Fundamentos de Química: Átomos, Modelos Atómicos y Nomenclatura

Conceptos Fundamentales de la Materia

• Átomo: Es la estructura más pequeña que compone a un elemento.
• Protones: Partículas con carga positiva.
• Electrones: Partículas con carga negativa.
• Neutrones: Partículas con carga neutra.
• Moléculas: Unión de átomos.
• Elementales: Contienen un solo elemento (ejemplos: Br₂, Cl₂, I₂).
• Compuestas: Contienen más de un elemento diferente (ejemplos: H₂O, H₂SO₄, NaCl).
• Z: Número atómico.
• A: Número másico.
• Fórmulas: (Z = p⁺ = e^-) y (A - p⁺ = n).
• Isótopo: Átomo con neutrones que varía en masa por la cantidad de neutrones.
• Ion: Átomo con carga eléctrica.
• Catión: Átomo con carga positiva que pierde electrones (e^-) (ejemplos: B⁺³, Al⁺³, Li⁺).
• Átomo neutro: Sin carga, donde los electrones (e^-) y protones (p⁺) son iguales (ejemplos: B, Cl, F).
• Anión: Átomo con carga negativa que gana electrones (e^-) (ejemplos: Cl^-, S^-2, N^-3).
• Masa atómica promedio: Se calcula multiplicando la masa por su porcentaje, se suman los resultados y se divide entre 100.

Historia y Modelos Atómicos

• Leucipo y Demócrito: Propusieron que la materia está hecha de átomos.
• Dalton: Formuló la ley de proporciones definidas, planteó la ley de proporciones múltiples y la teoría atómica.
• Berzelius: Propuso el uso de símbolos (Z) para los elementos.
• Faraday: Pionero en electroquímica; estableció leyes que relacionan la materia y la electricidad.
• Bunsen y Kirchhoff: Inventaron el espectroscopio y descubrieron el Cesio (Cs) y el Rubidio (Rb).
• Cannizzaro: Estableció la distinción clara entre átomos y moléculas.
• Maxwell: Desarrolló la teoría electromagnética de la luz.
• Mendeléyev: Creó la tabla periódica de los elementos.
• Crookes: Inventó los tubos de descarga.
• Balmer: Formuló la ecuación matemática para calcular las longitudes de las líneas espectrales del hidrógeno.
• Goldstein: Descubrió los rayos positivos.
• Stoney: Propuso el nombre "electrón".
• Becquerel: Descubrió la radiactividad natural.
• Roentgen: Descubrió los rayos X.
• Thomson: Determinó la relación de carga a masa del electrón y propuso el modelo atómico del "budín de pasas".
• Marie y Pierre Curie: Descubrieron el radio.
• Wien: Estudió la relación carga-masa y demostró la existencia del protón.
• Planck: Formuló la teoría cuántica y la dualidad onda-partícula.
• Einstein: Propuso el fotón como partícula energética de la luz.
• Millikan: Determinó la masa del electrón.
• Rutherford: Descubrió el núcleo del átomo, donde se concentra la masa y la carga positiva; propuso la existencia del neutrón.
• Bohr: Propuso un modelo para el átomo de hidrógeno.
• Moseley: Descubrió el número atómico.
• Sommerfeld: Propuso la existencia de órbitas elípticas por donde se desplaza el electrón.
• De Broglie: Postuló la dualidad onda-partícula para el electrón.
• Pauli: Formuló el principio de exclusión.
• Schrödinger: A partir de su ecuación ondulatoria se derivan los números cuánticos y el principio de incertidumbre.
• Chadwick: Demostró la existencia de los neutrones.

Estructura Electrónica y Números Cuánticos

Números Cuánticos

• n: Principal.
• L: Azimutal (0 = s, 1 = p, 2 = d, 3 = f).

Configuración Electrónica

Orden de llenado: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d

Geometría Molecular y Enlaces Químicos

Teoría de Repulsión de Electrones

Los electrones se repelen entre sí hasta alcanzar la estabilidad; a diferente estabilidad, corresponde una diferente geometría molecular. Ejemplos:

• Lineal: No sobran electrones (180º).
• Angular: Sobran 4 electrones al centro (104,5º).
• Trigonal: No sobran electrones al centro (120º).
• Piramidal: Ángulo de 107º.
• Tetraédrica: Ángulo de 109,5º.

Tipos de Enlaces

• Enlace iónico: Metal + No metal. Son sólidos, duros y poseen altos puntos de fusión y ebullición.
• Enlace covalente: No metal + No metal. Se presentan en los tres estados de la materia, son quebradizos y tienen bajos puntos de fusión y ebullición.
• Enlace metálico: Metal. Sólidos, muy duros, con puntos de fusión y ebullición muy elevados.
• Puente de hidrógeno: Interacción que ocurre entre moléculas que contienen hidrógeno unido a Flúor, Oxígeno o Nitrógeno (H-FON).
• Fuerzas de Van der Waals: Interacciones que ocurren entre moléculas polares.

Nomenclatura Química

• Sal binaria: LiF (fluoruro de litio), CaS (sulfuro de calcio), K₂Se (selenuro de potasio).
• Óxido metálico: Li₂O (óxido de litio), K₂O (óxido de potasio), HgO (óxido de mercurio (II)).
• Óxido no metálico: P₄O₁₀ (decaóxido de tetrafósforo), CO₂ (dióxido de carbono), CO (monóxido de carbono).
• Hidruro: Metal + Hidrógeno. MnH₇ (hidruro de manganeso), SnH₄ (hidruro de estaño (IV)), AlH₃ (hidruro de aluminio).
• Excepciones: NH₃ (amoníaco), CN^- (cianuro), H₂O (agua).
• Compuestos no metálicos: No metal + No metal. HC₆ (hexacarburo de decahidrógeno), Cl₂S (monosulfuro de dicloro), SCl₂ (dicloruro de azufre).
• Hidrácido: HBr(ac) (ácido bromhídrico), HCl(g) (cloruro de hidrógeno), HCl(ac) (ácido clorhídrico).
• Hidróxido: LiOH (hidróxido de litio), Fe(OH)₂ (hidróxido de hierro (II)), Al(OH)₃ (hidróxido de aluminio).
• Sales ternarias: Fe(ClO₄)₂ (perclorato de hierro (II)), N(BrO₄)₃ (perbromato de nitrógeno).