el modelo de la gota lquida y el modelo de capas.Posteriormente, a partir de los aos 1960 y 1970, aparecieron evidencias experimentales y modelos tericos quesugeran que los propios nucleones (neutrones, protones) y mesones (piones) que constituyen el ncleo atmicoestaran formados por constituyentes ferminicos ms elementales denominados quarks. La interaccin fuerte entrequarks entraa problemas matemticos complicados, algunos an no resueltos de manera exacta. En cualquier casolo que se conoce hoy en da deja claro que la estructura del ncleo atmico y de las propias partculas que forman elncleo son mucho ms complicadas que la estructura electrnica de los tomos. Dado que las propiedades qumicasdependen exclusivamente de las propiedades de la estructura electrnica, se considera que las teoras actualesexplican satisfactoriamente las propiedades qumicas de la materia, cuyo estudio fue el origen del estudio de laestructura atmica.

Notas y referencias

Notas[1] A excepcin del hidrgeno-1, el nico nclido estable sin neutrones.[2] tomo (http:/ / lema. rae. es/ drae/ ?val=tomo), en Diccionario de la Lengua Espaola (22 ed.). Real Academia Espaola (2001).

Consultado el 20 de julio de 2009.[4] Harrison (2003:123139).[5][5] Este es el radio de la distribucin de carga observada en los nucleones. Vase .[6] La frmula exacta es 1,12 3A fm. Vase .[7][7] .[8][8] .[9] (Recopilado por el National Nuclear Data Center). Citan tambin como estable el bismuto-209, pero existe evidencia de que es inestable.

Vase[10][10] Para el radio atmico, vase .[12][12] Un estudio de los efectos responsables de la estructura fina e hiperfina en los tomos hidrogenoides puede encontrarse en .[13] Antonio Raada(1990), Dinmica Clsica. Madrid, Alianza Editorial, S. A. 84-206-8133-4[14] B.H. Bransden and C.J. Joachain (1992), Physics of Atomos and Molecules. Harlow-Essex-England, Longman Group Limited.

0-582-44401-2[15] presocraticos/Atomistas/atomis.html Filsofos Presocrticos: Atomistas, Leucipo y Demcrito (http:/ / www. paginasobrefilosofia. com/

html/ bachi2/ presocraticos/ apuntes)[16] Protagonistas de la revolucin:Lavoisier, A.L. (http:/ / www. uv. es/ bertomeu/ revquim/ persona/ 1. HTM)[17] Amedeo Avogadro (http:/ / www. ildiogene. it/ EncyPages/ Ency=Avogadro. html) (en italiano)[18] Elements and Atoms: Chapter 12: Mendeleev's First Periodic Table (http:/ / web. lemoyne. edu/ ~giunta/ EA/ MENDELEEVann. HTML)

(en ingls)[19] Experimento de Rutherford (http:/ / www. deciencias. net/ simulaciones/ quimica/ atomo/ rutherford. htm)[20][20] Rincn Arce, lvaro (1983) ABC de Qumica Primer Curso, Editorial Herrero, Mxico, ISBN: 968-420-294-6.

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Referencias

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standard model/ History/ layer1. htm) (en ingls). Cronologa del modelo atmico. Sokolovsky, Silvia (2002). El tomo (http:/ / soko. com. ar/ Fisica/ cuantica/ Atomo. htm).. Bransden, B.H.; Joachain, J.C. (1983) (en ingls). Physics of atoms and molecules. Longman Group Limited. ISBN

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Enlaces externos

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Istopo

En la esquina inferior derecha de esta placafotogrfica de Joseph John Thomson estn

marcados los dos istopos del nen: nen-20 ynen-22.

Se denominan istopos (del griego: isos 'igual, mismo'; tpos 'lugar') a los tomos de un mismo elemento, cuyos ncleos tienenuna cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en masaatmica. La mayora de los elementos qumicos tienen ms de unistopo. Solamente 21 elementos (ejemplos: berilio, sodio) poseen unsolo istopo natural; en contraste, el estao es el elemento con msistopos estables.

Otros elementos tienen istopos naturales, pero inestables, como eluranio, cuyos istopos estn constantemente degradndose, lo que loshace radiactivos. Los istopos inestables son tiles para estimar la edadde variedad de muestras naturales, como rocas y materia orgnica. Estoes posible, siempre y cuando, se conozca el ritmo promedio dedesintegracin de determinado istopo, en relacin a los que ya handecado. Gracias a este mtodo de datacin, se conoce la edad de latierra. Los rayos csmicos hacen inestables a istopos estables deCarbono que posteriormente se adhieren a material biolgico,permitiendo as estimar la edad aproximada de huesos, telas, maderas,cabello, etc. Se obtiene la edad de la muestra, no la del propio istopo,ya que se tienen en cuenta tambin los istopos que se handesintegrado en la misma muestra. Se sabe el nmero de istoposdesintegrados con bastante precisin, ya que no pudieron haber sido parte del sistema biolgico a menos quehubieran sido an estables cuando fueron raros.

Istopo 11

Tipos de istoposTodos los istopos tienen el mismo nmero atmico pero difieren en el nmero msico.Si la relacin entre el nmero de protones y de neutrones no es la apropiada para obtener la estabilidad nuclear, elistopo es radiactivo.Por ejemplo, en la naturaleza el carbono se presenta como una mezcla de tres istopos con nmeros de masa 12, 13 y14: 12C, 13C y 14C. Sus abundancias respecto a la cantidad global de carbono son respectivamente: 98,89%, 1,11% ytrazas. Istopos Naturales. Los istopos naturales son los que se encuentran en la naturaleza de manera natural, por

ejemplo el hidrgeno tiene tres istopos naturales, el protio que no tiene neutrones, el deuterio con un neutrn, yel tritio que contiene dos neutrones, el tritio es muy usado en trabajos de tipo nuclear; es el elemento esencial dela bomba de hidrgeno.

Otro elemento que contiene istopos muy importantes es el carbono, que son: el carbono 12, que es la basereferencial del peso atmico de cualquier elemento, el carbono 13 que es el nico carbono con propiedadesmagnticas y el carbono 14 radioactivo, muy importante ya que su tiempo de vida media es de 5730 aos y seusa mucho en arqueologa para determinar la edad de los fsiles orgnicos.

Istopos Artificiales. Los istopos artificiales se producen en laboratorios nucleares por bombardeo de partculassubatmicas; estos istopos suelen tener una vida corta, principalmente por la inestabilidad y radioactividad quepresentan; uno de estos es el Cesio cuyos istopos artificiales se usan en plantas nucleares de generacin elctrica;otro muy usado es el Iridio 192 que se usa para comprobar la hermeticidad de las soldaduras de tubos, sobre todoen tubos de transporte de crudo pesado y combustibles. Alguno istopos del Uranio tambin se usan para laboresde tipo nuclear como generacin elctrica o en bombas atmicas basadas en la fisin nuclear.

Los istopos se subdividen en istopos estables (existen menos de 300) y no estables o istopos radiactivos (existenalrededor de 1200). El concepto de estabilidad no es exacto, ya que existen istopos casi estables. Su estabilidad sedebe al hecho de que, aunque son radiactivos, tienen una semivida extremadamente larga comparada con la edad dela Tierra.

Istopos ms abundantesen el Sistema Solar[1]

Istopo Ncleospormilln

Hidrgeno-1 705.700

Hidrgeno -2 23

Helio-4 275.200

Helio-3 35

Oxgeno-16 5.920

Carbono-12 3.032

Carbono-13 37

Nen-20 1.548

Nen-22 208

Hierro-56 1.169

Hierro-54 72

Hierro-57 28

Nitrgeno-14 1.105

Istopo 12

Silicio-28 653

Silicio-29 34

Silicio-30 23

Magnesio-24 513

Magnesio-26 79

Magnesio-25 69

Azufre-32 39

Argn-36 77

Calcio-40 60

Aluminio-27 58

Nquel-58 49

Sodio-23 33

NotacinLos istopos protio, deuterio y tritio son los nombres de 1H, 2H y 3H, respectivamente.

Radioistopos

Diagrama de los istopos del hidrgeno.

Los radioistopos son istopos radiactivos ya quetienen un ncleo atmico inestable y emiten energa ypartculas cuando cambia de esta forma a una msestable. La energa liberada al cambiar de forma puededetectarse con un contador Geiger o con una pelculafotogrfica. La principal razn de la inestabilidad estnen el exceso de protones o neutrones, la fuerza nuclearfuerte requiere que la cantidad de neutrones y protonesest cerca de cierta relacin, cuando el nmero de

neutrones en relacin a la cantidad de equilibrio el tomo puede presentar decaimiento beta negativo, cuando eltomo tiene un exceso de protones (defecto de nuetrones) suele presentar decaimiento beta positivo. Esto sucedeporque la fuerza nuclear fuerte residual depende de la proporcin de neutrones y protones, si la relacin est muysesgada hacia uno de los extremos la fuerza nuclear dbil responsable del decaimiento beta puede producirespordicamente la prdida de algn nuclen. Para nmeros atmicos elevados (n > 80) tambin se vuelve frecuentela desintegracin alfa (que casi es mucho ms frecuente cuando adems hay exceso de protones).

Cada radioistopo tiene un periodo de desintegracin o semivida caractersticas. La energa puede ser liberada,principalmente, en forma de rayos alfa (ncleos de helio), beta (electrones o positrones) o gamma (energaelectromagntica).Varios istopos radiactivos inestables y artificiales tienen usos en medicina. Por ejemplo, un istopo del tecnecio(99mTc) puede usarse para identificar vasos sanguneos bloqueados. Varios istopos radiactivos naturales se usanpara determinar cronologas, por ejemplo, arqueolgicas.

Istopo 13

Aplicaciones de los istoposLas siguientes son varias de las aplicaciones de diferentes istopos en diversas reas, como la medicina: Cobalto-60. Para el tratamiento del cncer porque emite una radiacin con ms energa que la que emite el radio y

es ms barato que este. Arsnico-73. Se usa como trazador para estimar la cantidad de arsnico absorbido por el organismo y el

arsnico-74 en la localizacin de tumores cerebrales. Bromo-82. til para hacer estudios en hidrologa, tales como: determinacin de caudales de agua, direcciones de

flujo de agua y tiempos de residencia en aguas superficiales y subterrneas; determinacin de la dinmica delagos y fugas en embalses.

Oro 198. De gran aplicacin en la industria del petrleo: perforacin de pozos para bsqueda de petrleo, estudiosde recuperacin secundaria de petrleo, que se adelantan en la determinacin de produccin incremental eindustria petroqumica en general.

Fsforo 32. Es un istopo que emite rayos beta y se usa para diagnosticar y tratar enfermedades relacionadas conlos huesos y con la mdula sea.

Escandio 46. Aplicable en estudios de sedimentologa y anlisis de suelos. Lantano 140. Usado en el estudio del comportamiento de calderas y hornos utilizados en el sector industrial. Mercurio 147. De aplicacin en celdas electrolticas. Nitrgeno-15. Se emplea a menudo en investigacin mdica y en agricultura. Tambin se emplea habitualmente

en espectroscopia de resonancia magntica nuclear (NMR). Yodo 131. Es uno de los radionucleidos involucrados en las pruebas nucleares atmosfricas, que comenzaron en

1945. Aumenta el riesgo de cncer y posiblemente otras enfermedades del tiroides y aquellas causadas pordeficiencias hormonales tiroideas.

Radio-226. En tratamientos para curar el cncer de la piel.

Utilizacin de las propiedades qumicas En el marcado isotpico, se usan istopos inusuales como marcadores de reacciones qumicas. Los istopos

aadidos reaccionan qumicamente igual que los que estn presentes en la reaccin, pero despus se puedenidentificar por espectrometra de masas o espectroscopia infrarroja. Si se usan radioistopos, se pueden detectartambin gracias a las radiaciones que emiten. Los procesos de separacin isotpica o enriquecimiento isotpicorepresentan un desafo.

Referencias

Enlaces externos Wikcionario tiene definiciones para istopo.Wikcionario

La Tabla de Istopos LiveChart - IAEA (http:/ / www-nds. iaea. org/ livechart) en Java (http:/ /www-nds. iaea. org/ livechart) o HTML (http:/ / www-nds. iaea. org/ relnsd/ vcharthtml/ VChartHTML. html)

Isbaro 14

IsbaroSe denominan isbaros (del griego: , isos = mismo; , bars = pesado) a los distintos ncleos atmicos conel mismo nmero de masa (A), pero diferente nmero atmico (Z). Las especies qumicas son distintas (a diferenciade istopos), ya que el nmero de protones y por consiguiente el nmero de electrones difieren entre los dos(protones y electrones).

Ejemplos 14C y 14N 17N, 17O y 17F

IstonoDos tomos son istonos si tienen el mismo nmero de neutrones. Por ejemplo, Boro-12 y Carbono-13, ambostienen 7 Neutrones. Esto se contrasta con: el mismo nmero de masa, por ejemplo: suma de protones ms neutrones; carbono-12 y boro-12. Ismeros nucleares son diferentes estados del mismo tipo de ncleos. Una transicin de una ismero a otro es

acompaado por la emisin o absorcin de rayos gamma, o por el proceso de conversin interna. (No deben serconfundidos con los ismeros qumicos y fisicos

La palabra istono proviende del griego misma "extensin", pero actualmente es istopo con "p" de protn yreemplazado por "n" de neutrn.ISTONOS: Son tomos diferentes, por lo tanto, tienen DIFERENTE n atmico, tambin tienen DIFERENTE nmsico, pero, tienen el MISMO n de neutrones.Ejemplo: 37 40 Cl , Ca 17 20NUCLEIDOS: En la actualidad, se designa con este nombre a cada configuracin atmica caracterizada por unnmero msico A y un nmero atmico Z o en ambos. Con esto, podemos concluir que los nucleidos de IGUAL Zson ISTOPOS entre s, y los nucleidos que tienen IGUAL A son ISBAROS entre s.

Nmero cuntico 15

Nmero cuntico

Representacin clsica de un tomo enlos modelos de Rutherford y Bohr.

Los nmeros cunticos son unos nmeros asociados a magnitudes fsicasconservadas en ciertos sistemas cunticos. Corresponden con los valoresposibles de aquellos observables que conmutan con el Hamiltoniano delsistema. Los nmeros cunticos permiten caracterizar los estadosestacionarios, es decir los estados propios del sistema.

En fsica atmica, los nmeros cunticos son valores numricos discretos queindican las caractersticas de los electrones en los tomos, esto est basado enla teora atmica de Niels Bohr que es el modelo atmico ms aceptado yutilizado en los ltimos tiempos por su simplicidad.

En fsica de partculas, tambin se emplea el trmino nmeros cunticos paradesignar a los posibles valores de ciertos observables o magnitud fsica queposeen un espectro o rango posible de valores discreto.

Sistemas atmicosLa teora de los cuantos: Es un mtodo para determinar las estructuras moleculares de los electrones que no estnasignados a enlaces individuales entre tomos, sino que se toman con un movimiento que est bajo la influencia delos ncleos de toda la molcula

Cuntos nmeros cunticos hacen falta?La cuestin de "cuntos nmeros cunticos se necesitan para describir cualquier sistema dado?" no tiene respuestauniversal, aunque para cada sistema se debe encontrar la respuesta a un anlisis completo del sistema. De hecho, entrminos ms actuales la pregunta se suele formular cmo "Cuntos observables conforman un conjunto completode observables compatible?". Ya que un nmero cuntico no es ms que un autovalor de cada observable de eseconjunto.La dinmica de cualquier sistema cuntico se describe por un Hamiltoniano cuntico, . Existe un nmero cunticodel sistema correspondiente a la energa, es decir, el autovalor del Hamiltoniano. Existe tambin un nmero cunticopara cada operador que conmuta con el Hamiltoniano (es decir, satisface la relacin ). Estos son todoslos nmeros cunticos que el sistema puede tener. Ntese que los operadores que definen los nmeros cunticosdeben ser mutuamente independientes. A menudo existe ms de una forma de elegir un conjunto de operadoresindependientes. En consecuencia, en diferentes situaciones se pueden usar diferentes conjuntos de nmeros cunticospara la descripcin del mismo sistema.Ejemplo: tomos hidrogenoides.

Nmero cuntico 16

Conjunto de nmeros cunticosEl conjunto de nmeros cunticos ms ampliamente estudiado es el de un electrn simple en un tomo: a causa deque no es til solamente en qumica, siendo la nocin bsica detrs de la tabla peridica, valencia y otraspropiedades, sino tambin porque es un problema resoluble y realista, y como tal, encuentra amplio uso en libros detexto.En mecnica cuntica no-relativista, el hamiltoniano atmico de un tomo hidrogenoide consiste de la energacintica del electrn y la energa potencial debida a la fuerza de Coulomb entre el ncleo y el electrn. En tomosms generales es necesaro incluir la energa de interaccin entre diferentes electrones. La energa cintica puede serseparada en una parte debida al momento angular, J, del electrn alrededor del ncleo, y el resto. Puesto que elpotencial es esfricamente simtrico, el Hamiltoniano completo conmuta con J2. A su vez J2 conmuta con cualquierade los componentes del vector momento angular, convencionalmente tomado como J

z. Estos son los nicos

operadores que conmutan mutuamente en este problema; por lo tanto, hay tres nmeros cunticos. Adicionalmentehay que considerar otra propiedad de las partculas denominada espn que viene descrita por otros dos nmeroscunticos.En particular, se refiere a los nmeros que caracterizan los estados propios estacionarios de un electrn de un tomohidrogenoide y que, por tanto, describen los orbitales atmicos. Estos nmeros cunticos son:

I) El nmero cuntico principal n Este nmero cuntico est relacionado tanto con la energa como con ladistancia media entre el ncleo y el electrn, medida en niveles energticos, aunque la distancia media enunidades de longitud tambin crece montonamente con n. Los valores de este nmero, que corresponde alnmero del nivel energtico, varan tericamente entre 1 e infinito, pero solo se conocen tomos que tenganhasta 8 niveles energticos en su estado fundamental (ya que el nmero atmico y el nmero cunticoprincipal se relacionan mediante 2n2 = Z < 110.II) El nmero cuntico azimutal o azimutal (l = 0,1,2,3,4,5,...,n-1), indica la forma de los orbitales y elsubnivel de energa en el que se encuentra el electrn. Un orbital de un tomo hidrogenoide tiene l nodosangulares y n-1-l nodos radiales. Si:

l = 0: Subrbita "s" (forma circular) s proviene de sharp (ntido) (*)l = 1: Subrbita "p" (forma semicircular achatada) p proviene de principal (*)l = 2: Subrbita "d" (forma lobular, con anillo nodal) d proviene de difuse (difuso) (*)l = 3: Subrbita "f" (lobulares con nodos radiales) f proviene de fundamental (*)l = 4: Subrbita "g" (*)l = 5: Subrbita "h" (*)(*) Para obtener mayor informacin sobre los orbitales vea el artculo Orbital.

III) El nmero cuntico magntico (m, ml), Indica la orientacin espacial del subnivel de energa, "(m =-l,...,0,...,l)". Para cada valor de l hay 2l+1 valores de m.IV) El nmero cuntico de espn (s, m

s), indica el sentido de giro del campo magntico que produce el

electrn al girar sobre su eje. Toma valores 1/2 y -1/2.

En resumen, el estado cuntico de un electrn est determinado por sus nmeros cunticos:

Nmero cuntico 17

nmero cuntico principal shell o capa

nmero cuntico secundario o azimutal (momento angular) subshell o subcapa para :

nmero cuntico magntico, (proyeccin del momento angular) energa shift para :

nmero cuntico proyeccin de espn espn para un electrn, sea:

Con cada una de las capas del modelo atmico de Bohr corresponda a un valor diferente del nmero cunticoprincipal. Ms tarde introdujeron los otros nmeros cunticos y Wolfgang Pauli, otro de los principalescontribuidores de la teora cuntica, formul el celebrado principio de exclusin basado en los nmeros cunticos,segn el cual en un tomo no puede haber dos electrones cuyos nmeros cunticos sean todos iguales. Este principiojustificaba la forma de llenarse las capas de tomos cada vez ms pesados, y daba cuenta de por qu la materia ocupalugar en el espacio.Desde un punto de vista mecano-cuntico, los nmeros cunticos caracterizan las soluciones estacionarias de laEcuacin de Schrdinger.No es posible saber la posicin y la velocidad exactas de un electrn en un momento determinado, sin embargo, esposible describir dnde se encuentra. Esto se denomina principio de incertidumbre o de Heisenberg. La zona quepuede ocupar un electrn dentro de un tomo se llama orbital atmico. Existen varios orbitales distintos en cadatomo, cada uno de los cuales tiene un tamao, forma y nivel de energa especfico. Puede contener hasta doselectrones que, a su vez, tienen nmeros cunticos de espn opuestos.

Sistemas generalesLa cantidad de nmeros cunticos requeridos para representar un estado ligado de un sistema cuntico generaldepender del cardinal de un conjunto cuntico completo de observables compatibles (CCOC). Dado un CCOCformado por los observables todo estado del sistema puede ser expresado por la serie numrica de laforma:

Donde cada uno de los estados es simultneamente propio de cada uno de los observables que forman elCCOC:

El conjunto de valores son los nmeros cunticos del sistema. Si el CCOC tienen espectro puntualentonces los nmeros cunticos pueden ser nmeros enteros.En el caso del tomo hidrogenoide (hamiltoniano, momento angular, componente Z del momentoangular, espn del electrn) forman un CCOC y de ah que slo sean necesarios cuatro nmeros cunticos

para describir los estados estacionarios de dicho sistema.

Nmero cuntico 18

Nmeros cunticos aditivos y multiplicativosEn fsica de partculas diversas leyes de conservacin y simetras se expresan como suma o multiplicacin denmeros cunticos. As en interaccin de partculas en las que existe cambio de identidades de las partculas, vacreacin o destruccin de partculas:1.1. la suma de los nmeros cunticos aditivos de las partculas antes y despus de la interaccin deben ser idnticos.2.2. el producto de los nmeros cunticos multiplicativos de las partculas antes y despus de la interaccin deben ser

idnticos.

Un ejemplo de nmero cuntico multiplicativo es el tipo paridad , cuando un sistema experimenta un cambiobajo algn tipo de interaccin que cambia la paridad el resultado de multiplicar los diferentes multiplicandosasociados al tipo de paridad de cada parte del sistema debe quedar invariante.

Referencias

Bibliografa C. Snchez del Ro, ed (2003). Fsica cuntica. Ediciones Pirmide. ISBN 978-84-368-1656-3. Galindo, A. y Pascual P.: Mecnica cuntica, Ed. Eudema, Barcelona, 1989, ISBN 84-7754-042-X.

Configuracin electrnicaEn fsica y qumica, la configuracin electrnica es la manera en la cual los electrones se estructuran o semodifican en un tomo, molcula o en otra estructura fsico-qumica, de acuerdo con el modelo de capas electrnico,en el cual las funciones de ondas del sistema se expresa como un producto de orbitales antisimetrizadas.[][1]

Cualquier conjunto de electrones en un mismo estado cuntico deben cumplir el principio de exclusin de Pauli. Porser fermiones (partculas de espn semientero) el principio de exclusin de Pauli nos dice que esto es funcin de ondatotal (conjunto de electrones) debe ser antisimtrica.[] Por lo tanto, en el momento en que un estado cuntico esocupado por un electrn, el siguiente electrn debe ocupar un estado cuntico diferente.En los tomos, los estados estacionarios de la funcin de onda de un electrn en una aproximacin no relativista (losestados que son funcin propia de la ecuacin de Schrdinger en donde es el hamiltonianomonoelectrnico correspondiente; para el caso general hay que recurrir a la ecuacin de Dirac de la mecnicacuntica de campos) se denominan orbitales atmicos, por analoga con la imagen clsica de los electrones orbitandoalrededor del ncleo. Estos estados, en su expresin ms bsica, se pueden describir mediante cuatro nmeroscunticos: n, l, m y ms, y, en resumen, el principio de exclusin de Pauli implica que no puede haber dos electronesen un mismo tomo con los cuatro valores de los nmeros cunticos iguales.De acuerdo con este modelo, los electrones pueden pasar de un nivel de energa orbital a otro ya sea emitiendo oabsorbiendo un cuanto de energa, en forma de fotn. Debido al principio de exclusin de Pauli, no ms, de doselectrones pueden ocupar el mismo orbital y, por tanto, la transicin se produce a un orbital en el cual hay unavacante.

Valores de los nmeros cunticosEn el caso de los orbitales de los tomos hidrogenoides el nmero cuntico principal n est asociado a los diferentes niveles de energa orbital permitidos o niveles cunticos; los valores que toma son 1, 2, 3, 4, 5,... Para n=1 se tiene el nivel de menor energa. Todos los estados con el mismo nmero cuntico principal forman una capa (o nivel). Por razones histricas, estas capas electrnicas (por ejemplo en [espectroscopia de rayos X]) tambin se denotan como K, L, M, N,... El segundo nmero cuntico l corresponde al [[momento angular] del estado. Estos estados tienen la

Configuracin electrnica 19

forma de armnicos esfricos, y por lo tanto se describen usando [polinomios de Legendre]. Tambin por razoneshistricas a estas subcapas (o subniveles), se les asigna una letra, que hace referencia al tipo de [[Orbitalatmico|orbital] que describe el estado electrnico (s, p, d, f, ...),Los valores que puede tomar l son: 0, 1, 2, 3,4,...,(n-1), siendo n el nmero cuntico principal. El tercer nmero cuntico, m, puede tomar los valores desde -l a l,y por lo tanto hay un total de 2l+1 estados degenerados posibles. Cada uno de stos puede ser ocupado por doselectrones con espines opuestos, consecuencia de los dos posibles valores de la proyeccin sobre el eje z del espnelectrnico, ms, que puede tomar los valores +1/2 -1/2. Esto da un total de 2(2l+1) electrones en total (tal como sepuede ver en la tabla siguiente).

Valor de l Letra Mximonmero

de electrones

0 s 2

1 p 6

2 d 10

3 f 14

Nmero cuntico Valores posibles

n 1, 2, 3, ...

l 0,..., (n-1)

m -l, (-l+1),..., 0,....,(+l-1), +l

ms -1/2, +1/2

NotacinEn Fsica y Qumica se utiliza una notacin estndar para describir las configuraciones electrnicas de tomos y

molculas. Para los tomos, la notacin contiene la definicin de los orbitales atmicos (en la forma n l, por ejemplo1s, 2p, 3d, 4f) indicando el nmero de electrones asignado a cada orbital (o al conjunto de orbitales de la misma

subcapa) como un superndice. Por ejemplo, el hidrgeno tiene un electrn en el orbital s de la primera capa, de ahque su configuracin electrnica se escriba 1s1. El litio tiene dos electrones en la subcapa 1s y uno en la subcapa 2s

(de mayor energa), de ah que su configuracin electrnica se escriba 1s22s1 (pronuncindose "uno-ese-dos,dos-ese-uno"). Para el fsforo (nmero atmico 15), tenemos: 1s22s22p63s23p3.

Para tomos con muchos electrones, esta notacin puede ser muy larga por lo que se utiliza una notacin abreviada,que tiene en cuenta que las primeras subcapas son iguales a las de algn gas noble. Por ejemplo, el fsforo, difieredel argn y nen (1s22s22p6) nicamente por la presencia de la tercera capa. As, la configuracin electrnica delfsforo se puede escribir respecto de la del nen como: [Ne]3s23p3. Esta notacin es til si tenemos en cuenta que

la mayor parte de las propiedades qumicas de los elementos vienen determinadas por las capas ms externas.El orden en el que se escriben los orbitales viene dado por la estabilidad relativa de los orbitales, escribindose

primero aquellos que tienen menor energa orbital. Esto significa que, aunque sigue unas pautas generales, se puedenproducir excepciones. La mayor parte de los tomos siguen el orden dado por la regla de Madelung. As, de acuerdo

con esta regla, la configuracin electrnica del hierro se escribe como: [Ar]4s23d6. Otra posible notacin agrupaprimero los orbitales con el mismo nmero cuntico n, de tal manera que la configuracin del hierro se expresa como

[Ar]3d64s2 (agrupando el orbital 3d con los 3s y 3p que estn implicitos en la configuracin del argn).El superndice 1 de los orbitales ocupados por un nico electrn no es obligatorio.[2] Es bastante comn ver las letrasde los orbitales escritas en letra itlica o cursiva. Sin embargo, la Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada

(IUPAC) recomienda utilizar letra normal, tal y como se realiza aqu.

Configuracin electrnica 20

HistoriaNiels Bohr fue el primero en proponer (1923) que la periodicidad en las propiedades de los elementos se poda

explicar mediante la estructura electrnica del tomo.[] Su propuesta se bas en el modelo atmico de Bohr para eltomo, en el cual las capas electrnicas eran rbitas electrnicas a distancias fijas al ncleo. Las configuraciones

originales de Bohr hoy parecen extraas para el qumico: al azufre se le asignaba una configuracin 2.4.4.6 en vez de1s22s22p63s23p4.

Un ao despus, E.C.Stoner incorpora el tercer nmero cuntico de la teora de Sommerfeld en la descripcin de lascapas electrnicas, y predice correctamente la estructura de capas del azufre como 2.8.6.[3] Sin embargo, ni elsistema de Bohr ni el de Stoner podan describir correctamente los cambios del espectro atmico en un campo

magntico (efecto Zeeman). [4]

Distribucin electrnica

Es la distribucin de los electrones enlos subniveles y orbitales de un tomo.

La configuracin electrnica de loselementos se rige segn el diagrama de

Moeller:

Para comprender el diagrama deMoeller se utiliza la siguiente tabla:

s p d f

n = 1 1s

n = 2 2s 2p

n = 3 3s 3p 3d

n = 4 4s 4p 4d 4f

n = 5 5s 5p 5d 5f

n = 6 6s 6p 6d

n = 7 7s 7p

Para encontrar la distribucin electrnica se escriben las notaciones en forma diagonal desde arriba hacia abajo y dederecha a izquierda (seguir colores):

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

Este principio de construccin (denominado principio de Aufbau, del alemn Aufbau que significa 'construccin')fue una parte importante del concepto original de Bohr de configuracin electrnica. Puede formularse como:[5]

slo se pueden ocupar los orbitales con un mximo de dos electrones, en orden creciente de energa orbital:los orbitales de menor energa se llenan antes que los de mayor energa.

Configuracin electrnica 21

As, vemos que se puede utilizar el orden de energas de los orbitales para describir la estructura electrnica de lostomos de los elementos. Un subnivel s se puede llenar con 1 2 electrones. El subnivel p puede contener de 1 a 6

electrones; el subnivel d de 1 a 10 electrones y el subnivel f de 1 a 14 electrones. Ahora es posible describir laestructura electrnica de los tomos estableciendo el subnivel o distribucin orbital de los electrones. Los electrones

se colocan primero en los subniveles de menor energa y cuando estos estn completamente ocupados, se usa elsiguiente subnivel de energa superior. Esto puede representarse por la siguiente tabla:

s p d f

n = 1 2

n = 2 2 6

n = 3 2 6 10

n = 4 2 6 10 14

n = 5 2 6 10 14

n = 6 2 6 10

n = 7 2 6

Para encontrar la configuracin electrnica se usa el mismo procedimiento anterior incluyendo esta vez el nmeromximo de electrones para cada orbital.

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6

Finalmente la configuracin queda de la siguiente manera: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10

6p6 7s2 5f14 6d10 7p6

Para determinar la configuracin electrnica de un elemento, basta con calcular cuntos electrones hay que acomodary entonces distribuirlos en los subniveles empezando por los de menor energa e ir llenando hasta que todos los

electrones estn distribuidos. Un elemento con nmero atmico mayor tiene un electrn ms que el elemento que loprecede. El subnivel de energa aumenta de esta manera:

Subnivel s, p, d o f: Aumenta el nivel de energa.Sin embargo, existen excepciones, como ocurre en los elementos de transicin al ubicarnos en los grupos del cromo

y del cobre, en los que se promueve el electrn dando as una configuracin fuera de lo comn.

Bloques de la tabla peridicaLa forma de la tabla peridica est ntimamente relacionada con la configuracin electrnica de los tomos de los

elementos. Por ejemplo, todos los elementos del grupo 1 tienen una configuracin de [E]ns1 (donde [E] es laconfiguracin del gas inerte correspondiente), y tienen una gran semejanza en sus propiedades qumicas. La capa

electrnica ms externa se denomina "capa de valencia" y (en una primera aproximacin) determina las propiedadesqumicas. Conviene recordar que el hecho de que las propiedades qumicas eran similares para los elementos de un

grupo fue descubierto hace ms de un siglo, antes incluso de aparecer la idea de configuracin electrnica.[6] No estclaro cmo explica la regla de Madelung (que ms bien describe) la tabla peridica,[7] ya que algunas propiedades

(tales como el estado de oxidacin +2 en la primera fila de los metales de transicin) seran diferentes con un ordende llenado de orbitales distinto.

Configuracin electrnica 22

Regla de exclusin de PauliEsta regla nos dice que en un estado cuntico solo puede haber un electrn. De aqu salen los valores del espn o giro

de los electrones que es 1/2 y con proyecciones .Tambin que en una orientacin deben de caber dos electrones excepto cuando el nmero de electrones se ha

acabado por lo cual el orden que debe de seguir este ordenamiento en cada nivel es primero los de espn positivo(+1/2) y luego los negativos.

El principio de exclusin de Pauli fue un principio cuntico enunciado por Wolfgang Ernst Pauli en 1925. Estableceque no puede haber dos fermiones con todos sus nmeros cunticos idnticos (esto es, en el mismo estado cunticode partcula individual). Perdi la categora de principio, pues deriva de supuestos ms generales: de hecho, es una

consecuencia del teorema de la estadstica del spin. El principio de exclusin de Pauli slo se aplica a fermiones, estoes, partculas que forman estados cunticos antisimtricos y que tienen espn semientero. Son fermiones, por

ejemplo, los protones, los neutrones y los electrones, los tres tipos de partculas subatmicas que constituyen lamateria ordinaria. El principio de exclusin de Pauli rige, as pues, muchas de las caractersticas distintivas de lamateria. En cambio, partculas como el fotn y el (hipottico) gravitn no obedecen a este principio, ya que son

bosones, esto es, forman estados cunticos simtricos y tienen espn entero. Como consecuencia, una multitud defotones puede estar en un mismo estado cuntico de partcula, como en los lseres. "Dos electrones en la corteza de

un tomo no pueden tener al mismo tiempo los mismos nmeros cunticos". Es sencillo derivar el principio de Pauli,basndonos en el artculo de partculas idnticas. Los fermiones de la misma especie forman sistemas con estados

totalmente antisimtricos, lo que para el caso de dos partculas significa que:mismo estado cuntico |>, el estado del sistema completo es |>.

Regla del octetoPara que un tomo sea estable debe tener todos sus orbitales llenos (cada orbital con dos electrones, uno de espn +

y otro de espn -) Por ejemplo, el oxgeno, que tiene configuracin electrnica 1s, 2s, 2p4, debe llegar a laconfiguracin 1s, 2s, 2p6 con la cual los niveles 1 y 2 estaran llenos. Recordemos que la Regla del octeto,

justamente establece que el nivel electrnico se completa con 8 electrones, excepto el Hidrgeno, que se completacon 2 electrones. Entonces el oxgeno tendr la tendencia a ganar los 2 electrones que le faltan, por esto se combinacon 2 tomos de hidrgenos (en el caso del agua, por ejemplo), que cada uno necesita 1 electrn (el cual recibe del

oxgeno) y otorga a dicho tomo 1 electrn cada uno. De este modo, cada hidrgeno complet el nivel 1 y el oxgenocomplet el nivel 2.

En qumica se denomina orbital a la zona del espacio que rodea a un ncleo atmico donde la probabilidad deencontrar un electrn es mxima, cercana al 91%. Ejemplo de ello: 10Ne: 1s2, 2s2, 2p6 regla del octeto:

11Na:(Ne)10, 1s2, 2s2, 2p6, 3s1 2s3 2s4 2s5 2s6 2s7 2s8 2s9

Anomalas de configuracin electrnicaAl desarrollar la configuracin electrnica, encontramos una serie de excepciones. Por ejemplo, es ms estable llenardos medios orbitales que completar uno y dejar el otro a uno o dos electrones de estar completado a la mitad. As, los

metales del grupo 6 en vez de tener los orbitales externos s completos y el orbital d a un electrn de estarsemi-completo, donarn un electrn del orbital s al orbital d, quedando ambos completos a la mitad: s1d5 en vez de

s2d4. Igualmente, es ms estable rellenar los orbitales d completamente, por lo que los elementos del grupo 11tendern a adoptar la configuracin s1d10 en vez de s2d9. Ejemplos de estas anomalas son:

Grupo VIB:24Cr: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d4 : es incorrecto .

24Cr: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d5 : es correcto

Configuracin electrnica 23

Grupo IB:29Cu: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d10 : es correcto.

ER: n + lDonde:

n: nivel l: subnivelEjemplo:

4s: 4 + 0 : 43p: 3 + 1 : 44d: 4 + 2 : 65f: 5 + 3 : 8

6g: 6 + 4 : 107h: 7 + 5 : 12

Orbital o REEMPEEn qumica se usa la expresin REEMPE para designar el valor esperado de un operador densidad de estados de dos

electrones con . En otras palabras: la regin donde existe mayor posibilidad de encontrar comomximo 2 electrones que se mueven en forma paralela y en sentidos contrarios. Su nombre proviene de Regin de

Espacio Energtico de Manifestacin Probabilstica del Electrn.

Referencias[1] Glosario de trminos usados en fotoqumica, Universitat Autnoma de Barcelona, Servei de Publicacions, Bellaterra, 1999. pdf (http:/ / www.

fotoquimica. org/ esp/ docs/ glo. pdf)[2] La forma completa de la notacin de la configuracin electrnica representa un producto matemtico, de ah que 3p1 sea igual que 3p.[4] http:/ / www. habbo. es[6] La semejanza en las propiedades qumicas y la relacin numrica existente entre el peso atmico del calcio, estroncio y bario fue indicada por

Johann Wolfgang Dbereiner en 1817.[7] Abstract (http:/ / www. springerlink. com/ content/ p2rqg32684034736/ fulltext. pdf?page=1).

Enlaces externos Nueva Configuracin Electrnica Fcil (http:/ / www. youtube. com/ watch?v=6YecjDwImw4) Estructura electrnica (http:/ / concurso. cnice. mec. es/ cnice2005/ 93_iniciacion_interactiva_materia/ curso/

materiales/ atomo/ celectron. htm) Aplicacin web que calcula la configuracin electrnica del nmero de electrones que precises (http:/ /

miconfiguracionelectronica. tk) Build an Atom (http:/ / keithcom. com/ atoms/ index. php) (En Ingls)

Tabla peridica de los elementos 24

Tabla peridica de los elementosLa tabla peridica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos qumicos, conforme asus propiedades y caractersticas; su funcin principal es establecer un orden especfico agrupando elementos.Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendelyev, quien orden los elementos basndose en las propiedades qumicas delos elementos,[1] si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llev a cabo un ordenamiento a partir de laspropiedades fsicas de los tomos.[2] La forma actual es una versin modificada de la de Mendelyev; fue diseadapor Alfred Werner. En 1952, el cientfico costarricense Gil Chaverri (1921-2005) present una nueva versin basadaen la estructura electrnica de los elementos, la cual permite colocar las series lantnidos y los actnidos en unasecuencia lgica de acuerdo con su nmero atmico.[3]

Tabla peridica de los elementos[4]

Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

I A II A III B IV B V B VI B VII B VIII B VIII B VIII B I B II B III A IV A V A VI A VII A VIII A

Periodo

1 1H

2He

2 3Li

4Be

5B

6C

7N

8O

9F

10Ne

3 11Na

12Mg

13Al

14Si

15P

16S

17Cl

18Ar

4 19K

20Ca

21Sc

22Ti

23V

24Cr

25Mn

26Fe

27Co

28Ni

29Cu

30Zn

31Ga

32Ge

33As

34Se

35Br

36Kr

5 37Rb

38Sr

39Y

40Zr

41Nb

42Mo

43Tc

44Ru

45Rh

46Pd

47Ag

48Cd

49In

50Sn

51Sb

52Te

53I

54Xe

6 55Cs

56Ba

* 72Hf

73Ta

74W

75Re

76Os

77Ir

78Pt

79Au

80Hg

81Tl

82Pb

83Bi

84Po

85At

86Rn

7 87Fr

88Ra

** 104Rf

105Db

106Sg

107Bh

108Hs

109Mt

110Ds

111Rg

112Cn

113Uut

114Fl

115Uup

116Lv

117Uus

118Uuo

Lantnidos * 57La

58Ce

59Pr

60Nd

61Pm

62Sm

63Eu

64Gd

65Tb

66Dy

67Ho

68Er

69Tm

70Yb

71Lu

Actnidos ** 89Ac

90Th

91Pa

92U

93Np

94Pu

95Am

96Cm

97Bk

98Cf

99Es

100Fm

101Md

102No

103Lr

Alcalinos Alcalinotrreos Lantnidos Actnidos Metales de transicin

Metales del bloque p Metaloides No metales Halgenos Gases nobles y Transactnidos

Para una tabla ms detallada, puedes consultar: Anexo:Tabla peridica

Tabla peridica de los elementos 25

HistoriaLa historia de la tabla peridica est ntimamente relacionada con varios aspectos del desarrollo de la qumica y lafsica: El descubrimiento de los elementos de la tabla peridica. El estudio de las propiedades comunes y la clasificacin de los elementos. La nocin de masa atmica (inicialmente denominada "peso atmico") y, posteriormente, ya en el siglo XX, de

nmero atmico. Las relaciones entre la masa atmica (y, ms adelante, el nmero atmico) y las propiedades peridicas de los

elementos.

Descubrimiento de los elementosAunque algunos elementos como el oro (Au), plata (Ag), cobre (Cu), plomo (Pb) y el mercurio (Hg) ya eranconocidos desde la antigedad, el primer descubrimiento cientfico de un elemento ocurri en el siglo XVII cuandoel alquimista Henning Brand descubri el fsforo (P).[5] En el siglo XVIII se conocieron numerosos nuevoselementos, los ms importantes de los cuales fueron los gases, con el desarrollo de la qumica neumtica: oxgeno(O), hidrgeno (H) y nitrgeno (N). Tambin se consolid en esos aos la nueva concepcin de elemento, quecondujo a Antoine Lavoisier a escribir su famosa lista de sustancias simples, donde aparecan 33 elementos. Aprincipios del siglo XIX, la aplicacin de la pila elctrica al estudio de fenmenos qumicos condujo aldescubrimiento de nuevos elementos, como los metales alcalinos y alcalinotrreos, sobre todo gracias a los trabajosde Humphry Davy. En 1830 ya se conocan 55 elementos. Posteriormente, a mediados del siglo XIX, con lainvencin del espectroscopio, se descubrieron nuevos elementos, muchos de ellos nombrados por el color de suslneas espectrales caractersticas: cesio (Cs, del latn caesus, azul), talio (Tl, de tallo, por su color verde), rubidio(Rb, rojo), etc.

Nocin de elemento y propiedades peridicasLgicamente, un requisito previo necesario a la construccin de la tabla peridica era el descubrimiento de unnmero suficiente de elementos individuales, que hiciera posible encontrar alguna pauta en comportamiento qumicoy sus propiedades. Durante los siguientes dos siglos se fue adquiriendo un mayor conocimiento sobre estaspropiedades, as como descubriendo muchos elementos nuevos.La palabra "elemento" procede de la ciencia griega, pero su nocin moderna apareci a lo largo del siglo XVII,aunque no existe un consenso claro respecto al proceso que condujo a su consolidacin y uso generalizado. Algunosautores citan como precedente la frase de Robert Boyle en su famosa obra El qumico escptico, donde denominaelementos "ciertos cuerpos primitivos y simples que no estn formados por otros cuerpos, ni unos de otros, y queson los ingredientes de que se componen inmediatamente y en que se resuelven en ltimo trmino todos los cuerposperfectamente mixtos". En realidad, esa frase aparece en el contexto de la crtica de Robert Boyle a los cuatroelementos aristotlicos.A lo largo del siglo XVIII, las tablas de afinidad recogieron un nuevo modo de entender la composicin qumica, queaparece claramente expuesto por Lavoisier en su obra Tratado elemental de qumica. Todo ello condujo a diferenciaren primer lugar qu sustancias de las conocidas hasta ese momento eran elementos qumicos, cules eran suspropiedades y cmo aislarlas.El descubrimiento de gran cantidad de elementos nuevos, as como el estudio de sus propiedades, pusieron demanifiesto algunas semejanzas entre ellos, lo que aument el inters de los qumicos por buscar algn tipo declasificacin.

Tabla peridica de los elementos 26

Los pesos atmicosA principios del siglo XIX, John Dalton (17661844) desarroll una concepcin nueva del atomismo, a la que lleggracias a sus estudios meteorolgicos y de los gases de la atmsfera. Su principal aportacin consisti en laformulacin de un "atomismo qumico" que permita integrar la nueva definicin de elemento realizada por AntoineLavoisier (17431794) y las leyes ponderales de la qumica (proporciones definidas, proporciones mltiples,proporciones recprocas).Dalton emple los conocimientos sobre proporciones en las que reaccionaban las sustancias de su poca y realizalgunas suposiciones sobre el modo como se combinaban los tomos de las mismas. Estableci como unidad dereferencia la masa de un tomo de hidrgeno (aunque se sugirieron otros en esos aos) y refiri el resto de losvalores a esta unidad, por lo que pudo construir un sistema de masas atmicas relativas. Por ejemplo, en el caso deloxgeno, Dalton parti de la suposicin de que el agua era un compuesto binario, formado por un tomo dehidrgeno y otro de oxgeno. No tena ningn modo de comprobar este punto, por lo que tuvo que aceptar estaposibilidad como una hiptesis a priori.Dalton saba que 1 parte de hidrgeno se combinaba con 7 partes (8 afirmaramos en la actualidad) de oxgeno paraproducir agua. Por lo tanto, si la combinacin se produca tomo a tomo, es decir, un tomo de hidrgeno secombinaba con un tomo de oxgeno, la relacin entre las masas de estos tomos deba ser 1:7 (o 1:8 se calculara enla actualidad). El resultado fue la primera tabla de masas atmicas relativas (o pesos atmicos, como los llamabaDalton) que fue posteriormente modificada y desarrollada en los aos posteriores. Las inexactitudes antesmencionadas dieron lugar a toda una serie de polmicas y disparidades respecto a las frmulas y los pesos atmicos,que solo comenzaran a superarse, aunque no totalmente, en el congreso de Karlsruhe en 1860.

Metales, no metales, metaloides y metales de transicinLa primera clasificacin de elementos conocida, fue propuesta por Antoine Lavoisier, quien propuso que loselementos se clasificaran en metales, no metales y metaloides o metales de transicin. Aunque muy prctico ytodava funcional en la tabla peridica moderna, fue rechazada debido a que haba muchas diferencias tanto en laspropiedades fsicas como en las qumicas.

Tradas de DbereinerUno de los primeros intentos para agrupar los elementos de propiedades anlogas y relacionarlo con los pesosatmicos se debe al qumico alemn Johann Wolfgang Dbereiner (17801849) quien en 1817 puso de manifiesto elnotable parecido que exista entre las propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variacin gradual delprimero al ltimo. Posteriormente (1827) seal la existencia de otros grupos de tres elementos en los que se daba lamisma relacin (cloro, bromo y yodo; azufre, selenio y telurio; litio, sodio y potasio).

Tradas de Dbereiner

Litio LiClLiOH

Calcio CaCl2CaSO4

Azufre H2SSO2

Sodio NaClNaOH

Estroncio SrCl2SrSO4

Selenio H2SeSeO2

Potasio KClKOH

Bario BaCl2BaSO4

Telurio H2TeTeO2

A estos grupos de tres elementos se los denomin tradas y hacia 1850 ya se haban encontrado unas 20, lo queindicaba una cierta regularidad entre los elementos qumicos.Dbereiner intent relacionar las propiedades qumicas de estos elementos (y de sus compuestos) con los pesosatmicos, observando una gran analoga entre ellos, y una variacin gradual del primero al ltimo.

Tabla peridica de los elementos 27

En su clasificacin de las tradas (agrupacin de tres elementos) Dbereiner explicaba que el peso atmico promediode los pesos de los elementos extremos, es parecido al peso atmico del elemento de en medio. Por ejemplo, para latrada Cloro, Bromo, Yodo los pesos atmicos son respectivamente 36, 80 y 127; si sumamos 36 + 127 y dividimosentre dos, obtenemos 81, que es aproximadamente 80 y si le damos un vistazo a nuestra tabla peridica el elementocon el peso atmico aproximado a 80 es el bromo lo cual hace que concuerde un aparente ordenamiento de tradas.

ChancourtoisEn 1864, Chancourtois construy una hlice de papel, en la que estaban ordenados por pesos atmicos (masaatmica) los elementos conocidos, arrollada sobre un cilindro vertical. Se encontraba que los puntoscorrespondientes estaban separados unas 16 unidades. Los elementos similares estaban prcticamente sobre la mismageneratriz, lo que indicaba una cierta periodicidad, pero su diagrama pareci muy complicado y recibi pocaatencin.

Ley de las octavas de NewlandsEn 1864, el qumico ingls John Alexander Reina Newlands comunic al Royal College of Chemistry (Real Colegiode Qumica) su observacin de que al ordenar los elementos en orden creciente de sus pesos atmicos (prescindiendodel hidrgeno), el octavo elemento a partir de cualquier otro tena unas propiedades muy similares al primero. Enesta poca, los llamados gases nobles no haban sido an descubiertos.

Ley de las octavas de Newlands

1 2 3 4 5 6 7

Li6,9Na

23,0K

39,0

Be9,0Mg24,3Ca

40,0

B10,8Al

27,0

C12,0Si

28,1

N14,0

P31,0

O16,0

S32,1

F19,0Cl

35,5

Esta ley mostraba una cierta ordenacin de los elementos en familias (grupos), con propiedades muy parecidas entres y en periodos, formados por ocho elementos cuyas propiedades iban variando progresivamente.El nombre de octavas se basa en la intencin de Newlands de relacionar estas propiedades con la que existe en laescala de las notas musicales, por lo que dio a su descubrimiento el nombre de ley de las octavas.Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, esta ordenacin no fue apreciada por la comunidad cientficaque lo menospreci y ridiculiz, hasta que 23 aos ms tarde fue reconocido por la Royal Society, que concedi aNewlands su ms alta condecoracin, la medalla Davy.

Tabla peridica de MendelyevEn 1869, el ruso Dmitri Ivnovich Mendelyev public su primera Tabla Peridica en Alemania. Un ao despus lohizo Julius Lothar Meyer, que bas su clasificacin peridica en la periodicidad de los volmenes atmicos enfuncin de la masa atmica de los elementos.[6] Por sta fecha ya eran conocidos 63 elementos de los 90 que existenen la naturaleza. La clasificacin la llevaron a cabo los dos qumicos de acuerdo con los criterios siguientes: Colocaron los elementos por orden creciente de sus masas atmicas. Los agruparon en filas o periodos de distinta longitud. Situaron en el mismo grupo elementos que tenan propiedades qumicas similares, como la valencia.[7]

Tabla peridica de los elementos 28

Tabla de Mendelyev publicada en 1872. En ella deja casillas libres para elementospor descubrir.

La primera clasificacin peridica deMendelyev no tuvo buena acogida alprincipio. Despus de varias modificacionespublic en el ao 1872 una nueva TablaPeridica constituida por ocho columnasdesdobladas en dos grupos cada una, que alcabo de los aos se llamaron familia A y B.En su nueva tabla consigna las frmulasgenerales de los hidruros y xidos de cadagrupo y por tanto, implcitamente, lasvalencias de esos elementos.

Esta tabla fue completada a finales del sigloXIX con un grupo ms, el grupo cero, constituido por los gases nobles descubiertos durante esos aos en el aire. Elqumico ruso no acept en principio tal descubrimiento, ya que esos elementos no tenan cabida en su tabla. Perocuando, debido a su inactividad qumica (valencia cero), se les asign el grupo cero, la Tabla Peridica qued mscompleta.

El gran mrito de Mendelyev consisti en pronosticar la existencia de elementos. Dej casillas vacas para situar enellas los elementos cuyo descubrimiento se realizara aos despus. Incluso pronostic las propiedades de algunos deellos: el galio (Ga), al que llam ekaaluminio por estar situado debajo del aluminio; el germanio (Ge), al que llamekasilicio; el escandio (Sc); y el tecnecio (Tc), que, aislado qumicamente a partir de restos de un sincrotrn en1937, se convirti en el primer elemento producido de forma predominantemente artificial.

Nocin de nmero atmico y mecnica cunticaLa tabla peridica de Mendelyev presentaba ciertas irregularidades y problemas. En las dcadas posteriores tuvoque integrar los descubrimientos de los gases nobles, las "tierras raras" y los elementos radioactivos. Otro problemaadicional eran las irregularidades que existan para compaginar el criterio de ordenacin por peso atmico creciente yla agrupacin por familias con propiedades qumicas comunes. Ejemplos de esta dificultad se encuentran en lasparejas telurioyodo, argnpotasio y cobaltonquel, en las que se hace necesario alterar el criterio de pesosatmicos crecientes en favor de la agrupacin en familias con propiedades qumicas semejantes.Durante algn tiempo, esta cuestin no pudo resolverse satisfactoriamente hasta que Henry Moseley (18671919)realiz un estudio sobre los espectros de rayos X en 1913. Moseley comprob que al representar la raz cuadrada dela frecuencia de la radiacin en funcin del nmero de orden en el sistema peridico se obtena una recta, lo cualpermita pensar que este orden no era casual sino reflejo de alguna propiedad de la estructura atmica. Hoy sabemosque esa propiedad es el nmero atmico (Z) o nmero de cargas positivas del ncleo.La explicacin que aceptamos actualmente de la "ley peridica" descubierta por los qumicos de mediados del siglopasado surgi tras los desarrollos tericos producidos en el primer tercio del siglo XX. En el primer tercio del sigloXX se construy la mecnica cuntica. Gracias a estas investigaciones y a los desarrollos posteriores, hoy se aceptaque la ordenacin de los elementos en el sistema peridico est relacionada con la estructura electrnica de lostomos de los diversos elementos, a partir de la cual se pueden predecir sus diferentes propiedades qumicas.

Tabla peridica de los elementos 29

Estructura y organizacin de la tabla peridica

La tabla peridica actual es un sistemadonde se clasifican los elementosconocidos hasta la fecha. Se colocan deizquierda a derecha y de arriba a abajoen orden creciente de sus nmerosatmicos. Los elementos estnordenados en siete hileras horizontalesllamadas periodos, y en 18 columnasverticales llamadas grupos ofamilias.[8]

Grupos

A las columnas verticales de la tabla peridica se les conoce como grupos. Hay 18 grupos en la tabla peridicaestndar, de los cuales diez son grupos cortos y los ocho restantes largos, que muchos de estos grupos correspondana conocidas familias de elementos qumicos: la tabla peridica se ide para ordenar estas familias de una formacoherente y fcil de ver.

Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia atmica, entendido como el nmero deelectrones en la ltima capa, y por ello, tienen propiedades similares entre s.La explicacin moderna del ordenamiento en la tabla peridica es que los elementos de un grupo poseenconfiguraciones electrnicas similares y la misma valencia atmica, o nmero de electrones en la ltima capa. Dadoque las propiedades qumicas dependen profundamente de las interacciones de los electrones que estn ubicados enlos niveles ms externos, los elementos de un mismo grupo tienen propiedades qumicas similares.Por ejemplo, los elementos en el grupo 1 tienen una condiguracin elecrnica ns1 y una valencia de 1 (un electrnexterno) y todos tienden a perder ese electrn al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el ltimogrupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su ltimo nivel de energa (regla del octeto) y, porello, son excepcionalmente no reactivos y son tambin llamados gases inertes.Numerados de izquierda a derecha utilizando nmeros arbigos, segn la ltima recomendacin de la IUPAC (segnla antigua propuesta de la IUPAC) de 1988 y entre parntesis segn el sistema estadounidense,[9] los grupos de latabla peridica son:

Grupo 1 (I A): los metales alcalinos Grupo 2 (II A): los metales alcalinotrreos. Grupo 3 (III B): familia del Escandio Grupo 4 (IV B): familia del Titanio Grupo 5 (V B): familia del Vanadio Grupo 6 (VI B): familia del Cromo

Grupo 7 (VII B): familia del Manganeso Grupo 8 (VIII B): familia del Hierro Grupo 9 (IX B): familia del Cobalto Grupo 10 (X B): familia del Nquel Grupo 11 (I B): familia del Cobre Grupo 12 (II B): familia del Zinc

Grupo 13 (III A): los trreos Grupo 14 (IV A): los carbonoideos Grupo 15 (V A): los nitrogenoideos Grupo 16 (VI A): los calcgenos o anfgenos Grupo 17 (VII A): los halgenos Grupo 18 (VIII A): los gases nobles

Perodos

Tabla peridica de los elementos 30

1s

2s 2p

3s 3p

4s 3d 4p

5s 4d 5p

6s 4f 5d 6p

7s 5f 6d 7p

Las filas horizontales de la tabla peridica son llamadas perodos o familias. El nmero de niveles energticos quetiene un tomo determina el periodo al que pertenece. Cada nivel est dividido en distintos subniveles, que conformeaumenta su nmero atmico se van llenando en este orden:Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca segn su configuracin electrnica y da forma a la tabla peridica.Los electrones situados en niveles ms externos determinan en gran medida las propiedades qumicas, por lo questas tienden a ser similares dentro de un mismo grupo, sin embargo la masa atmica vara considerablementeincluso entre elementos adyacentes. Al contrario, dos elementos adyacentes de mismo periodo tienen una masasimilar, pero propiedades qumicas diferentes.La tabla peridica consta de 7 perodos:

Perodo 1 Perodo 2 Perodo 3 Perodo 4

Perodo 5 Perodo 6 Perodo 7

Bloques

La tabla peridica se puede tambindividir en bloques de elementos segnel orbital que estn ocupando loselectrones ms externos, de acuerdo alprincipio de Aufbau.

Los bloques o regiones se denominansegn la letra que hace referencia alorbital ms externo: s, p, d y f. Podrahaber ms elementos que llenaranotros orbitales, pero no se hansintetizado o descubierto; en este casose contina con el orden alfabticopara nombrarlos.

Bloque s Bloque p Bloque d Bloque f

Tabla peridica de los elementos 31

Otras formas de representar la tabla peridica Varias formas (en espiral, en 3D) [10]; 1951. Forma en espiral, [11] ; 1960. Forma en espiral, profesor Theodor Benfey[12]; 1995. Forma en espiral-fractal, Melinda E Green *[13]; 2004, noviembre. Forma en espiral sobre dibujo de galaxia, Philip J. Stewart [14];

Elementos

Gases

Elemento Smbolo Grupo Perodo tomo Masa Protones Neutrones Electrones

Hidrgeno H 1 1 1 1 1 0 1

Nitrgeno N 15 2 7 14 7 7 7

Oxgeno O 16 2 8 16 8 8 8

Flor F 17 2 9 19 9 10 9

Cloro Cl 17 3 17 36 17 19 17

Helio He 18 1 2 4 2 2 2

Nen Ne 18 2 10 20 10 10 10

Argn Ar 18 3 18 40 18 22 18

Criptn Kr 18 4 36 84 36 48 36

Xenn Xe 18 5 54 131 54 77 54

Radn Rn 18 6 86 222 86 136 86

Lquidos

Elemento Smbolo Grupo Perodo tomo Masa Protones Neutrones Electrones

Cesio Cs 1 6 55 133 55 78 55

Francio Fr 1 7 87 223 87 136 87

Mercurio Hg 12 6 80 201 80 121 80

Galio Ga 13 4 31 70 31 39 31

Bromo Br 17 4 35 80 35 45 35

Preparados de transicin

Tabla peridica de los elementos 32

Elemento Smbolo Grupo Perodo tomo Masa Protones Neutrones Electrones

Rutherfordio Rf 4 7 104 261 104 157 104

Dubnio Db 5 7 105 262 105 157 105

Seaborgio Sg 6 7 106 263 106 157 106

Tecnecio Tc 7 5 43 99 43 56 43

Bohrio Bh 7 7 107 262 107 155 107

Hassio Hs 8 7 108 265 108 157 108

Meitnerio Mt 9 7 109 266 109 157 109

Darmstadtio Ds 10 7 110 271 110 161 110

Roentgenio Rg 11 7 111 272 111 161 111

Copernicio Cn 12 7 112 272 112 160 112

Ununtrio Uut 13 7 113 283 113 170 113

Ununcuadio Uuq 14 7 114 285 114 171 114

Ununpentio Uup 15 7 115 288 115 173 115

Ununhexio Uuh 16 7 116 289 116 173 116

Ununseptio Uus 17 7 117 291 117 174 117

Ununoctio Uuo 18 7 118 293 118 175 118

Preparados lantnidos y actnidos

Elemento Smbolo Perodo tomo Masa Protones Neutrones Electrones

Prometio Pm Lantnido 61 147 61 86 61

Neptunio Np Actnido 93 237 93 144 93

Plutonio Pu Actnido 94 244 94 150 94

Americio Am Actnido 95 243 95 148 95

Curio Cm Actnido 96 247 96 151 96

Berkelio Bk Actnido 97 247 97 150 97

Californio Cf Actnido 98 251 98 153 98

Einstenio Es Actnido 99 252 99 153 99

Fermio Fm Actnido 100 257 100 157 100

Mendelevio Md Actnido 101 258 101 157 101

Nobelio No Actnido 102 259 102 157 102

Laurencio Lr Actnido 103 262 103 159 103

Tabla peridica de los elementos 33

Slidos alcalinos y alcalinotrreos

Elemento Smbolo Grupo Perodo tomo Masa Protones Neutrones Electrones

Litio Li Alcalino 2 3 7 3 4 3

Sodio Na Alcalino 3 11 23 11 12 11

Potasio K Alcalino 4 19 39 19 20 19

Rubidio Rb Alcalino 5 37 86 37 49 37

Berilio Be Alcalinotrreo 2 4 9 4 5 4

Magnesio Mg Alcalinotrreo 3 12 24 12 12 12

Calcio Ca Alcalinotrreo 4 20 40 20 20 20

Estroncio Sr Alcalinotrreo 5 38 88 38 50 38

Bario Ba Alcalinotrreo 6 56 137 56 81 56

Radio Ra Alcalinotrreo 7 88 226 88 138 88

Slidos de la familia del escandio, titanio y vanadio

Elemento Smbolo Familia Perodo tomo Masa Protones Neutrones Electrones

Escandio Sc Escandio 4 21 45 21 24 21

Itrio Y Escandio 5 39 89 39 50 39

Lantano La Escandio 6 57 139 57 82 57

Actinio Ac Escandio 7 89 227 89 138 89

Titanio Ti Titanio 4 22 48 22 26 22

Circonio Zr Titanio 5 40 91 40 51 40

Hafnio Hf Titanio 6 72 179 72 105 72

Vanadio V Vanadio 4 23 50 23 27 23

Niobio Nb Vanadio 5 41 93 41 52 41

Tantalio Ta Vanadio 6 73 181 73 108 73

Referencias[1] Bernardo Herradn. La qumica y su relacin con otras ciencias (http:/ / feelsynapsis. com/ jof/ 001/ index. html?pageNumber=80) Journal of

Feelsynapsis (JoF). ISSN: 2254-3651. 2011.(1): 81-86[3] Tabla Chaverri (http:/ / www. millersville. edu/ ~iannone/ handouts/ TablaChaverri. htm). Consultado el 8 de abril de 2013.[4] Tabla peridica de los elementos Mc Graw Hill actualizada (http:/ / www. mcgraw-hill. es/ bcv/ tabla_periodica/ mc. html)[9] Nuevas anotaciones en la tabla peridica (http:/ / www. iupac. org/ publications/ pac/ 1988/ pdf/ 6003x0431. pdf) (en ingls)[10] http:/ / bzhang. lamost. org/ website/ archives/ periodic_table/[11] http:/ / en. wikipedia. org/ wiki/ Image:ChemicalGalaxy_Longman_1951. jpg[12] http:/ / www. glencoe. com/ sec/ science/ chemistry/ mc/ pow/ chapter06. shtml[13] http:/ / www. superliminal. com/ pfractal. htm[14] http:/ / en. wikipedia. org/ wiki/ Chemical_Galaxy

Tabla peridica de los elementos 34

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1977, 200 p. BENSAUDE-VICENT, B. D. Mendeleiev: El sistema peridico de los elementos, Mundo cientfico, (1984), 42,

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