Fundamentos de la Materia: Átomos, Enlaces Químicos y Estructuras Cristalinas
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Conceptos Fundamentales de la Materia
La mayoría de los átomos se presentan unidos a otros iguales, formando elementos, o diferentes, formando compuestos. Los estados físicos evolucionan hacia estados de mínima energía potencial que se corresponden con una estabilidad máxima.
El Enlace Químico
Dos o más átomos permanecen unidos si la energía del sistema es menor cuando están unidos que cuando están separados.
La Regla del Octeto
Los gases nobles poseen átomos muy estables que no se combinan con otros átomos y no modifican su estructura electrónica. Todos ellos tienen 8 electrones, salvo el helio. Se deduce que la disposición electrónica característica de un gas noble es particularmente estable y se llama disposición del octeto.
En la formación de compuestos, los átomos intercambian electrones hasta adquirir 8 electrones en su última capa.
Agrupaciones Atómicas: Moléculas y Cristales
Existen dos tipos de agrupaciones atómicas: las moléculas y los cristales.
Las Moléculas
Están formadas por un número definido de átomos, generalmente pequeño. Por ejemplo:
- Diatómica: con 2 átomos.
- Triatómica: con 3 átomos.
Se clasifican en:
- Moléculas de elementos: formadas por átomos iguales (Ej: H2).
- Moléculas de compuestos: formadas por átomos diferentes (Ej: H2O).
El Mol y la Masa Molar
Un mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas unidades como átomos hay en 12 gramos de carbono-12. Un mol de átomos de cualquier elemento contiene 6,02 x 1023 átomos del mismo, y su masa, llamada masa molar, viene dada por la masa atómica expresada en gramos.
Redes Cristalinas o Cristales
Las redes cristalinas o cristales están formados por un número variable de átomos, iones o moléculas, generalmente muy grande, que se disponen formando una estructura tridimensional regular.
Pueden ser:
- Cristales de elementos: formados por átomos iguales.
- Cristales compuestos: formados por átomos diferentes.
Tipos de Enlaces Químicos
Enlace Iónico
Tiene lugar entre átomos de un metal, que forman iones positivos, y átomos de un no metal, que forman iones negativos. Se agrupan formando un cristal iónico.
Enlace Covalente
Tiene lugar entre átomos de no metales, que comparten sus electrones de valencia. Cada par de electrones compartido forma un enlace covalente. Se forman moléculas y cristales covalentes.
Enlace Metálico
Lo forman los átomos de los metales que ceden electrones y forman iones positivos. Estos iones positivos se disponen ordenadamente en una red; los electrones cedidos forman una nube electrónica perteneciente a toda la red. Se forman cristales metálicos.
Propiedades de los Cristales y Moléculas
Cristales Iónicos
- Sólidos a temperatura ambiente.
- Elevados puntos de fusión.
- Duros.
- Solubles en agua.
- No conductores en estado sólido, pero sí fundidos.
Moléculas
- Gases o líquidos volátiles a temperatura ambiente.
- Poco solubles en agua.
- No conductores.
Cristales Covalentes
- Sólidos a temperatura ambiente.
- Muy duros.
- Insolubles.
- No conductores.
Cristales Metálicos
- Sólidos a temperatura ambiente.
- Son dúctiles y maleables.
- Tienen brillo metálico.
- Buenos conductores.
Fórmulas y Composición
Fórmula Molecular
Se utiliza para describir las agrupaciones de átomos que forman moléculas.
Fórmula Empírica
Se utiliza para describir las redes cristalinas.
Masa Molecular
Es la suma de las masas atómicas de los átomos que componen la unidad de fórmula. Es una magnitud relativa.
Composición Centesimal
Indica qué tanto por ciento de la masa molecular de un compuesto corresponde a cada uno de los elementos que lo constituyen.