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¿Alguna vez has ido al médico y te han hecho una radiografía?; por ejemplo: porque te has roto un hueso, porque te dolía la espalda o, simplemente, para ver cómo de desarrollados estaban los dientes en tu boca. Para hacer las radiografías son necesarios los rayos X. Los rayos X son…
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Jetzt kostenlos anmelden¿Alguna vez has ido al médico y te han hecho una radiografía?; por ejemplo: porque te has roto un hueso, porque te dolía la espalda o, simplemente, para ver cómo de desarrollados estaban los dientes en tu boca. Para hacer las radiografías son necesarios los rayos X.
Los rayos X son un tipo de radiación producida por las ondas electromagnéticas emitidas por los electrones de los átomos. Gracias a ellos, podemos ver el interior de los objetos y el interior de nuestro cuerpo.
En este artículo estudiaremos la ley de Moseley. Esta ley pone en relación los rayos X emitidos por los átomos con su número atómico (es decir, con el número de protones o electrones que se encuentran en el núcleo del átomo).
Mendeléiev (también traducido como Mendeléyev) fue un científico ruso cuya aportación más importante a la química fue la creación de una tabla periódica. En ella, ordenó los elementos en función de su Masa atómica y los agrupó según las propiedades comunes que tenían ciertos elementos.
Gracias a esta tabla periódica, se pudo deducir la existencia de ciertos elementos químicos que no se conocían en su época (de hecho, Mendeléyev dejó huecos en la tabla periódica en las que posteriormente se añadieron elementos extras, conforme se fueron descubriendo). En la actualidad, podemos deducir las propiedades que tendrán los elementos simplemente mirando su posición en la tabla periódica, ya que las propiedades (o tendencias) tienden a repetirse a lo largo de la tabla.
Pero, ¿Por qué fueron relevantes las aportaciones de Mendeléiev para que Moseley propusiera su ley? Pues bien, basándose en la tabla periódica de Mendeléyev, Moseley se dio cuenta de que los elementos de la tabla periódica debían de ser ordenados en función de su número atómico y no por su Masa atómica; es decir, teniendo en cuenta el número de protones o electrones que tiene cada átomo en su núcleo.
La tabla periódica moderna está formada por los elementos químicos ordenados en función de su número atómico creciente. Puede que notes que la forma general de la tabla es un poco extraña, ya que no es una simple lista; de hecho, los elementos están organizados en períodos y grupos específicos. Las filas de la tabla periódica se denominan períodos y las columnas se denominan grupos:
Fig. 1: Tabla periódica: En esta tabla se pueden observar los distintos grupos de la tabla periódica;
se indica su nombre encima de cada uno de los grupos.
El grupo 18 contiene los elementos cuyos átomos tienen la capa más externa llena; es decir, que tienen el máximo número de electrones posibles. Por lo tanto, los elementos que se encuentran en este grupo son muy estables.
Como el número de electrones de la capa exterior determina las propiedades químicas del elemento, los elementos del mismo grupo tienen propiedades químicas similares. Esto significa que la estructura electrónica de un elemento está relacionada con el lugar que ocupa el elemento en la tabla periódica.
Además, según si un elemento está a la derecha o a la izquierda en la tabla periódica, podemos saber si es un elemento metálico o un elemento no metálico; los metales se encuentran en la parte izquierda de la tabla y los no-metales se encuentran en la parte derecha. Sinembargo, también hay categorías para elementos distintos, como los metales alcalinos, los metales de transición, los halógenos y los Gases nobles.
Los elementos de la tabla periódica están dispuestos en orden creciente de número atómico en la actualidad. Sin embargo, como hemos visto antes, en el pasado la tabla periódica se ordenaba en orden creciente, según la masa atómica de los elementos (tabla periódica de Mendeléyev).
El número atómico (Z) es el número de protones que se encuentran en el núcleo. Influye en las propiedades de los elementos.
Se representa con la letra Z y se coloca, como subíndice, a la izquierda del símbolo del elemento.
La longitud de onda de una onda periódica se puede definir como la distancia entre dos puntos en los que la onda se repite.
Fig. 3: La longitud de onda está representada con la letra griega λ, como se puede ver en el gráfico.
A partir de esta definición, podemos deducir qué es la longitud de onda de los elementos. En este caso:
La longitud de onda de los elementos es la cantidad de radiación electromagnética que emite un átomo de un elemento o una molécula, cuando esta cambia de estado energético.
Por ejemplo, cuando pasa de un estado de baja energía a uno de alta energía, o de uno de alta energía a uno de baja.
La longitud de onda de un elemento se puede calcular con la siguiente fórmula:
$$\lambda = \frac{v}{f}$$
Siendo:
Cuando un átomo se excita, (por ejemplo) porque lo calentamos y provocamos que aumente su temperatura, sus electrones empiezan a moverse muy rápidamente y comienzan a oscilar entre los diferentes niveles de energía; generalmente se quedan atrapados en capas de mayor energía (capas superiores). Cuando esta estimulación cesa, los electrones vuelven a sus capas originales. La energía que tenían se libera en forma de fotón, que tiene una longitud de onda determinada, debido a la diferencia energética que hay entre esos estados de excitación.
Cada elemento tiene una serie espectral diferente.
La serie espectral es el conjunto de haces de luz de colores que emiten los elementos, sobre un fondo negro, cuando se les estimula para que emitan luz.
A partir de lo que hemos visto hasta ahora podemos, finalmente, explicar la Ley de Moseley.
La ley de Moseley es una ley empírica; es decir, que se ha demostrado empíricamente, mediante experimentos. Esta ley formula que el número atómico de los átomos está directamente relacionado con la frecuencia de los rayos X que emite ese mismo átomo.
Durante los primeros años del siglo XX, Henry Moseley utilizó los rayos X para estudiar las propiedades de ciertos elementos, fijándose en los espectros que dejaban los elementos que se encontraban situados cerca los unos de los otros en la tabla periódica. Así, Moseley se dio cuenta de que tenía mucho más sentido ordenar los elementos en la tabla periódica en función de su número atómico y no en función de su masa atómica (como se había hecho hasta ese momento). En concreto, lo que descubrió fue que, a medida que avanzaba en la tabla periódica, la serie espectral se desplazaba hacia longitudes de onda menores.
La fórmula con la que podemos explicar la ley de Moseley es la siguiente:
$$\sqrt v = A(Z-b) $$
Siendo:
Por lo tanto, sabemos que la raíz cuadrada de la frecuencia de los rayos X con los que estamos estimulando al átomo es proporcional a su número atómico.
Gracias a esta nueva disposición de los elementos en la tabla periódica, los átomos siguen las tendencias periódicas enunciadas por Mendeléiev y, además, se corrigieron algunos fallos que tenía la tabla periódica anterior.
Estos son algunos fallos que se corrigieron:
La ley de Moseley es una ley empírica (es decir, que se ha demostrado empíricamente, mediante experimentos) en la que se formula que el número atómico de los átomos está directamente relacionado con la frecuencia de los rayos X que emite ese mismo átomo.
Según esta ley, la raíz cuadrada de la frecuencia de los rayos X con los que se estimula al átomo es proporcional a su número atómico.
La ley periódica de Mendeléyev (o Mendeléiev) ordena los elementos de la tabla periódica en función de su masa atómica, y los agrupa en función de sus propiedades comunes; así, los elementos que estén más cerca en la tabla periódica, tendrán más propiedades comunes que los que se encuentran más alejados.
Además, Mendeléyev creó una tabla periódica dividida en grupos y períodos, que es la estructura en la que se basa la tabla periódica actual.
La ley periódica moderna fue establecida por Moseley, quien ordenó los elementos conocidos en la tabla periódica en función de su número atómico (Z), y no en función de su masa atómica.
Moseley introduce la mejora de ordenar los elementos en función de su número atómico, en lugar de su masa atómica. Esto hace que la disposición de los elementos en la tabla periódica sea más intuitiva y se encuentren ordenados de menor a mayor tamaño.
La longitud de onda de un elemento se puede calcular dividiendo la velocidad de la onda entre su frecuencia (el número de veces que se repite la onda por unidad de tiempo):
Longitud de onda (λ) = velocidad de la onda (v) / frecuencia (f) --> λ = v/f
Tarjetas en Ley de Moseley15
Empieza a aprender¿En qué se basó Mendeléiev para ordenar los elementos en la tabla periódica?
En la masa atómica.
Moseley ordenó los elementos en la tabla periódica en función de su ____ ____, a diferencia de Mendeléiev, que los ordenó según su ____ ____
Número atómico, masa atómica.
Si sabemos en qué grupo se encuentra un elemento, podemos saber también:
El número de electrones de valencia que tiene un átomo ese elemento.
Si sabemos en qué período se encuentra un elemento, podemos saber también:
El número de capas que tiene un átomo de ese elemento.
¿Qué es el número atómico (Z)?
El número atómico (Z) es el número de protones que se encuentran en el núcleo.
¿Qué es la tabla periódica?
Una forma de organizar los elementos por su número atómico (número de protones) creciente y sus propiedades químicas similares.
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