Conceptos Clave de Química: Estructura Atómica, Propiedades Periódicas y Enlaces Fundamentales

Fundamentos de la Estructura Atómica y Enlaces Químicos

Modelos Atómicos Clásicos

Teoría Atómica de Dalton

La teoría atómica de Dalton se basa en los siguientes postulados:

• Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en todas las demás cualidades.
• Los átomos de los distintos elementos tienen diferente masa y propiedades.
• Los compuestos se forman por la unión de los átomos de los elementos correspondientes en una relación numérica sencilla.

Modelo de Bohr

El modelo de Bohr establece que:

• Los electrones giran en órbitas estacionarias.
• La órbita en la que gira el electrón debe cumplir que su momento cinético sea un número entero de un cuanto de acción.
• La energía desprendida cuando un electrón pasa de un nivel con energía superior a otro con energía inferior es igual a la diferencia de energía de ambos niveles.

Partículas Subatómicas y Definiciones Fundamentales

Los componentes principales del átomo son:

• Protón: Se encuentra en el núcleo y posee carga positiva (+).
• Neutrón: Se encuentra en el núcleo y no tiene carga.
• Electrón: Se encuentra en la corteza y solo puede estar en un sitio concreto (orbital).

Definiciones Clave

• Z (Número Atómico): Es el número de protones.
• A (Número Másico): Es la suma del número de protones y neutrones.
• Isótopos: Átomos de un mismo elemento (mismo número atómico, Z) pero diferente número másico (A).

Propiedades Periódicas

Las propiedades periódicas definen el comportamiento de los átomos:

• Potencial de Ionización (PI) o Energía de Ionización: Es la energía que se suministra (energía absorbida) por un átomo neutro y en estado gaseoso para convertirlo en un ion positivo (catión).
• Afinidad Electrónica (AE): Es la energía desprendida por un átomo neutro y en estado gaseoso, al captar un electrón y convertirse en un ion negativo (anión).
• Electronegatividad (EN): Es la tendencia que tiene un átomo unido a otro para atraer hacia sí los electrones del enlace.

El Enlace Químico y Tipos de Compuestos

El enlace es la unión de los átomos entre sí. Existen diferentes tipos de enlaces dependiendo de cómo sea su capa de valencia. Un átomo se une a otro para ser más estable, buscando conseguir la configuración de gas noble.

Tipos de Enlaces

Se distinguen tres tipos principales de enlaces:

1. Enlace Iónico: Unión a través de la atracción electrostática entre iones de diferente signo. Se unen átomos de poca electronegatividad, potencial de ionización y afinidad electrónica (metales) con átomos de mucha electronegatividad, potencial de ionización y afinidad electrónica (no metales).
2. Enlace Metálico: Unión entre átomos con potencial de ionización, electronegatividad y afinidad electrónica bajas.
3. Enlace Covalente: Unión entre átomos con potencial de ionización, electronegatividad y afinidad electrónica altas (generalmente no metales entre sí, o no metal y semimetal).

Ejemplos de Enlaces Covalentes

• Sencillo: Cl-Cl
• Doble: O=O
• Triple: N≡N

La Capa de Valencia es la última capa donde se encuentran los electrones.

Propiedades de los Compuestos según su Enlace

Compuestos Iónicos

Los compuestos iónicos presentan las siguientes características:

• Sólidos cristalinos.
• Puntos de fusión y ebullición altos.
• Solubles en agua (H₂O).
• Son duros pero frágiles.
• Conducen la corriente eléctrica en disolución o fundidos, pero no son conductores en estado sólido.

¿Por qué los Compuestos Iónicos son Frágiles?

Los compuestos iónicos son frágiles porque están compuestos de iones ordenados en una red cristalina. Si se ejerce una fuerza (F) en una parte, los iones de mismo signo quedarían enfrentados y se repelen, provocando la fractura del cristal.

Compuestos Metálicos

Los compuestos metálicos se caracterizan por:

• Sólidos y sólidos cristalinos.
• Puntos de fusión y ebullición altos.
• No son solubles.
• Dúctiles y maleables.
• Conductores térmicos y buena conducción de la corriente eléctrica.
• Presentan el efecto fotoeléctrico.

Compuestos Covalentes

Los compuestos covalentes (moleculares, excepto diamante y grafito) tienen las siguientes propiedades:

• Puntos de fusión y ebullición bajos.
• No son solubles (generalmente en agua).
• No son conductores de la corriente eléctrica.

Estabilidad Electrónica: Excepciones del Cobre y Cromo

La distribución electrónica de elementos como el Cobre (Cu) y el Cromo (Cr) presenta excepciones a las reglas de llenado. Esto se debe a que el semillenado (d⁵) o el llenado completo (d¹⁰) de los orbitales d confiere una mayor estabilidad al átomo, puesto que su energía es inferior. El átomo "gasta" menos energía en esta configuración, lo que la hace más estable que la distribución de mínima energía predicha por la regla de Aufbau simple.