Fundamentos de Química: Modelos Atómicos, Enlaces y Propiedades Periódicas

Conceptos Fundamentales

Sustancia Pura

Fase de composición uniforme e invariable que no se puede descomponer en otras materias de distintas clases por medios físicos (ej. sal).

Elemento

Sustancia pura que no se puede descomponer en otras más sencillas mediante procedimientos químicos normales (ej. hidrógeno).

Compuesto

Sustancia pura formada por la unión de dos o más elementos y que puede descomponerse por métodos químicos (ej. sacarosa).

Modelos Atómicos

Modelo Atómico de Dalton

Postuló que la materia era discreta y estaba formada por partículas indivisibles muy pequeñas llamadas átomos. Se basa en los siguientes postulados:

• Los elementos están constituidos por átomos, que son partículas independientes, inalterables e indivisibles.
• Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en el resto de propiedades.
• Los átomos de distintos elementos tienen diferentes masas y propiedades.
• Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación sencilla de número entero.
• En las reacciones químicas, los átomos no se crean ni se destruyen, sino que se redistribuyen.

Modelo Atómico de Thomson

Propuso que el átomo consistía en una esfera de carga positiva uniformemente distribuida, en la que se encontraban incrustados los electrones (partículas negativas) en movimiento, de tal forma que el conjunto era eléctricamente neutro.

Modelo Atómico de Rutherford

• La materia está prácticamente "hueca"; la mayor parte de las partículas alfa (α) la atraviesan sin desviarse.
• Las partículas rebotan por las repulsiones electrostáticas que sufren al pasar cerca de las cargas positivas.
• El átomo está formado por un núcleo donde se concentra la masa y la carga positiva del mismo, y los correspondientes electrones para garantizar la electroneutralidad del átomo, girando alrededor del núcleo.

Modelo Atómico de Bohr

El átomo está formado por un núcleo y electrones girando en órbitas estacionarias y estables. Propone la distribución de los electrones en niveles energéticos determinados.

Conceptos de Estructura Atómica

Órbita

Línea que describe el electrón en su giro alrededor del núcleo.

Orbital

Región del espacio en la que hay una probabilidad superior al 90% de encontrar al electrón.

Isótopo

Átomos del mismo elemento que presentan diferente contenido en neutrones y distinto número másico.

Propiedades Periódicas

Electronegatividad

Capacidad que muestran los átomos de un elemento para atraer hacia sí los electrones en competición con los átomos de algún otro elemento. A mayor tendencia para atraer electrones, mayor electronegatividad.

Energía de Ionización

Energía mínima que se necesita aportar para arrancar un electrón a un átomo en estado gaseoso. Su valor indica hasta qué punto el electrón está ligado al átomo.

Afinidad Electrónica

Cambio de energía que se produce cuando un átomo aislado en estado gaseoso gana un electrón. Cuanta más energía se desprende al ganar el elemento un electrón, más energía se necesitará para arrancarle un electrón a dicho elemento.

Tipos de Enlace Químico

Enlace Covalente

Se forma entre elementos no metálicos, que comparten electrones.

Propiedades:

En forma molecular:

• Átomos unidos forman moléculas.
• A temperatura ambiente, pueden ser gaseosos, líquidos o sólidos.
• Temperaturas de fusión y ebullición no muy elevadas.
• Solubilidad elevada (en disolventes polares si son polares, en apolares si son apolares).
• Conductividad nula.

En redes covalentes (cristales):

• Cristales formados por un gran número de átomos iguales o distintos unidos entre sí (ej. redes de átomos de carbono o silicio como el diamante o el grafito).
• Altos puntos de ebullición y fusión.
• Duros.
• Malos conductores de la electricidad.
• Insolubles.

Enlace Iónico

Se forma entre un metal y un no metal. Se establece al combinarse átomos de elementos con electronegatividad muy distinta, resultando en la formación de iones (cationes y aniones). Los compuestos iónicos forman redes cristalinas, una estructura muy estable donde los iones positivos se rodean de iones negativos y viceversa.

Propiedades:

• Sólidos y duros a temperatura ambiente.
• Forman redes cristalinas.
• Temperaturas de fusión y ebullición elevadas.
• Solubilidad buena en disolventes polares (ej. agua).
• Conductividad nula en estado sólido, pero buena en estado fundido o en disolución.

Enlace Metálico

Se da entre elementos con electronegatividades bajas y muy parecidas (metales). Se crea una nube de electrones deslocalizados que es compartida por todos los núcleos de los átomos que ceden electrones. Forman redes metálicas. Esta "nube" permite que conduzcan la electricidad y que los núcleos no se repelan entre sí.

Propiedades:

• Temperaturas de fusión y ebullición muy elevadas.
• Sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio).
• Buenos conductores de electricidad y calor.
• Dúctiles y maleables.
• Duros (generalmente).
• Se oxidan con facilidad (algunos).