Fundamentos de Química: Nomenclatura, Reacciones y Estructura Atómica

Nomenclatura Química y Reacciones

Conceptos Fundamentales de Nomenclatura

La nomenclatura en química clasifica los compuestos en:

• Orgánicos: Tienen el carbono como elemento fundamental, combinado principalmente con hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y azufre (S).
• Inorgánicos: El resto de los compuestos. Por conveniencia, algunos compuestos de carbono como el CO, CO₂, CO₃²⁻ y HCO₃⁻ se consideran inorgánicos.

Tipos de Compuestos y su Nomenclatura

Compuestos Binarios: Formados por dos elementos. Ejemplos:

• NaCl: Cloruro de Sodio
• KBr: Bromuro de Potasio

Se utiliza el sufijo "uro" para los aniones (iones negativos).

Para los metales, los cationes (iones positivos) se nombran con los sufijos:

• "oso": Para el estado de oxidación o carga menor.
• "ico": Para el estado de oxidación o carga mayor.

Compuestos Moleculares: Generalmente formados por elementos no metálicos. Muchos son binarios y se nombran usando la terminación "uro".

Ácidos, Oxiácidos y Bases

• Ácidos: Los aniones que terminan en "uro" forman ácidos con el nombre de hidrácidos (ej. Cloruro → Ácido Clorhídrico).
• Oxiácidos:
  • Si el oxiácido tiene terminación "ico", sus aniones de las sales se nombran cambiando la terminación por "ato" (ej. Ácido Sulfúrico → Sulfato).
  • Si el oxiácido tiene terminación "oso", sus aniones se nombran cambiando la terminación por "ito" (ej. Ácido Sulfuroso → Sulfito).
• Bases: Liberan iones hidroxilo (OH⁻) al disolverse en agua.
• Hidratos: Son compuestos que tienen un número específico de moléculas de agua unidas a ellos.

Reacciones y Ecuaciones Químicas

Una reacción química es el proceso mediante el cual una o más sustancias se transforman en sustancias diferentes. Durante este proceso, los átomos o iones se reagrupan para formar nuevas sustancias.

Las ecuaciones químicas se emplean para describir las reacciones químicas. Estas indican:

1. Las sustancias que reaccionan o reactivos (reactantes).
2. Las sustancias que se forman o productos.

Ley de Conservación de la Materia

En todas las reacciones químicas, no se produce ningún cambio en la cantidad de materia. Es decir, la suma de la cantidad de materia que reacciona es igual a la suma de la cantidad de materia producida. Esta es la Ley de Conservación de la Materia, también conocida como la Ley de Lavoisier.

Estructura Atómica y Modelos

Teorías y Leyes Fundamentales

Teoría Atómica de Dalton (1809)

Razonamiento:

1. La materia está formada por átomos.
2. La materia tiene masa.

Por lo tanto: Los átomos tienen masa.

Conclusión: Lo que diferencia a un átomo de otro no es la forma, sino la masa.

Leyes Clave en el Desarrollo Atómico

• Ley de la Conservación de la Masa (Lavoisier, 1774)
• Ley de las Proporciones Definidas o Composición Constante (Proust, 1799)

A comienzos de la década de 1800, Davy, Faraday y Stoney investigaron las fuerzas eléctricas en algunas sustancias. Es decir, las unidades de carga eléctrica están asociadas con los átomos. En 1891, Stoney las llamó electrones.

Modelos Atómicos Históricos

Modelo de Thomson (1897)

Determinó la relación entre la carga (e⁻) y la masa (m) de los electrones, estudiando la desviación de los rayos catódicos por los campos eléctrico y magnético.

Modelo de Rutherford

• La carga positiva del átomo está concentrada en el núcleo.
• El protón (p⁺) tiene una carga positiva (+), opuesta a la del electrón (-).
• La masa del protón es aproximadamente 1840 veces la masa del electrón (1.67 x 10⁻²⁴ g).

Componentes del Átomo

El átomo posee una estructura interna, formada por varias partículas, las cuales se ubican en dos regiones claramente definidas:

• Corteza: Zona que rodea al núcleo y representa la mayor parte del volumen del átomo.
• Núcleo: Zona central donde se encuentra reunida la mayor parte de la masa del átomo.

Partículas Subatómicas

• Núcleo Atómico: Cada núcleo contiene un número integral de protones que es exactamente igual al número de electrones en un átomo neutro del elemento.
• Protón: Se encuentra en el núcleo atómico y posee carga eléctrica positiva.
• Neutrón: Descubierto en 1932 por Chadwick, quien determinó mediante el estudio de reacciones nucleares la masa del neutrón, partícula presente en el núcleo, sin carga y con masa ligeramente superior a la del protón.
• Electrón: Se encuentra en la corteza atómica, posee carga eléctrica negativa y su masa es aproximadamente dos mil veces menor que la de los protones.

Número de Masa (A)

El Número de Masa (A) es la suma del número de protones y de neutrones del núcleo.