Resumen de Estructura Atómica y Propiedades de la Materia

## Introducción El estudio del modelo atómico y la configuración electrónica permite entender cómo se distribuyen las partículas subatómicas en los átomos y cómo esa distribución determina las propiedades químicas y espectrales. En este material revisaremos el modelo de Bohr, cómo calcular protones, neutrones y electrones, y cómo escribir configuraciones electrónicas y representar niveles de energía. ## Postulados del modelo de Bohr > **Definición:** El modelo de Bohr describe electrones moviéndose en órbitas circulares discretas alrededor del núcleo y explica espectros atómicos simples. 1. Los electrones giran describiendo órbitas circulares alrededor del núcleo sin emitir energía en una órbita estable. 2. Solo son permitidas ciertas órbitas cuyo momento angular satisface $L = n\,h$, donde $n$ es un número entero (estado cuántico principal) y $h$ es la constante de Planck. 3. El electrón absorbe o emite energía únicamente al transitar entre órbitas permitidas; la energía fotónica corresponde a la diferencia de energía entre órbitas. > **Did you know que** la explicación de Bohr fue clave para interpretar los espectros de emisión del hidrógeno y abrir paso a la mecánica cuántica moderna? ### Consecuencia práctica del tercer postulado - Si un electrón pasa de una órbita de menor energía a una de mayor energía, **absorbe** energía. Si baja de mayor a menor, **emite** energía. ## Componentes del átomo y cálculos básicos > **Definición:** El número atómico $Z$ es la cantidad de protones en el núcleo; la masa atómica o número másico $A$ es la suma de protones y neutrones. Fórmula para calcular neutrones: $$n^0 = A - Z$$ - Protones = $Z$ - Electrones (en átomo neutro) = $Z$ - Neutrones = $A - Z$ Tabla comparativa de cantidades nucleares | Magnitud | Símbolo | Fórmula/valor | Comentario | | --- | ---: | --- | --- | | Número atómico | $Z$ | entero positivo | Igual a protones y, en átomo neutro, a electrones | | Número másico | $A$ | entero (aprox.) | $A = Z + n^0$ | | Neutrones | $n^0$ | $A - Z$ | Entero, puede redondearse $A$ de tabla periódica | ## Ejemplos prácticos: completar tablas y cálculos 1. Para un átomo con $Z = 39$ y sin dato de $A$, sabemos que tiene 39 protones y, si es neutro, 39 electrones. Para neutrones necesitamos $A$. 2. Si un isótopo tiene $A = 115$ y no se da $Z$, hay que identificar el elemento en la tabla periódica: por ejemplo $A=115$ podría corresponder a un isótopo del elemento con $Z$ correspondiente (buscar en la tabla para obtener $Z$ y calcular $n^0$). Ejemplo calculado: rubidio ($\mathrm{Rb}$), $Z = 37$. - Protones = 37 - Electrones (átomo neutro) = 37 - Niveles de energía según Bohr (máximo de electrones por nivel: K=2, L=8, M=18, N=32... pero en elementos ligeros la distribución sigue el llenado observado): para representar en modelo de Bohr se coloca en niveles concéntricos: Nivel 1 (K) = 2, Nivel 2 (L) = 8, Nivel 3 (M) = 18, Nivel 4 (N) = 9; verifica que $2 + 8 + 18 + 9 = 37$. Tabla de ejemplo para Rb: | Elemento | Símbolo | Número atómico (Z) | $e^-$ | Nivel 1 (K) | Nivel 2 (L) | Nivel 3 (M) | Nivel 4 (N) | | --- | --- | ---: | ---: | ---: | ---: | ---: | ---: | | Rubidio | Rb | 37 | 37 | 2 | 8 | 18 | 9 | > **Did you know que** el rubidio se utiliza en relojes atómicos y en estudios de condensados Bose–Einstein por sus propiedades atómicas y espectrales? ## Configuración electrónica (nivel universitario) > **Definición:** La configuración electrónica indica la distribución de electrones en orbitales y subniveles usando la notación $n\ell^{\text{ocupación}}$. Reglas prácticas para escribir configuraciones: - Orden de llenado por nivel y subnivel (regla de Klechkowski, diagrama de Aufbau). - Principio de exclusión de Pauli: cada orbital puede tener hasta 2 electrones con espines opuestos. - Regla de Hund: en subniveles degenerados, los electrones ocupan orbitales de forma tal que el número de electrones no apareados sea máximo. Ejemplo: manganeso, $Z = 25$. - Configuración electróni