Repaso Integral de la Teoría Atómica, Iones, Isótopos y Tipos de Enlaces

Fundamentos Esenciales de la Química: Estructura Atómica y Uniones Moleculares

Iones: Átomos con Carga Eléctrica

Un ión es un átomo con carga eléctrica. Se clasifican según el signo de dicha carga:

• Catión: Átomo con carga positiva (ejemplo: $\text{Na}^+$).
• Anión: Átomo con carga negativa (ejemplo: $\text{F}^-$).

Configuración Electrónica

Consiste en indicar la distribución de los electrones de un átomo en sus diferentes niveles o capas. Las capacidades máximas de electrones en las capas principales son:

2, 8, 18, 32.

Radiactividad

Es una propiedad que tienen algunos elementos por la cual son capaces de emitir radiaciones de forma natural. Fue descubierta por Becquerel y estudiada extensamente por Marie Curie.

Isótopos

Son átomos de un mismo elemento que poseen el mismo número de protones ($Z$) pero difieren en su número másico ($A$), es decir, tienen diferente número de neutrones.

Por ejemplo, el elemento hidrógeno está formado por tres tipos de isótopos:

• Protio ($\text{}^1_1\text{H}$)
• Deuterio ($\text{}^2_1\text{D}$)
• Tritio ($\text{}^3_1\text{T}$)

Conceptos Nucleares Básicos

Número Atómico ($Z$)

Es el número de protones que hay en el núcleo de un átomo. Se representa con la letra $Z$.

Número Másico ($A$)

Es el número total de protones y neutrones que hay en el núcleo de un átomo. Se representa con la letra $A$.

Enlaces Químicos: La Búsqueda de la Estabilidad

Los átomos tienden a unirse unos con otros para alcanzar la estabilidad, formando así las diferentes sustancias que existen. Los enlaces se clasifican en tres tipos principales:

1. Enlace Iónico

Se da entre un metal y un no metal.

El metal pierde electrones convirtiéndose en un catión, y el no metal gana electrones pasando a ser un anión. Una vez ocurrido esto, cargas de distinto signo quedan unidas por fuerzas electrostáticas.

Ejemplo: El $\text{Na}$ y el $\text{Cl}$ que formarán el $\text{NaCl}$ (Cloruro de Sodio).

Propiedades de los Compuestos Iónicos

• Son sólidos cristalinos: presentan una estructura muy ordenada.
• Poseen puntos de fusión y ebullición elevados.
• Suelen ser solubles en agua.
• Fundidos o en disolución acuosa son buenos conductores de la corriente eléctrica.

2. Enlace Covalente

Se da entre dos no metales. Ambos elementos comparten pares de electrones.

Pueden formar moléculas o cristales.

Moléculas Covalentes

Ejemplo: El $\text{H}$ y el $\text{O}$ se unen para formar el $\text{H}_2\text{O}$ (agua).

Propiedades de las Moléculas Covalentes

• Son gases o líquidos a temperatura ambiente.
• Tienen puntos de fusión y ebullición bajos.
• Suelen ser poco solubles en agua.
• Disueltos en agua conducen mal la corriente eléctrica.

Cristales Covalentes

Ejemplo: El $\text{C}$ se une con más $\text{C}$ formando el diamante o el grafito, dependiendo del tipo de cristal que conformen.

Propiedades de los Cristales Covalentes

• Son sólidos a temperatura ambiente.
• Tienen altísimos puntos de fusión y ebullición.
• Son muy duros.

3. Enlace Metálico

Se da entre átomos de un mismo metal. Ejemplo: Los átomos de una viga de hierro.

Propiedades de los Metales

• Son sólidos a temperatura ambiente (a excepción del mercurio, que es líquido).
• Presentan temperaturas de fusión y ebullición altas.
• Son buenos conductores del calor y la electricidad.
• Muestran ductilidad y maleabilidad.

Evolución Histórica del Modelo Atómico

Desde la antigua Grecia ya se cuestionaba la naturaleza de la materia. Demócrito (460-370 a. C.) es el primero en llamar átomos a la parte más pequeña de la materia.

Teoría de Dalton (1808)

No fue hasta 1808 que se recuperó esta línea de pensamiento con John Dalton, quien emitió la siguiente teoría:

Creía que la materia estaba formada por átomos (partículas indivisibles) que se combinan para formar compuestos.

Modelo de Thomson

J.J. Thomson propuso el primer modelo atómico: pensó que el átomo era como una esfera maciza cargada positivamente con electrones (partículas cargadas negativamente) repartidos de forma que la carga total fuera cero, similar a las pasas de un pastel.

Modelo de Rutherford

Tras varios experimentos, Rutherford aportó un nuevo modelo en el que suponía al átomo mucho más grande, formado por:

• Núcleo: Donde se encuentran las partículas con carga positiva (protones) y que constituyen la mayor parte de la masa del átomo.
• Corteza: Donde se encuentran los electrones (partículas con carga negativa) girando alrededor del núcleo.

Posteriormente se descubrirían los neutrones (partículas sin carga), que también se sitúan en el núcleo.