Conceptos Clave de Química: Estructura Atómica, Enlaces y Propiedades

Conceptos Fundamentales de Química

Número Atómico (Z): Es el número de protones que tiene un átomo y es característico de cada elemento.

Número Másico (A): Es la suma del número de protones (Z) y el número de neutrones (N) de un átomo.

Isótopos: Son átomos del mismo elemento (mismo número de protones, Z) que tienen diferente número de neutrones (N) y, por lo tanto, diferente número másico (A).

Espectro: Es un registro de la energía (generalmente en forma de radiación electromagnética) que emiten o absorben los cuerpos.

Modelo Atómico de Bohr: Establece que el número máximo de electrones (e-) por nivel energético es 2n², donde 'n' es el número del nivel.

Enlace Químico

Es una fuerza de tipo electrostático que mantiene unidos a los átomos. Los átomos se unen para conseguir una mayor estabilidad, es decir, un menor contenido de energía.

Regla del Octeto: Establece que los átomos tienden a unirse para adquirir 8 electrones (e-) en su capa de valencia (última capa), logrando una configuración electrónica estable similar a la de los gases nobles.

Enlace Covalente

Se forma por la compartición de electrones entre átomos.

Ejemplo: La molécula de H₂O. El átomo de oxígeno (O) completa su octeto uniéndose a dos átomos de hidrógeno (H), compartiendo 1 electrón con cada uno para formar la molécula de H₂O.

Propiedades de Sustancias con Enlace Covalente:

• Bajos puntos de fusión y ebullición.
• Bajas densidades.
• Generalmente no conducen la electricidad o lo hacen con dificultad.

Formación de Cristales

Un cristal es una estructura sólida donde los átomos, iones o moléculas están ordenados de manera regular y repetitiva en las tres dimensiones del espacio, siguiendo ciertas reglas de simetría.

Cristales Moleculares:

Se forman a partir de moléculas unidas por fuerzas intermoleculares débiles (como fuerzas de Van der Waals o puentes de hidrógeno). Suelen tener bajos puntos de fusión.

Cristales Covalentes o Atómicos:

Son sólidos a temperatura ambiente. Requieren temperaturas muy elevadas para fundirse. Ejemplos: diamante y grafito.

Propiedades:

• Son muy duros.
• Tienen puntos de fusión y ebullición muy altos.
• Generalmente no son solubles.
• El diamante tiene conductividad eléctrica nula y sus propiedades ópticas lo hacen valioso. El grafito es una excepción, siendo un buen conductor eléctrico.

Enlace Metálico

Se forma entre los átomos de los metales, que generalmente tienen pocos electrones en su capa de valencia.

Propiedades de los Metales (Sustancias con Enlace Metálico):

• Tienen un brillo característico porque reflejan la mayor parte de la luz que reciben.
• Son buenos conductores de la electricidad y del calor.
• Son dúctiles (se pueden estirar en hilos) y maleables (se pueden laminar).
• Son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio (Hg).
• Sus puntos de fusión y ebullición varían ampliamente.
• La dureza varía; tiende a crecer hacia el centro de la tabla periódica y luego disminuye.

Enlace Iónico

Se forma por la atracción electrostática entre iones de carga opuesta (cationes y aniones), que se han formado por transferencia de electrones entre átomos.

Propiedades de Sustancias con Enlace Iónico:

• Son sólidos a temperatura ambiente.
• Tienen puntos de fusión y ebullición altos.
• Muchos se disuelven en agua, ya que la red cristalina se rompe y los iones quedan solvatados.
• Son frágiles.
• No conducen la electricidad en estado sólido, pero sí cuando están disueltos en agua o fundidos, ya que los iones están libres y pueden moverse hacia los electrodos de carga opuesta.

Configuración Electrónica: Orden de Llenado de Orbitales

El orden de llenado de los orbitales atómicos según el principio de Aufbau es:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶

Masa Atómica y Masa de un Elemento

La masa atómica es la masa de un átomo, generalmente expresada en unidades de masa atómica (uma). Históricamente, se comparaba con la masa de un átomo patrón (inicialmente hidrógeno, luego oxígeno, y actualmente el isótopo carbono-12).

La masa atómica promedio (o peso atómico) de un elemento es la media ponderada de las masas de sus isótopos naturales, teniendo en cuenta su abundancia relativa.