Fundamentos de Química: Modelos Atómicos, Estructura y Enlaces

Modelos Atómicos: Una Evolución Histórica

Teoría Atómica de Dalton

Según Dalton, la materia está formada por partículas indivisibles llamadas átomos.

Los compuestos se forman al unirse los átomos de dos o más elementos en proporciones definidas.

En las reacciones químicas, los átomos se intercambian, pero ninguno de ellos desaparece ni se transforma.

Los átomos de un mismo elemento químico son todos iguales entre sí y diferentes a los átomos de otros elementos.

Modelo Atómico de Thomson

Thomson experimentó con tubos de vidrio que contenían un gas a muy baja presión y un polo positivo (ánodo) y otro negativo (cátodo).

En el interior de todos los átomos existían una o más partículas con cargas negativas llamadas electrones.

El modelo de Thomson era similar a un pudín de pasas, donde los electrones tenían cargas negativas y el resto del átomo tenía carga positiva.

Modelo Atómico de Rutherford

Rutherford propuso que el átomo tiene una zona central o núcleo, donde se encuentra la carga total positiva (la de los protones) y la mayor parte de la masa del átomo, aportada por los protones y neutrones.

El átomo presenta una zona externa o corteza donde se hallan los electrones, que giran alrededor del núcleo.

El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de los electrones en la corteza (en un átomo neutro).

El átomo estaba formado por un espacio fundamentalmente vacío, ocupado por electrones que giran a gran velocidad alrededor de un núcleo central muy denso y pequeño.

Rutherford formuló la teoría sobre la radiactividad, asociada a las transformaciones espontáneas de los elementos.

Modelo Atómico de Bohr

Los electrones solo pueden ocupar ciertas órbitas circulares o niveles de energía definidos.

Los electrones se organizan en capas y en cada capa tendrán una cierta energía, llenando siempre capas inferiores (de menor energía) y después las superiores.

La configuración electrónica de un átomo es el modo en que están distribuidos los electrones alrededor del núcleo de ese átomo; es decir, cómo se reparten esos electrones entre los distintos niveles y orbitales.

Modelo Mecano-Cuántico

El modelo mecano-cuántico está basado en la ecuación de Schrödinger.

La función de los números cuánticos es entender la configuración electrónica, determinando así la cantidad de electrones y su distribución. Estos son: Principal, Secundario (o Azimutal), Magnético y de Spin.

Se llama orbital a la región del espacio en la que existe una probabilidad elevada de encontrar un electrón.

Estructura Atómica y Partículas Subatómicas

Protones, Neutrones y Electrones

Al experimentar con hidrógeno se consiguió aislar la partícula elemental protón, cuya carga es la misma que la del electrón pero positiva, y su masa es 1837 veces mayor.

Los neutrones son partículas sin carga y de masa ligeramente mayor que la masa de un protón.

Iones: Cationes y Aniones

Un ion es un átomo que ha ganado o perdido electrones.

Si un átomo pierde uno o más electrones, adquiere carga neta positiva y se llama catión.

Si un átomo gana uno o más electrones, adquiere carga neta negativa y se llama anión.

La Tabla Periódica y la Identidad de los Elementos

Organización: Periodos y Grupos

La Tabla Periódica actual o Sistema Periódico está basada en la propuesta por Dmitri Mendeléyev.

Existen en ella 7 filas horizontales que se denominan periodos y 18 columnas verticales que se denominan grupos.

Número Atómico (Z)

Lo que distingue a unos elementos químicos de otros es el número de protones que tienen sus átomos en el núcleo. Este número se llama número atómico y se representa con la letra Z.

Se coloca como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento correspondiente.

El número atómico nos indica también el número de electrones que tiene el átomo en su estado neutro.

Número Másico (A)

El número másico nos indica el número total de partículas que hay en el núcleo, es decir, la suma de protones y neutrones.

Se coloca como superíndice a la izquierda del símbolo del elemento.

Ejemplo: Para el Uranio-235, el Número Atómico (Z) es 92 y el Número Másico (A) es 235.

Enlaces Químicos: La Unión de los Átomos

Principios Fundamentales

Las fuerzas que mantienen unidos los átomos en las distintas sustancias se denominan enlaces químicos.

Los átomos se unen porque, al estar unidos, adquieren una situación más estable que cuando estaban separados.

Tipos de Enlaces Químicos

• Enlace Metálico: Se produce cuando se combinan metales entre sí.
• Enlace Covalente: Se produce cuando se combinan entre sí dos átomos de elementos no metálicos.
• Enlace Iónico: Se produce cuando se combinan un metal y un no metal.

Recapitulando los Modelos Atómicos Clave

• Modelo de Dalton: La materia está compuesta por átomos indivisibles e indestructibles.
• Modelo de Thomson: Esfera positiva con electrones incrustados (modelo del "pudín de pasas").
• Modelo de Rutherford: Núcleo positivo con casi toda la masa y electrones girando alrededor.
• Modelo de Bohr: Núcleo positivo y los electrones girando en órbitas definidas con niveles de energía.
• Modelo Mecano-Cuántico: Los electrones se encuentran en orbitales (regiones de probabilidad), no en órbitas fijas.