Fundamentos de Química: Estructura Atómica, Clasificación Periódica y Enlaces Químicos

Estructura Atómica y Partículas Subatómicas

Definiciones Fundamentales

• El Átomo: Es la unidad más pequeña e indivisible de la materia, independientemente del estado de agregación en que se encuentre.
• El Electrón: Partícula que se mueve por la corteza del átomo; su carga es negativa y su masa es muy pequeña.
• El Protón: Partícula que se encuentra en el núcleo del átomo; tiene carga positiva y su masa es unas 1837 veces mayor que la del electrón.
• El Neutrón: Partícula que se encuentra junto con los protones en el núcleo; no tiene carga y su masa es similar a la del protón.

Evolución Histórica del Modelo Atómico

La comprensión del átomo ha evolucionado a través de diversos modelos científicos:

1. Primeros Filósofos Griegos (S. V a.C.): Primeras ideas sobre la composición fundamental de la materia.
2. Escuela Atomista Griega (Leucipo, Demócrito) (400 a.C.).
3. Modelo Atómico de Dalton (1808).
4. Descubrimiento de los Electrones (1897).
5. Modelo Atómico de Thomson (1897): Esfera maciza de carga positiva donde se encuentran incrustados los electrones de carga negativa.
6. Modelo Atómico de Rutherford (1911): Propone un núcleo de pequeño tamaño con electrones girando en torno a él.
7. Modelo Atómico de Bohr (1913).
8. Modelo Atómico de Sommerfeld (1919).
9. Descubrimiento de los Neutrones (1932).

Iones y Conceptos Relacionados

• Cationes: Iones que se forman cuando un átomo pierde electrones (adquieren carga positiva).
• Aniones: Iones que se forman cuando un átomo gana electrones (adquieren carga negativa).
• Isótopos: Átomos de un mismo elemento que tienen diferente número másico (diferente número de neutrones).

Propiedades Magnéticas (Según Configuración Electrónica)

• Paramagnético: Sustancia que presenta electrones desapareados (le falta un electrón en un orbital).
• Diamagnético: Sustancia que presenta todos sus electrones apareados (orbitales completos).

Clasificación Periódica de los Elementos

Evolución Histórica de la Clasificación

• Lavoisier: Clasificó los elementos según sus propiedades físicas, dividiéndolos en metales y no metales.
• Döbereiner (Triadas): Agrupó elementos en conjuntos de tres con propiedades similares. La masa atómica central era la media de las masas atómicas de los otros dos elementos.
• Newlands (Octavas): Dispuso los elementos en orden creciente de masas atómicas en grupos de 7, observando que las propiedades se repetían cada ocho elementos.
• Chancourtois (Tornillo Telúrico): Trazó una línea inclinada sobre un cilindro donde dispuso elementos según las masas atómicas crecientes.
• Dimitri Mendeléiev / Lothar Meyer: Dispusieron los elementos en orden creciente de masas atómicas en filas y columnas, haciendo coincidir en la misma columna aquellos con propiedades semejantes.

Tabla Periódica Actual

La tabla periódica moderna organiza los elementos por número atómico creciente. Los grupos principales son:

• Grupo 1: Alcalinos
• Grupo 2: Alcalinotérreos
• Grupo 3 - 12: Metales de Transición
• Grupo 13: Térreos (o Boroideos)
• Grupo 14: Carbonoideos
• Grupo 15: Nitrogenoideos
• Grupo 16: Anfígenos (o Calcógenos)
• Grupo 17: Halógenos
• Grupo 18: Gases Nobles

Enlaces Químicos

Los enlaces químicos se forman porque los átomos buscan la máxima estabilidad, adquiriendo configuraciones electrónicas estables.

Tipos de Enlaces

1. Enlaces Metálicos

Se dan entre átomos metálicos. Se explican mediante dos modelos:

• Modelo de Burbujas:
  • Forman una red de átomos metálicos.
  • Presentan empaquetamiento compacto regular.
  • Los átomos resbalan (explica la ductilidad y maleabilidad).
  • Existen espacios entre átomos.
  • Se pueden introducir átomos diferentes (formación de aleaciones).
• Modelo de Electrones Deslocalizados (Nube Electrónica):
  • La movilidad de los electrones en la nube explica la conductividad eléctrica y térmica.
  • Las redes compactas explican la alta temperatura de fusión y ebullición.
  • El deslizamiento de los iones positivos sin alterar la red explicaría la deformación.

2. Enlaces Iónicos

Se forman entre elementos de diferente electronegatividad, típicamente entre un elemento metálico y uno no metálico, mediante la transferencia de electrones.

3. Enlaces Covalentes

Se forman entre átomos no metálicos (iguales o diferentes) mediante la compartición de electrones.