Fundamentos de la Estructura Atómica, Enlaces Químicos y Tipos de Cristales

Comprendiendo el Átomo

Estructura Fundamental del Átomo

El átomo es una estructura con un núcleo muy pequeño en relación al tamaño total del átomo. En el núcleo se encuentran los protones y los neutrones. Alrededor de este núcleo se mueven los electrones a una distancia del núcleo muy grande en comparación con el tamaño de este.

Isótopos: Variaciones en el Núcleo

Se llaman isótopos los átomos que tienen el mismo número de protones y se diferencian en el número de neutrones. Son átomos de un mismo elemento químico.

Modelos Atómicos: De Bohr al Mecánico-Cuántico

La diferencia más importante entre el modelo atómico moderno (mecánico-cuántico) y el modelo anterior de Bohr reside en lo siguiente:

• El modelo de Bohr supone que los electrones se encuentran en órbitas concretas a distancias definidas del núcleo.
• El modelo mecánico-cuántico establece que los electrones se encuentran alrededor del núcleo ocupando posiciones más o menos probables, pero su posición no se puede predecir con exactitud.

Orbitales Atómicos

Se llama orbital a la región del espacio en la que existe una probabilidad elevada (90%) de encontrar al electrón.

Electrones de Valencia y Valencia Química

Se denomina electrones de valencia a los electrones responsables del comportamiento químico de los átomos. Son los electrones situados en el último nivel.

La valencia de un elemento es el número de electrones que necesita o que le sobra para tener completo su último nivel.

Enlaces Químicos y la Formación de Cristales

El Enlace Químico: Unión entre Átomos

Se denomina enlace químico entre átomos a la unión que mantiene unidos a los átomos debido a las fuerzas de atracción existentes entre ellos. Son fuerzas de naturaleza eléctrica, pero con algunas variaciones dependiendo de cómo sean los átomos que se enlazan.

¿Qué son los Cristales?

Tenemos un cristal cuando las partículas que forman la materia tienen una estructura perfectamente ordenada microscópicamente, que se extiende en las tres direcciones del espacio.

Tipos de Cristales y sus Propiedades

Dependiendo de cómo son las partículas que constituyen el cristal, este puede ser:

• Cristal iónico: si las partículas que forman el cristal son iones.
• Cristal covalente: si las partículas que forman el cristal son átomos.
• Cristal metálico: si las partículas que forman el cristal son iones positivos inmersos en un mar de electrones.

Cristales Iónicos

En los cristales iónicos, las partículas que forman el cristal son iones. Su estructura interna es completamente ordenada, ya que se colocan de manera que cada ión está rodeado del mayor número posible de iones de signo contrario. Los compuestos iónicos no forman moléculas. Cuando escribimos su fórmula, estamos indicando en qué proporción se combinan los átomos que forman el compuesto. Son sólidos a temperatura ambiente y tienen altos puntos de fusión y ebullición.

Cristales Covalentes

En los cristales covalentes, las partículas que forman el cristal son átomos unidos mediante enlace covalente. Los ejemplos más típicos son el diamante y el grafito. En el diamante, cada átomo de carbono (C) está unido a otros cuatro átomos de C mediante enlaces covalentes. Como todas las partículas que constituyen el cristal son iguales, es un cristal perfecto. Es muy duro. En general, los cristales covalentes son muy duros, tienen elevados puntos de fusión y ebullición, y no conducen la corriente eléctrica.

Cristales Metálicos

En los cristales metálicos, las partículas que se ordenan son los cationes de los metales, y rodeando a estos cationes se encuentran los electrones libres que provienen de los electrones de valencia. Los metales tienen un brillo característico. Son conductores de la electricidad y del calor (Q). No son solubles en agua y, por lo general, tampoco en otros disolventes. Se pueden transformar en láminas o hilos, y se pueden rayar.