Conceptos Fundamentales de Química: Estructura Atómica y Tabla Periódica

Fundamentos de la Estructura Atómica

Átomo

El átomo es la mínima partícula de la materia que reacciona químicamente. Está formado por dos zonas principales: el núcleo y la periferia.

Núcleo Atómico

El núcleo se encuentra en el centro del átomo. Posee carga eléctrica positiva y concentra la mayor parte de la masa atómica, siendo la zona de mayor densidad. Es pequeña en tamaño comparado con la periferia. En ella se encuentran dos clases de partículas subatómicas: el protón (con carga positiva) y el neutrón (sin carga).

Periferia Electrónica (Nube de Electrones)

La periferia es la zona que rodea al núcleo. Posee carga eléctrica negativa y es extensa en tamaño, con mucho espacio vacío. En ella se encuentra la partícula subatómica llamada electrón (e-).

Conceptos Numéricos Atómicos

Número Atómico (Z)

El número atómico se simboliza con la letra Z (mayúscula). Es un número entero positivo extraído de la tabla periódica. Determina el número de protones (p+) que tiene el átomo y se escribe a la izquierda del símbolo químico como subíndice.

Número Másico (A)

El número másico se simboliza con la letra A (mayúscula). Es un número entero que no se encuentra directamente en la tabla periódica. Determina el total de partículas que hay en el núcleo, es decir, la suma de protones (p+) y neutrones (n°). Se escribe a la izquierda del símbolo químico como superíndice.

Isótopos

Los isótopos son átomos del mismo elemento químico que poseen el mismo número de protones (Z) pero diferente número másico (A), es decir, distinto número de neutrones.

Isóbaros

Los isóbaros son átomos de diferentes elementos químicos que poseen el mismo número másico (A) pero diferente número atómico (Z).

Organización Electrónica y Tabla Periódica

Configuración Electrónica y Niveles de Energía

La periferia electrónica es la zona que rodea el núcleo y en ella se ubican los electrones (e-). En esta zona se encuentran niveles de energía, cada uno de los cuales puede considerarse como una “capa” o zona con un espacio determinado disponible para que los electrones se muevan libremente. Un nivel de energía se simboliza con la letra n. El nivel 1 (n=1) es el más cercano al núcleo, posee la menor energía y la menor capacidad de electrones. La capacidad máxima de electrones por nivel se calcula mediante la fórmula 2n². Los electrones que se encuentran en el último nivel de energía de cada átomo se denominan electrones de valencia. El número de electrones de valencia determina el número del grupo en la tabla periódica, mientras que el número del nivel (n) que contiene estos electrones de valencia determina el periodo en el que se encuentra el elemento en la tabla. Para ubicar los electrones, se comienza llenando los niveles de menor energía.

La Tabla Periódica de los Elementos

La Tabla Periódica fue creada por Dimitri Mendeléyev. Él organizó 65 elementos conocidos en esa época, ordenándolos según su peso atómico creciente. Los agrupó según sus propiedades químicas y físicas similares, a las que denominó “familias” o grupos. Dejó espacios vacíos para elementos que se descubrirían posteriormente, e incluso predijo sus pesos atómicos y propiedades.

Elementos Químicos y su Simbología

Actualmente se conocen 118 elementos químicos. Estos se combinan para formar todas las sustancias. Cada elemento se simboliza con una o dos letras, donde la primera es siempre mayúscula y la segunda (si existe) es minúscula (ej. H, He, Na). El símbolo químico es universal, mientras que el nombre del elemento puede derivar de un país, una reacción, una propiedad, o en honor a un científico.

Fenómenos Nucleares

Radiactividad y Estabilidad Nuclear

La radiactividad es la propiedad que presentan algunos isótopos (radionúclidos) de emitir radiaciones espontáneamente. Estas radiaciones pueden ser naturales (como las partículas alfa (α), beta (β) y gamma (γ)) o inducidas (como la emisión de positrones o la captura electrónica). Para determinar si un isótopo es radiactivo, se puede considerar la relación entre el número de neutrones y el número de protones (n/p+). Si esta relación es mayor o igual a 1.20 (para elementos ligeros a intermedios), es probable que el isótopo sea inestable y, por lo tanto, radiactivo.

Tiempo de Vida Media (T.V.M. o t½)

El Tiempo de Vida Media (T.V.M. o t½) es el tiempo que tarda una muestra de una sustancia radiactiva en reducir su actividad (o la cantidad de núcleos radiactivos) a la mitad de su valor inicial.