Principios Fundamentales de Química: Átomos, Enlaces y Propiedades

Modelos Atómicos

Modelo de Thomson

El Modelo de Thomson propone que el átomo es una gran masa de cargas positivas con electrones insertados, similar a un pudín de pasas.

Experimento de la Lámina de Oro (Rutherford)

Observaciones clave del experimento de la lámina de oro:

• La mayoría de las partículas alfa atraviesan la lámina.
• Una pequeña parte de las partículas se desvía.
• Una de cada 10.000 partículas rebota al chocar con un núcleo.

Modelo de Rutherford

Según el Modelo de Rutherford, en el átomo hay un núcleo muy pequeño en comparación con el tamaño total, donde se concentra la carga positiva. Alrededor de este núcleo giran los electrones.

Modelo de Bohr

El Modelo de Bohr postula que los electrones solo se pueden encontrar girando en distintos niveles de energía específicos. El núcleo atrae a los electrones, que vencen esta atracción girando. Los electrones se colocan en el nivel de menor energía que esté libre. El átomo está cuantizado, lo que significa que los electrones se organizan en niveles energéticos limitados y definidos.

Estructura Electrónica del Átomo

Orbitales Atómicos

El orbital es la región de espacio en la que existe una posibilidad elevada de encontrar al electrón. Existen orbitales de tipo s, p, d y f.

Configuración Electrónica

La configuración electrónica de un átomo es el modo en el que están distribuidos los electrones alrededor del núcleo del átomo.

Electrones de Valencia

Los electrones de valencia son los electrones responsables del comportamiento químico de los átomos, generalmente ubicados en el último nivel de energía.

Valencia de un Elemento

La valencia de un elemento es la capacidad que posee para combinarse con otros átomos.

La Tabla Periódica y Propiedades

Periodos y Grupos

• Periodo: Fila horizontal en la tabla periódica. Los elementos en el mismo periodo tienen el mismo número de niveles de energía ocupados.
• Grupo: Columna vertical en la tabla periódica. Los elementos en el mismo grupo (principal) tienen el mismo número de electrones en la última capa de valencia, lo que les confiere propiedades químicas similares.

Grupos Principales y Valencias Comunes

• Grupo 1: Alcalinos (+1)
• Grupo 2: Alcalinotérreos (+2)
• Grupo 13: Térreos (+3)
• Grupo 14: Carbonoideos (±4)
• Grupo 15: Nitrogenoideos (-3)
• Grupo 16: Anfígenos (-2)
• Grupo 17: Halógenos (-1)

Tendencias Periódicas

El radio atómico creciente aumenta hacia la izquierda y hacia abajo en la tabla periódica.

Propiedades Periódicas

Las propiedades periódicas de los elementos químicos son aquellas propiedades que podemos estudiar en relación con su posición en la tabla periódica.

Metales y No Metales

• Metales: Tienden a perder electrones.
• No metales: Tienden a ganar electrones.

Enlace Químico

Definición

Se denomina enlace químico a la fuerza de unión que se establece entre átomos cuando forman moléculas o cristales. Son fuerzas de naturaleza eléctrica, pero con algunas variaciones dependiendo de cómo sean los átomos que se enlazan.

Tipos de Enlace Químico

Enlace Iónico

El enlace iónico se da entre iones de distinto signo, ya que las cargas opuestas se atraen fuertemente. La fórmula de un compuesto iónico nos indica la proporción en la que se combinan los iones. No forma moléculas aisladas, sino redes cristalinas. Los compuestos iónicos son sólidos cristalinos a temperatura ambiente, con altos puntos de fusión y ebullición.

Enlace Covalente

El enlace covalente se da entre átomos que comparten electrones (según la teoría de Lewis). Muchas sustancias covalentes forman moléculas discretas. La fórmula de una sustancia covalente indica el número de átomos de cada elemento que hay en una molécula.

Enlace Metálico

El enlace metálico se debe a la atracción entre los electrones de valencia (que forman una 'nube electrónica' deslocalizada) y los iones positivos (cationes) que forman la red metálica. Los metales son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio), con puntos de fusión y ebullición elevados, son maleables y dúctiles, y son buenos conductores de la electricidad y el calor.

Estructuras y Sustancias

Molécula

Una molécula es un conjunto de átomos unidos mediante enlaces covalentes.

Sustancias Moleculares

Las sustancias moleculares tienen bajos puntos de fusión y ebullición. Muchas se presentan como gases o líquidos a temperatura ambiente, y si son sólidas, suelen ser blandas y quebradizas. Generalmente, no conducen la electricidad y su solubilidad varía.

Cristal

Un cristal se forma cuando las partículas que constituyen la materia tienen una estructura perfectamente ordenada que se extiende en las tres direcciones del espacio. La mayoría de los cristales son sólidos.

Partículas en Distintos Tipos de Enlace

• Enlace iónico: Partículas son iones.
• Enlace covalente: Partículas son moléculas (o átomos en redes covalentes).
• Enlace metálico: Partículas son iones positivos rodeados por electrones deslocalizados.