Fundamentos de Química: Estructura Atómica y Enlaces Químicos Esenciales

Fundamentos de Química: La Materia y el Átomo

La Materia y sus Componentes Fundamentales

La materia está formada por pequeñas partículas separadas e indivisibles llamadas átomos. Una sustancia que tiene todos sus átomos iguales es un elemento. Los átomos de diferentes elementos pueden unirse en cantidades fijas para originar compuestos. Los átomos de un determinado compuesto son también iguales en masa y propiedades.

Partículas Subatómicas

• Los electrones son partículas de carga negativa y de muy poca masa que constituyen los rayos catódicos.
• Los rayos canales, en el caso del hidrógeno, están formados por partículas positivas y de masa mayor que el electrón, denominadas protones.
• Los neutrones son partículas cuya masa es semejante a la del protón y sin carga.

Número Atómico y Número Másico

• El número atómico (Z) es el número de protones que tienen los núcleos de los átomos de un elemento.
• El número másico (A) es la suma del número de protones y de neutrones de un elemento.

Evolución de los Modelos Atómicos

Modelos Atómicos Históricos

• Modelo de Thomson

  Según Thomson, el átomo está constituido por una esfera de materia con carga positiva en la que se encuentran encajados los electrones en un número suficiente para neutralizar su carga. (Modelo estático y no nuclear).

• Modelo de Rutherford

  Según Rutherford, la mayor parte de la masa del átomo y toda su carga positiva se encuentra reunida en una zona central minúscula llamada núcleo. Fuera del núcleo, los electrones, en igual número que las unidades de carga positiva, giran en órbitas cualesquiera. (Modelo dinámico y nuclear).

• Modelo de Bohr

  Según Bohr, los electrones, en su movimiento alrededor del núcleo, deben estar distribuidos de algún modo ordenado. (Modelo dinámico, nuclear y cuantificado).

Modelo Cuántico Actual

En el modelo actual, el electrón se comporta como una onda en su movimiento alrededor del núcleo, y no es predecible saber la trayectoria exacta del electrón. Un orbital atómico es una región del espacio, en torno al núcleo, donde la probabilidad de encontrar el electrón con una determinada energía es muy grande.

Organización de los Elementos: La Tabla Periódica

• En un periodo, aparecen los elementos para los que el último nivel de su configuración electrónica coincide con el número del periodo, situados por orden creciente de número atómico.
• En cada grupo, aparecen los elementos que presentan el mismo número de electrones en el último nivel ocupado.

Enlaces Químicos y Fuerzas Intermoleculares

Tipos de Enlaces Químicos

Los enlaces químicos son las distintas clases de fuerzas que mantienen establemente unidos los átomos en las sustancias.

• Enlace Iónico (Metal + No Metal)

  Consiste en la atracción electrostática que aparece entre los iones positivos y negativos que constituyen el compuesto iónico. Sus propiedades son que son solubles en agua y que no conducen electricidad en estado sólido, pero sí disueltos o fundidos.

• Enlace Covalente (No Metal + No Metal)

  Es la unión de dos átomos que comparten uno o más pares de electrones.

  • Compuestos Covalentes Moleculares: La mayoría son insolubles en agua y más solubles en disolventes orgánicos, y no conducen la electricidad.
  • Compuestos Covalentes Atómicos: Son solubles en agua en casi todos los disolventes y no conducen la corriente eléctrica.

Fuerzas Intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas entre las moléculas de las sustancias covalentes moleculares. Se distinguen:

• Fuerzas de Van der Waals: Son débiles y electrostáticas. Su intensidad aumenta con el tamaño de la molécula.
• Enlace de Hidrógeno: Es más intenso que las fuerzas de Van der Waals, lo que hace que las sustancias tengan puntos de ebullición y fusión elevados.