Conceptos Básicos de Química: Átomos, Moléculas y Enlaces

Sustancias Puras y Mezclas

Las sustancias puras son materiales de aspecto homogéneo que no se pueden separar en otros por procedimientos mecánicos (filtración, decantación, etc.) ni por cambios de estado. Existen dos tipos:

• Compuestas: Se producen por la unión de átomos de distinta clase (ej. H₂O).
• Simples: Formadas por átomos de la misma clase (ej. Oro - Au).

Las mezclas están formadas por distintos componentes. Podemos clasificarlas en:

• Homogéneas: Formadas por varias sustancias que, a simple vista o al microscopio, presentan un aspecto uniforme. También se llaman disoluciones (ej. agua y azúcar).
• Heterogéneas: Sus componentes se pueden distinguir a simple vista (ej. agua y arena).

Uniones entre Átomos: Enlaces Químicos

Las moléculas implican restricciones al movimiento individual de los átomos, ya sean moléculas de un elemento puro o moléculas con átomos de varios elementos químicos. Dichas restricciones son principalmente consecuencia de los enlaces moleculares, que son:

• Enlace Iónico: Se produce cuando se une un metal a un no metal.
• Enlace Covalente: Se produce cuando se unen dos no metales. En este tipo de unión no se produce una transferencia de electrones de un átomo a otro, sino que los átomos comparten electrones de valencia.
• Enlace Metálico: Se produce cuando se combinan metales entre sí. Los átomos de los metales necesitan ceder electrones para alcanzar la configuración de un gas noble. Pierden los electrones de valencia y se forma una nube de electrones entre los núcleos positivos.

El Átomo

El átomo es la unidad elemental de un cuerpo simple que es capaz de conservar las características del elemento al cual pertenece. Sus partes son:

• El núcleo: Contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas sin carga eléctrica, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón.
• El número atómico (Z): Representa el número de protones en el núcleo.
• La corteza: Es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa.

Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.

Estructura del Átomo

Los protones son idénticos al núcleo del átomo de hidrógeno y están cargados positivamente, con una carga específica o carga elemental de la misma magnitud, pero de signo contrario que la del electrón. Los neutrones son partículas elementales eléctricamente neutras, y su masa es prácticamente igual a la de los protones. Los electrones están situados en la parte exterior del átomo, la corteza, y tienen carga negativa. Su masa es extraordinariamente pequeña.

Evolución Histórica de los Modelos Atómicos

• Modelo Atómico de Dalton (1800): Los átomos son partículas básicas de la materia y son indivisibles. Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y propiedades.
• Modelo Atómico de Thomson (1904): El átomo es divisible y está formado por partículas negativas (electrones) y positivas (protones). Su estructura es una esfera maciza de electricidad positiva en cuya superficie tiene incrustados los electrones en número suficiente para que el conjunto resulte neutro.
• Modelo Atómico de Rutherford (1911): El átomo tiene un gran espacio vacío. La totalidad de la carga positiva se halla concentrada en una región muy pequeña comparada con la totalidad del átomo, a la que llamó núcleo. Los electrones giran en torno al núcleo en una órbita circular.
• Modelo Atómico de Bohr (1913): El electrón gira alrededor del núcleo en diferentes órbitas circulares permitidas, llamadas estacionarias. Solo están permitidas aquellas órbitas cuyos radios son proporcionales a los cuadrados de los números enteros, donde el electrón puede girar sin emitir energía.
• Modelo Atómico Actual Cuántico-Ondulatorio (1925): Desarrollado por Schrödinger y Heisenberg. Se basa en que los electrones tienen un comportamiento tanto de onda como de partícula. El orbital es la zona de máxima probabilidad de encontrar al electrón.

Iones

Los iones son partículas con carga neta positiva o negativa que se forman cuando un átomo gana o pierde electrones. Si el átomo cede un electrón, las cargas positivas de los protones no son compensadas, pues hay menos electrones. De esta forma, se obtiene un ion con carga positiva llamado catión. En cambio, si el átomo acepta un electrón, se obtiene un ion con carga negativa llamado anión. La carga neta es el resultado de restar las cargas negativas (electrones) de las positivas (protones). La ionización es el proceso que produce la ganancia o la pérdida de electrones.

Fórmulas:

• Protones (P): Z
• Neutrones (N): A - Z
• Electrones (E): Z (Si no hay carga) o P + q (carga cambiada de signo)

Isótopos

Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número atómico pero distinto número másico.

Masa Molecular

La masa molecular es la suma de las masas atómicas de los elementos que componen dicha sustancia.