martes, 22 de noviembre de 2016

12 MODELOS ATÓMICOS DE BOHR FALSOS

El número cuántico (n) representa los niveles energéticos del modelo de Bohr y en ocasiones es denominado como capas de energía, en este sentido se lo transformaba de una mera idea matemática para que las cosas le cuadraran a Planck a convertirse en una realidad. En cada orbita o capa solo pueden existir una cantidad de electrones determinada cuando se extiende el modelo, el problema es que aplicar más de un electrón va precisamente en contra del modelo de Bohr. Normalmente cuando realizamos ejercicios de lápiz y papel pasamos insensiblemente de uno a otro paso. Las capas de energía limitadas a una cantidad fija de electrones sería un aspecto que emergería posteriormente. Por lo anterior denominaremos a estos átomos dibujados escolarmente como los falsos modelos de Bohr para el átomo determinado.

¿Por qué dibujamos falsos modelos de Bohr para los demás elementos? Bueno, en mi caso peculiar es para atraer lectores, muchos estudiantes simplemente buscan el modelo atómico de Bohr para átomos bastante pesados y hasta dan las gracias, por lo que he de esforzarme más para señalar que se trata de un falso modelo de Bohr.

Referencias: (J. A. Bell, 2005; Brady & Humiston, 1986; Chang & Overby, 2011; Chang, 2006; Ebbing & Gammon, 2008; Jespersen et al., 2012b; Matamála, M., & Gonzalez, 1976; Petrucci et al., 2010; Serway & Jewett, 2010, 2014; Timberlake, 2015; Tipler & Llewellyn, 2012; Tipler & Mosca, 2008; Wade, 2012)


12.1 Esquemas semi-verdaderos

No se trata de que estos esquemas sean la realidad del átomo, dado que el propio modelo de Bohr es obsoleto, sino que se aproximan más a la idea y batería de ecuaciones de Bohr. Como hemos mencionado desde Bohr el átomo se convierte en una colección de ecuaciones, las cuales deben traducirse al público en forma de dibujitos para que sea una idea más fácil de entender, además de que su esquematización permite trabajar algunos conceptos químicos como el enlace.

Los esquemas semi-verdaderos del átomo de Bohr van a tener una característica común, solo tendrán un electrón, y esto lo cumple el hidrógeno y todo elemento iónico al cual le quede un solo electrón. Ahora bien, los denominamos semi-verdaderos porque a la hora en que Bohr publicó su trabajo no tenían ni la más remota idea del modelo del núcleo atómico, que se seguía representando como una partícula infinitesimalmente pequeña, Bohr intentó representar el efecto de la carga en el radio atómico, pero esquematizar el núcleo tal como lo hacemos nosotros o se lo adjudicamos no.

El neutrón por ejemplo no fue aislado sino hasta décadas después, por lo que los falsos modelos de Bohr son una representación o mezcla del modelo de capas que representa al número cuántico principal (n) y al modelo del núcleo atómico.  Sin más preámbulos vamos a comenzar a dibujar algunos elementos.


12.1.1 Número atómico principal.

El número atómico principal representa la cantidad de orbitas circulares que se dibujan alrededor del núcleo. Este número atómico es igual al periodo de la tabla periódica en el cual se ubica un elemento determinado, es decir la fila en la que se encuentra posicionado.

12.1.2 El núcleo

Hay dos formas de dibujar los núcleos. La primera es emplear esferas para representar los electrones y los neutrones. Pongamos el ejemplo de los isotopos del hidrógeno:

Evidentemente las formulas de la (1 a la 4) las traemos directo desde el modelo del núcleo del átomo. Ahora examinemos los otros casos posibles en la que la expansión del modelo de Bohr sería relativamente valida si no fuera por el dibujo del núcleo.

Como el helio 4(1+) es un ion positivo la cantidad de electrones se calcula con la fórmula (5) que indica que los electrones serán igual al número Z menos las cargas positivas que posea el ion.

Con el modelo del litio aparece un nuevo problema, nuestro modelo de núcleo comienza a hacerse extradenso, y cuando hablemos de núcleos verdaderamente pesados como el del uranio la cosa podría ponerse muy difícil. Por tal razón lo mas conveniente es esquematizar el núcleo del siguiente modo.

Adicionalmente es conveniente señalar la cantidad de niveles u órbitas con la expresión (6) número de niveles. Finalmente tenemos el último ion válido

Estos son los elementos que pueden ser válidos a la luz del modelo atómico nuclear + el modelo atómico de Bohr, todos los demás serán los falsos modelos de Bohr.

Referencias: (J. A. Bell, 2005; Brady & Humiston, 1986; Chang & Overby, 2011; Chang, 2006; Ebbing & Gammon, 2008; Jespersen et al., 2012b; Matamála, M., & Gonzalez, 1976; Petrucci et al., 2010; Serway & Jewett, 2010, 2014; Timberlake, 2015; Tipler & Llewellyn, 2012; Tipler & Mosca, 2008; Wade, 2012)

12.2 Los falsos esquemas del modelo atómico de Bohr

Cuando el elemento tiene más de un electrón todo el presupuesto de Bohr sale por la ventana y nos encontramos ante lo desconocido, de hecho los modelos formales que veremos en capítulos futuros trataran sobre el problema que afronto el modelo de Bohr para enfrentar elementos con más de un electrón. En esta web presentaremos de todos modos los falsos esquemas por dos razones, porque igual los buscan los navegantes de internet por lo que aumentan mi índice de visitas “si lo sé, es malo” y dos, para tratar de resaltar que se trata de modelos falsos.

El dibujo del modelo atómico de Bohr para cualquier elemento polielectrónico es una herramienta didáctica que rompe con la fuente original, pero igual es común y tiene su propia racionalidad. Para comenzar frecuentemente no te darán el isótopo más común en limpio, y habrá que deducirlo directo de la tabla periódica, para esto introduciremos la fórmula (7) que representa el número de masa de la tabla o (AT).

El número de masa de la tabla (AT) viene con decimales, por lo que para pasarlo al número de masa del isótopo más probable lo que haremos es redondear la primera cifra no significativa a la derecha de la coma, de forma tal que expresemos un número de masa sin decimales. Ese será nuestro número A más probable.

Otro detalle con el falso modelo de Bohr para elementos polielectrónicos es que cada capa tiene una capacidad limitada para portar electrones, sin embargo aunque cada capa puede portar una determinada cantidad de electrones, el orden de llenado no es intuitivo, de hecho la forma de visualizar el orden de llenado o regla de Madelung mas principio de AUFBAU no lo podemos explicar adecuadamente sino hasta que introduzcamos en modelo atómico de Sommerfeld, por lo que aquí seremos exclusivamente dependientes de los datos de la tabla periódica.

Para determinar los electrones de cada nivel la cosa no es simple por razones que veremos más adelante. Algunas tablas periódicas viejas traen ese dato, pero las nuevas no. La razón de esto es que se trata del primer modelo de la configuración de electrones o configuración electrónica. Para emplear la información de una tabla periódica nueva lo más conveniente es hacerlo de forma indirecta. La cantidad de electrones se distribuye primero desde los niveles inferiores y nunca debe sobrepasar el nivel en el que se encuentra el elemento o de lo contrario habrá algún error.

Finalmente, la organización de los elementos en la siguiente entrada está determinada por la siguiente organización de la tabla periódica, que nuevamente, solo tendrá sentido cuando introduzcamos el modelo atómico de Sommerfeld.


12.3 Modelo del hidrógeno

El modelo del hidrógeno es el único válido y por eso lo colocamos aparte.

12.3 Falsos modelos de Bohr, primer nivel


12.4 Falsos modelos de Bohr, segundo nivel


12.5 Falsos modelos de Bohr, tercer nivel


12.6 Falsos modelos de Bohr, cuarto nivel

12.6.1 Bloque s


12.6.2 Bloque d


12.6.3 Bloque p


12.7 Falsos modelos de Bohr, quinto nivel

12.7.1 Bloque s


12.7.2 Bloque d


12.7.3 Bloque p


12.8 Falsos modelos de Bohr, sexto nivel

12.8.1 Bloque s


12.8.2 Bloque d


12.8.3 Bloque f


12.8.4 bloque p


12.9 Falsos modelos de Bohr, séptimo nivel

12.9.1 Bloque s


12.9.2 Bloque d


12.9.3 Bloque f


12.9.4 Bloque p


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