Fundamentos de Química: Estructura Atómica y Propiedades Periódicas Esenciales

Conceptos Fundamentales en Química

Isótopos: Variantes Atómicas del Mismo Elemento

Los isótopos son átomos del mismo elemento, lo que significa que poseen el mismo número atómico (Z), pero se distinguen por tener un número diferente de neutrones. Por esta razón, presentan un número másico (A) distinto.

El Átomo Cuantizado y el Modelo de Bohr

El concepto de átomo cuantizado es fundamental para entender la estructura electrónica. Esto implica que los electrones solo pueden poseer un contenido energético específico, lo que a su vez quiere decir que solo pueden estar girando en niveles de energía determinados.

Modelo Atómico de Bohr:

• Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas concretas, sin absorber ni emitir energía.
• Los electrones pueden transitar a órbitas exteriores absorbiendo energía, o a órbitas interiores desprendiéndola.

Niveles de Energía y Capacidad Electrónica:

En cada nivel de energía, el número máximo de electrones que puede albergar es:

• 1er Nivel: 2 electrones
• 2do Nivel: 8 electrones
• 3er Nivel: 18 electrones
• 4to Nivel: 32 electrones

Actualmente, el concepto del átomo se establece mediante la mecánica cuántica, que propone regiones del espacio donde es más probable encontrar a los electrones.

Orbitales Atómicos:

Un orbital es una región del espacio donde la probabilidad de encontrar al electrón es máxima. Los orbitales pueden ser de diferentes tipos:

• s
• p
• d
• f

Electrones de Valencia: Clave del Comportamiento Químico

Los electrones de valencia son aquellos que se encuentran en la última capa ocupada de un átomo y son los principales responsables de su comportamiento químico.

Configuraciones Electrónicas de la Capa de Valencia por Grupo:

• Alcalinos: ns¹
• Alcalinotérreos: ns²
• Boranos o Familia del Boro: ns²np¹
• Carbonoideos: ns²np²
• Nitrogenoideos: ns²np³
• Anfígenos: ns²np⁴
• Halógenos: ns²np⁵
• Gases Nobles: ns²np⁶

Es importante destacar que los elementos que pertenecen al mismo periodo del sistema periódico poseen la misma capa de valencia (o última capa ocupada). Por otro lado, los elementos de un mismo grupo comparten el mismo número de electrones de valencia. Dado que el comportamiento químico de un elemento depende directamente de sus electrones de valencia, los elementos de un mismo grupo exhiben propiedades químicas semejantes.

Propiedades Periódicas de los Elementos Químicos

1. Tamaño de los Átomos (Radio Atómico)

El radio atómico presenta las siguientes tendencias en la tabla periódica:

• En un grupo: Aumenta al descender. Esto se debe a que, al bajar en un grupo, se incrementa el número de capas electrónicas ocupadas, lo que aleja los electrones de valencia del núcleo.
• En un periodo: Disminuye al avanzar hacia la derecha. Aunque el número de electrones en la capa de valencia también aumenta, estos electrones se encuentran en el mismo nivel de energía y, por lo tanto, a una distancia similar del núcleo. Sin embargo, el número de protones en el núcleo (carga nuclear efectiva) se incrementa, lo que resulta en una mayor atracción sobre los electrones de valencia, contrayendo el átomo y disminuyendo su radio atómico.

2. Carácter Metálico

El carácter metálico se define como la tendencia de un elemento a ceder electrones. Cuanto mayor sea esta tendencia, mayor será su carácter metálico.

• En un grupo: Aumenta al descender. Los electrones de la capa de valencia se encuentran cada vez más alejados del núcleo y son atraídos con menor intensidad por este, lo que facilita su pérdida.
• En un periodo: Disminuye al avanzar hacia la derecha. Los elementos de la izquierda de un periodo tienden a perder electrones, mientras que los de la derecha tienden a ganarlos, en ambos casos para alcanzar la configuración electrónica de máxima estabilidad de un gas noble próximo. Por lo tanto, los elementos de la izquierda, con su mayor tendencia a perder electrones, poseen un carácter metálico superior al de los elementos de la derecha, disminuyendo este carácter a medida que se avanza hacia la derecha en el periodo.