Fundamentos de Estructura Atómica y Enlace Químico: Conceptos Esenciales

Estructura Atómica y Propiedades Periódicas

Conceptos Fundamentales del Átomo

Isótopos

Son átomos del mismo elemento químico que difieren en su masa, ya que tienen distinto número de neutrones.

Iones

• Anión: Ion con carga negativa (–).
• Catión: Ion con carga positiva (+).

Números Cuánticos y Orbitales

Los Números Cuánticos describen el estado energético de un electrón en el átomo.

Órbita vs. Orbital

• Órbita: Línea que describe el electrón en su giro alrededor del núcleo (concepto clásico).
• Orbital: Región del espacio en la que hay un 90% de probabilidad de encontrar el electrón (concepto cuántico).

Principios de Configuración Electrónica

Principio de Exclusión de Pauli

En un átomo no puede haber dos electrones que tengan los cuatro números cuánticos iguales.

Principio de Mínima Energía (o de Aufbau)

Los electrones se introducen en el orbital disponible con menor energía.

Estados Energéticos del Átomo

• Estado Fundamental: Ocurre cuando los electrones están situados de manera correcta, ocupando los orbitales de menor energía disponibles.
• Estado Excitado: Cuando un átomo tiene algún electrón en un orbital de mayor energía del que le corresponde.
• Estado Prohibido: Cuando en un orbital hay más electrones de los debidos y no se cumple el Principio de Exclusión de Pauli.

Electrones de Valencia y Tabla Periódica

Electrones de Valencia

Son los electrones situados en el último nivel de energía de un átomo; son los responsables del comportamiento químico del átomo.

Organización de la Tabla Periódica

• Periodos: Son las filas horizontales de la tabla (hay siete). Todos los elementos de un periodo tienen el mismo nivel de valencia.
• Grupos: Son las columnas verticales (hay 18 grupos). Todos los elementos de un grupo tienen el mismo orbital en el nivel de valencia.

Valencia Iónica

Es el número de electrones que un átomo tiene que ganar o perder para alcanzar la configuración electrónica de gas noble.

Propiedades Periódicas

Son aquellas propiedades que podemos estudiar en relación con la posición de los elementos en la tabla periódica.

Energía de Ionización (EI)

Energía que se necesita para arrancarle un electrón de valencia a un átomo aislado en estado gaseoso.

Afinidad Electrónica (AE)

Es la mínima energía que desprende un átomo en estado gaseoso cuando capta un electrón.

Electronegatividad (EN)

Tendencia que tiene un átomo a atraer sobre sí el par de electrones de un enlace químico.

El Enlace Químico

Definiciones Fundamentales

Enlace Químico

Es el conjunto de las fuerzas que mantienen unidos a los átomos o a las moléculas, ya sea en estado líquido o sólido.

Distancia de Enlace

Es la distancia internuclear entre átomos donde la energía potencial es la menor posible, permitiendo que se produzca el enlace.

Regla del Octeto

Los átomos se enlazan entre sí para alcanzar ocho electrones en su nivel de valencia, logrando una configuración estable similar a la de un gas noble.

Estructuras y Fórmulas

Red Cristalina

Estructura tridimensional muy estable, típicamente iónica, en la que los iones positivos (+) se rodean del máximo número posible de iones negativos (–) y viceversa.

Fórmula Química

Nos indica la proporción en la que se combinan los átomos de los elementos.

Índice de Coordinación

Número de iones de un signo que rodean a un ion de signo contrario en una red cristalina.

Tipos de Fórmulas

• Fórmula Molecular: Expresa el número real de átomos de cada elemento que hay en una molécula.
• Fórmula Empírica: Expresa la proporción más simple en números enteros en la que se combinan los átomos.

Tipos Específicos de Enlace

Enlace Covalente Dativo (o Coordinado)

Es aquel en el que uno de los átomos enlazados aporta el par de electrones completo para la formación del enlace.

Enlace de Hidrógeno

Es una fuerza intermolecular fuerte que se forma cuando el hidrógeno (H) está unido covalentemente a un átomo muy electronegativo y pequeño (Nitrógeno N, Oxígeno O o Flúor F).

Energía de Solvatación

Es la energía liberada o absorbida por el sistema formado por el ion y las moléculas de disolvente que lo rodean, crucial en el proceso de disolución.