Todo sobre la estructura atómica – Diagrama de Bohr, niveles de energía, ionización y valencia

Toda la materia esta formada por átomos, y todos los átomos están conformados por protones, electrones y neutrones, el comportamiento de estos determina en gran medida las propiedades físicas de la materia, es de suma importancia conocer la teoría atómica para luego lograr una mayor comprensión de otros fenómenos físicos.

Modelo atómico de Bohr

Una manera muy sencilla de entender la estructura atómica es por medio del diagrama creado por el físico Niels Bohr (ganador del Nobel de física del año 1922) el cual simplifica al átomo con una analogía a nuestro sistema solar, donde los planetas giran alrededor del sol, de esta forma Bohr estipula que el átomo esta formado por un núcleo donde de encuentran los protones y neutrones, y sobre este núcleo orbitan los electrones.

Diagrama de Bohr

Electrones orbitando el núcleo del átomo.

  • Electrones: Carga negativa del átomo, orbitan al rededor del núcleo del átomo.
  • Protones: Son de carga positiva, se encuentran en el interior del núcleo del átomo.
  • Neutrones: Son de carga neutra, se encuentran en el interior del núcleo, otorgan masa al átomo. 

Número atómico

Todos los átomos en su estado natural cuentan con la misma cantidad de protones y electrones, su carga es neutra, dado que están en equilibrio; la tabla de elementos químicos esta ordenada por el numero atómico de los elementos, de esta forma el hidrógeno al solo tener un electrón y un protón su numero atómico es el 1, de forma similar el helio, al contar con dos electrones y dos protones su numero atómico es el 2, y así sucesivamente con el resto de elementos químicos.

Numero atómico del Hidrogeno y Helio

Tabla Periódica de los elementos

Niveles de energía de un átomo

Ya sabemos que los electrones orbitan el núcleo, cada órbita es considerada como un nivel de energía, y la capa mas alejada del núcleo es la que cuenta con mayor energía, dado que al estar mas lejos del núcleo esta está sometida a menores fuerzas de atracción electromagnética que los electrones de las órbitas mas cercanas al núcleo.

Niveles de energía en un átomo de Silicio

A mayor distancia del nucleó mayor energía.

Número de electrones en cada capa de energía

La cantidad máxima de electrones (Ne) que puede tener un átomo por capa es un hecho de la naturaleza regido por la siguiente formula:

Ne = 2n²

Donde n es el número de capa, la capa que se encuentra mas cercana al núcleo corresponde a la número 1, la siguiente seria la 2 y así sucesivamente, por ejemplo para el átomo de silicio que acabamos de ver, el calculo de sus electrones por capa seria:

Calculo de la capa número 1:

Ne = 2(1)² = 2 electrones.

Calculo de la capa número 2:

Ne = 2(2)² = 8 electrones.

Calculo de la capa número 3:

Ne = 2(3)² = 18 electrones

Cabe resaltar nuevamente que este calculo nos indica la cantidad máxima de electrones por capa, pero no significa que necesariamente por ejemplo, en un átomo que cuente con 3 capas este este tendrá 18 electrones en esta capa, como es el caso del átomo de silicio que en su ultima capa cuenta con 4 electrones.

Electrones de valencia

La órbita mas alejada del núcleo es conocida como la órbita de valencia y los electrones que ocupan esta órbita son conocidos como electrones de valencia, estos electrones al estar mas alejados del núcleo son los mas propensos a salir (circular) del átomo desencadenando así reacciones químicas y enlaces con otros átomos.

Electrones de valencia en un átomo de Carbón

Electrón de valencia átomo de carbón

Ionización de un átomo

Se dice que un átomo e ioniza cuando deja de tener carga neutral, es decir, cuando pierde o gana un electrón, por tal motivo un átomo puede estar ionizado en dos maneras:

  • Ion positivo: cuando un electrón de valencia se desprende de su órbita y abandona el átomo este ultimo queda con mayor cantidad de protones que de electrones, por ende queda cargado con mas carga positiva que negativa, creando así un átomo con carga positiva, o un ion positivo.
  • Ion negativo: cuando un electrón se desprende de la órbita de átomo este buscara otra órbita donde circular, al llegar este electrón a un nuevo átomo, este quedara con mayor numero de electrones que de protones, por lo tanto este átomo estará cargado negativamente y se conocerá como ion negativo.

Ejemplo de un átomo de silicio ionizado positivamente y negativamente
Ion positivo negativo de Silicio ejemplo de ionización

Conclusiones sobre la estructura de átomos

El hecho de que un átomo pueda desprenderse de uno de sus electrones y donarlo a otro átomo viene a ser la definición del concepto de electricidad, así que estamos ante la teoría que dio origen a la postre a un sin fin de investigaciones, innovaciones y una mayor comprensión de las leyes físicas y electromagnéticas.

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