La Química: El Estudio de la Materia y sus Interacciones

La química es el estudio de la materia y de las interacciones que ocurren en ella. La materia es todo lo que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio y tiene masa, además podemos percibirla con nuestros sentidos, los diferentes tipos de materia son los materiales. El átomo: etimológicamente, proviene del griego a-sin y tomo-división. La parte más pequeña en que puedo dividir la materia, manteniendo sus propiedades es el átomo. Este tiene un núcleo en el que está concentrada su masa. En el núcleo están los protones de carga positiva y los neutrones sin carga eléctrica alrededor del núcleo existen los electrones de carga negativa. N. masico: (A) es la suma entre los neutrones y los protones. N. atómico: (z) es característico de c/elemento y es la cantidad de protones que hay en un núcleo. En un átomo neutro la cantidad de protones va a ser igual a la cantidad de electrones. Modelos atómicos: el átomo es la mínima expresión de materia que interviene en una reacción química. Las moléculas son dos o más átomos unidos y estos átomos pueden ser iguales o diferentes. Molécula: es la menor porción de una sustancia que puede encontrarse en forma libre y estable. Se comporta como una sola partícula pero puede estar formada por dos o más átomos iguales o diferentes. Cuando están formadas por un único átomo se llaman monoatómicos.

Modelo atómico de Demócrito

Este modelo corresponde a una teoría llamada “atomismo” se postuló en el siglo V a.C, en Grecia, fue anunciado por Demócrito de Abdera. Esta teoría sostenía que la materia era discontinua y formada por partículas individuales. Sin embargo, filosóficos importantes como Aristóteles denostaban esta teoría y sostenían que la materia era continua.

Modelo atómico de Dalton

John Dalton, en 1808, retoma la teoría del atomismo y reafirma sus postulados.

Modelo atómico de Thompson

A principios del siglo XX, Joseph Thompson, a partir de sus experimentos, concluye que el átomo está cargado positivamente y que en él se incrustan partículas de carga negativa. A este modelo se lo llama “budín de pasas”.

Modelo atómico de Rutherford

En 1913, Rutherford a partir de sus observaciones concluyó que la mayor parte del átomo estaba vacía y que las cargas positivas estaban concentradas en un núcleo pequeño y central.

Modelo atómico de Bohr

En 1915, Neils Bohr, postula que los elementos giran en órbita alrededor del núcleo. Para cada átomo existe una determinada cantidad de energía que cuando el electrón la recibe le permite alojarse totalmente de la atracción del núcleo y abandonar el átomo. De esta manera, el átomo queda cargado electrónicamente y a esto se lo llama ION: (+) catión (perdió electrones), (-) anión (ganó electrones), es un átomo cargado eléctricamente.

Modelo atómico actual

Louis Broglie, Erwin Schrodinger, Werner Heisenberg, postulado en 1927 en base a los experimentos de Heisenberg. Este modelo dice que los electrones no están en órbitas definidas alrededor del núcleo sino que se encuentran en zonas difusas improbables llamadas orbitales. Los orbitales atómicos se denominan también niveles de energía. Cuando más lejos del núcleo están, más energía tendrán, puede haber hasta 7 niveles de energía con un número máximo de electrones en cada nivel.

Neutrones

En 1932, James Chadwick descubrió el neutrón. Se sabe que los elementos tienen masa despreciable, y sin embargo por el peso de los protones, la mayoría de los elementos tenían peso más elevado a los esperables. Estos resultados llevaron a pensar que existían otras partículas nucleares además de los protones. Sucesivos experimentos, finalmente llevaron al descubrimiento del neutrón.

Tabla periódica

Está dividida en grupos (columnas) que en total son 18 y en periodos (filas) que en total son 7. Aquellos elementos que se encuentran en un mismo grupo tienen características químicas similares ya que contienen la misma cantidad de electrones en el último nivel de energía. Los elementos que están en un mismo periodo comparten la misma cantidad de niveles de energía. Los grupos se llaman también familias. Existen 92 elementos naturales y 26 que son de síntomas de laboratorio o que se encuentran en muy poca cantidad en la corteza terrestre. Estos 26 elementos se llaman transuranidos, ya que se encuentran ubicados después del uranio en la tabla periódica.

La mayoría de los elementos son metales. En menor cantidad y a la derecha de la tabla periódica se encuentran los no metálicos. También en la transición entre uno u otro grupo se encuentran los metaloides. Estos elementos tienen características físicas de los metales y características químicas de los no metales.

Los 118 elementos de la Tabla Periódica actual son reconocidos por la IUPAC (Unión Internacional de Química Apropiada)

Propiedades de la Tabla Periódica

Electronegatividad: A lo largo de un periodo de la tabla periódica, la electronegatividad crece de izquierda a derecha, así como crece el carácter no metálico. A lo largo de un grupo, la electronegatividad crece de abajo hacia arriba ya que al aumentar los niveles de energía, la carga nuclear efectiva se hace menor ya que queda solapada por la cantidad de electrones. Los elementos más electronegativos son el flúor seguido del oxígeno.

Radioatómico: Según el modelo mecánico cuántico, la distribución electrónica de un átomo no tiene un límite definido con claridad. Sin embargo, si consideramos al átomo como una esfera, se puede determinar en forma experimental la distancia que hay entre el electrón más externo y el núcleo. Disminuye de izquierda a derecha ya que al aumentar la carga nuclear efectiva, los electrones externos son más atraídos hacia el núcleo y el radio es menor. En un grupo, aumenta de arriba hacia abajo ya que en este sentido el número cuántico principal y, por lo tanto, el tamaño de los orbitales.

Principio de Exclusión de Pauli

Indica que en un átomo no pueden existir dos electrones que tengan los cuatro números cuánticos iguales.

Principio de Máxima Multiplicidad de Hund

Si se ocupan orbitales del mismo subnivel, el estado de mínima energía se alcanza cuando el número de electrones con el mismo spin es máximo.

Regla de las Diagonales

Los átomos que poseen más de 18 electrones, los niveles y subniveles se llaman de acuerdo a un esquema general llamado reglas de las diagonales.

Los Nombres de los Elementos Químicos

En función de sus características organolectricas o propiedades físicas:

• Cloro (CI): del griego chlores, de color amarillo verdoso.
• Bromo (Br): del griego bromos, hedor o peste.
• Yodo (I): del griego iodes, de color violáceo.
• Rodio (Ru): del latín rubidus, rojo, por el color de sus sales a las llamas.
• Plomo (Pb): del latín plumbon o pesado.
• Mercurio (Hg): del latín hidragirium o plata líquida.
• Oro (Au): del latín aurum, aurora brillante.

En función de sus propiedades químicas:

• Hidrógeno (H): del griego hidrogen, formado de agua.
• Argón (Ar): del griego argon, inactivo.
• Cobalto (Co): del alemán kobalt, maligno, haciendo referencia a la toxicidad de sus sales.
• Fósforo (P): del griego phosphorum, portador de luz.
• Azufre (S): del sánscrito, sulfur, indica que altera al cobre.
• Nitrógeno (N): del griego nitrogen, generador del nitratos.

En honor a científicos destacados:

• Einstenio (Es)
• Curio (Cm): por Marie y Pierre Curie que trabajaron en radioactividad.
• Mendeleio (Mo)

En homenaje a ciertos países o regiones:

• Polonio (Po)
• Galio (Ga): antigua denominación de Francia.
• Francio (Fr)
• Ruterio (Ru): antigua denominación de Rusia.
• Californio (Cf)
• Magnesio (Mg): antigua denominación de Asia Menor.

Algunos nombres vinculados con la mitología:

• Torio (Th): en honor a Thor, dios escandinavo.
• Vanadio (V): en honor a Venadis, diosa escandinava.
• Prometio (Pm): dios griego Prometeo.

Vinculados al sistema solar:

• Helio (He): del griego helio, sol.
• Telurio (Te): del latín tellus, tierra.
• Plutonio (Pu)
• Selenio (Se): del griego resplandor de luz.