Espectros de Absorción y Emisión

Espectros de Absorción y Emisión

Cuando hacemos pasar la luz a través de un prisma óptico se produce el efecto llamado dispersión que consiste en la separación de las distintas longitudes de onda que forman el rayo incidente.

La luz blanca produce al descomponerla lo que llamamos un espectro continuo, que contiene el conjunto de colores que corresponde a la gama de longitudes de onda que la integran.

Sin embargo, los elementos químicos en estado gaseoso y sometidos a temperaturas elevadas producen espectros discontinuos en los que se aprecia un conjunto de líneas que corresponden a emisiones de sólo algunas longitudes de onda. El siguiente gráfico muestra el espectro de emisión del sodio:

El conjunto de líneas espectrales que se obtiene para un elemento concreto es siempre el mismo, incluso si el elemento forma parte de un compuesto complejo y cada elemento produce su propio espectro diferente al de cualquier otro elemento. Esto significa que cada elemento tiene su propia firma espectral.

Si hacemos pasar la luz blanca por una sustancia antes de atravesar el prisma sólo pasarán aquellas longitudes de onda que no hayan sido absorbidas por dicha sustancia y obtendremos el espectro de absorción de dicha sustancia. El gráfico siguiente muestra el espectro de absorción del sodio:

Observa que el sodio absorbe las mismas longitudes de onda que es capaz de emitir.

La regularidad encontrada en los espectros discontinuos supone un apoyo muy importante para comprender la estructura de los átomos.

Estructura de Lewis

Modelo de Lewis

Los gases nobles se encuentran formados por átomos aislados porque no requieren compartir electrones entre dos o más átomos, ya que tienen en su capa de valencia ocho electrones, lo que les da su gran estabilidad e inercia.

Los otros elementos gaseosos en cambio, se encuentran siempre formando moléculas diatómicas. Veamos por qué.

Cada átomo de flúor tiene siete electrones en su capa de valencia, le falta sólo uno para lograr completar los ocho, que según la Regla del Octeto, le dan estabilidad.

Si cada átomo de flúor comparte su electrón impar con otro átomo de flúor, ambos tendrán ocho electrones a su alrededor y se habrá formado un enlace covalente con esos dos electrones que se comparten entre ambos átomos.

Esta idea de la formación de un enlace mediante la compartición de un par de electrones fue propuesta por Lewis, y sigue siendo un concepto fundamental en la comprensión del enlace químico.

Podemos aplicar el modelo de Lewis para explicar la formación de la molécula de Oxígeno

Para que cada uno de los dos átomos de oxígeno complete un octeto de electrones, es necesario que compartan entre ellos DOS pares electrónicos. A esta situación se le conoce como DOBLE ENLACE.

De manera análoga, la formación de la molécula diatómica de nitrógeno mediante el modelo de Lewis, lleva a plantear un TRIPLE ENLACE entre los átomos de N, para que ambos completen el octeto.

Modelo cuántico

Modelo Cuántico

este modelo determina la localización de los electrones en orbitales en torno al núcleo. Define el nivel del orbital, su forma geométrica, y su orientación en el espacio tridimensional.

Los parámetro de localización se les llaman números cuánticos, los cuales identifican la ubicación del electrón diferencial del átomo, y son:



“ n “ = representa los niveles de energía. (desde 1 hasta 7)
“ l “ = representa las formas geométricas de los orbitales (va de cero hasta n-1)
“ m “ = representa la orientación en el espacio de estos orbitales (desde – l hasta + l pasando por cero)
“ s” = representa el sentido de giro del electrón sobre su propio eje ( + ½ y – ½ )



Nombres de los números cuánticos

“ n “ = número cuántico principal
“ l “ = número cuántico secundario
“ m “ = número cuántico magnético
“ s” = sentido de su giro (sobre su propio eje) spin

Modelos átomicos

Modelos atómicos

Modelo de Dalton:

El modelo de Dalton decía que el átomo era macizo y que era una esféra blanca, desconocia si tenia al gún tipo de carga.

Postulados

• Indestructible
• Indivisible
• No se ve a simple vista

Diferencias

• Indestructible
• No tiene carga

Modelo de Thompson



Este modelo era llamado también el "Pudín de pasas", ya que se tenía el conociemiento de que tenía carga negativa y positiva, lo que se desconocía era la manera en la que estaba acomodada.

Postulados

• Se descubrió que tenía carga negativa
• Descubrió que tenía una particula más pequeña: el electrón (e-).
• El electrón tene masa y carga positiva
• Como la materia es electricamente neutra, deduce que debe de tener carga positiva.

Diferencias

• Había electrones
• El átomo tenía carga

Modelo de Rutherford



Basado en los resultados del experimento de Geiger y Marsden, Rutherford elaboró un nuevo modelo del átomo, conocido como el átomo nuclear, cuyas características son:

1.     La mayor parte de la masa y toda la carga positiva de un átomo está centrada en una región muy pequeña llamada: núcleo. La mayor parte de un átomo es un espacio vacío.

2.     La magnitud de una carga positiva es diferente para los distintos átomos y es aproximadamente la mitad de la masa atómica del elemento.

3.     Fuera del núcleo existen tantos electrones como unidades de carga positiva hay en el núcleo. El átomo en su conjunto eléctricamente neutro.

El modelo atómico de Rutherford sugirió la existencia de partículas fundamentales de la materia cargadas positivamente en los núcleos del átomo: los protones. En 1932, James Chadwick demostró la existencia de una nueva radiación penetrante que consistía en enlace de partículas neutras. Estas partículas llamadas neutrones, procedían de los núcleos de átomos.

Un hecho importante del modelo de Rutherford es que esta nunca dice como se mueven los electrones alrededor del núcleo ni tampoco explica por qué los electrones no se colapsan con el núcleo. Desde tal punto de vista este modelo es totalmente inestable.

Postulados

• La mayor parte del átomo estaba vacío.
• El núcleo es grande y pesado.
• Los electrones se encuentran girando alrededor de el núcleo.
• Descubrimiento de otra partícula protones con carga eléctrica positiva.
• El átomo no es compacto, tiene un espacio muy grande entre los protones y los electrones.
• Electrones se encuentran girando en forma elíptica.

Diferencias

• Había un núcleo.
• Los electrones tenían movimiento.

Modelo de Bohr

• Fuerzas
• Carga eléctrica
• Campo Magnético
• Centrífuga y Centrípeta
• Espectros continuos y descontinuos

Postulados

• Los electrones (e-) se mueven en niveles estacionarios de energía.
• No todos los niveles de energía son permitidos dependiendo de la enegía que tenga el e-.
• La cantidad de energía que absorbe el e- lo desprende, se llama "fotón".

Tipos de Enlace

Tipos de Enlace

Exsten 5 tipos de enlaces químicos:

• Iónico
• Covalente
• Metálico

Iónico

El enlace iónico se hace cuando un metal de une con no metal, este enlace su puede lograr dependiendo de la electronegatividad, el más electronegativo gana.

Un ejemplo de sustancia con enlace iónico es el cloruro sódico. En su formación tiene lugar la transferencia de un electrón del átomo de sodio al átomo de cloro. Las configuraciones electrónicas de estos elementos después del proceso de ionización son muy importantes, ya que lo dos han conseguido la configuración externa correspondiente a los gases nobles, ganando los átomos en estabilidad.

Propiedades de los compuestos iónicos

• están constituidos por iones ordenados en el retículo cristalino.
• para fundir un cristal iónico hay que deshacer la red cristalina.
• solubles en eagua conducen electricidad.
• sólidos cristalinos.
• alto ppunto de ebullición (líquido y gas).
• conducen electricidad.
• no es soluble en los disolventes de momento dipolar muy elevado.

M + NM --> M+ NM
M - e- --> M+ e-
NM + e- --> NM-

Covalente

Un enlace covalente se crea cuando un metal comparte átomos de valencia con con no metal. Se pueden compartir dependiendo en el grupo en el que se encuentren.

El par compartido es aportado por sólo uno de los átomos, formándose entonces un enlace que se llama coordinado o dativo. A diferencia que sucede con los compuestos iónicos, en las sustancias covalentes existen moléculas individualizadas.

Propiedades de los compuestos covalentes

• los puntos de fusión de las sustancias covalentes son siempre bajos.
• La mayor parte de las sustancias covalentes, a temperatura ambiente, son gases o líquidos de punto de ebullición bajo (por ejemplo el agua).
• sólidos en polvo (líquidos y gases).
• son solubles en: similares a ellos.
• no conducen electricidad.
• son solubles en disolventes no polares y no lo son en disolventes polares.

NM + NM

O + O = O -- O

Métalicos

Los elementos metálicos sin combinar forman redes cristalinas con elevado índice de coordinación. Hay tres tipos de red cristalina metálica: cúbica centrada en las caras, con coordinación doce; cúbica centrada en el cuerpo, con coordinación ocho, y hexagonal compacta, con coordinación doce.

Propiedades de los compuestos métalicos

• uno de los átomos tendrá mayor electronegatividad que el otro y, en consecuencia, atraerá mas fuertemente hacia sí al par electrónico compartido.
• El resultado es un desplazamiento de la carga negativa hacia el átomo más electronegativo, quedando entonces el otro con un ligero exceso de carga positiva.

¿Como saber que tipos de enlace es?

Diferencia de DE (electronagatividad)

0.0 = Covalente puro (únicamente puro en átomos iguales).
0  a 0.9 = Covalente no polar.
1.0 a 1.6 = Covalente polar.
>9.7 = Iónico.

Fuerza Centrípeta

Fuerza Centrípeta

La fuerza que hace que un cuerpo siga un movimiento circular se llama fuerza centrípeta, que significa "hacia el centro".

La intensidad de esta fuerza se obtiene multiplicando la masa del cuerpo por la aceleración que produce. Cuando se hace girar un objeto atado al extremo de una cuerda, ésta transmite la fuerza centrípeta que se identifica con la tensión a que está sometida.

Supongamos un punto A que se mueve describiendo una circunferencia con velocidad v. Si nada se lo impidie­se, en el tiempo t recorrería un espacio AB = vt en la dirección de la tangente a la circunferencia; pero debido a las acciones sucesivas y continuas de la fuerza centrípeta, el cuerpo recorrería una distancia igual a 1/2 at² siendo a la acelera­ción centrípeta.

Fuerza Centrífuga

Fuerza Centrífuga

¿A que si haces girar una piedra atada a un hilo muy rápidamente sientes como tu mano se ve atraída por la piedra al final del hilo?
Y si observas a un atleta lanzador de martillo verás cómo echa su cuerpo hacia atrás cuando lo voltea. De este modo evita caerse al suelo debido a la fuerza centrífuga que actúa sobre él.

A esta fuerza la denominamos fuerza centrífuga y tiene el mismo valor que su pareja y el sentido opuesto, es decir, radial hacia afuera.

Así, cuando un vehículo toma una curva, podemos imaginar que sobre él actúan dos fuerzas: su peso y la fuerza centrífuga, dando una resultante que será más inclinida cuanto cuanto mayor sea la velocidad del vehículo y menor el radio de la curva. Ese es el efecto que sentimos al viajar en coche cuando tomamos una curva muy rápido y sentimos que el lateral del coche en el exterior del giro se eleva un poco.