Conceptos Fundamentales de Química: Propiedades Atómicas y Enlaces
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Propiedades Periódicas y Enlaces Químicos
Organización de la Tabla Periódica
La tabla periódica organiza los elementos químicos según sus propiedades y estructura atómica.
Períodos
Los **períodos** (1-7) son las filas horizontales. Dentro de un mismo período, los electrones se encuentran en el mismo nivel energético y cada elemento tiene un **electrón diferenciador**.
Grupos
Los **grupos** (18) son las columnas verticales. Los elementos de un mismo grupo tienen **propiedades químicas similares** y poseen los mismos **electrones de valencia**.
Propiedades Periódicas Fundamentales
Carga Nuclear Efectiva (Z*)
La **carga nuclear efectiva (Z*)** es la carga real del núcleo que experimenta un electrón, igual al número de protones (Z) menos el efecto de apantallamiento (Z* = Z - a). El **apantallamiento** es el efecto que tienen los electrones que se encuentran entre el núcleo y el electrón diferenciador, reduciendo la atracción nuclear sobre este último.
Radio Atómico
El **radio atómico** depende de si el átomo se encuentra aislado o formando enlaces. El radio disminuye al aumentar la fuerza de atracción electrostática entre el núcleo y los electrones.
- Aniones: Son mayores que el átomo neutro. Al tener más electrones que carga positiva, los electrones se expanden para evitar repulsiones entre ellos, por lo que el radio aumenta.
- Cationes: Son menores que el átomo neutro. Al tener menos electrones, los que quedan son atraídos más fuertemente por el núcleo.
Energía de Ionización (EI)
La **Energía de Ionización (EI)** es la mínima energía necesaria para que un átomo neutro de un elemento en estado gaseoso y fundamental ceda un electrón de su nivel más externo y dé lugar a un catión. Se requiere más energía cuando la estructura electrónica es más estable.
Afinidad Electrónica (AE)
La **Afinidad Electrónica (AE)** es la energía que desprende un átomo neutro gaseoso y en estado fundamental al captar un electrón. Los elementos con mayor AE son los **halógenos** (buscan captar electrones para adquirir una estructura estable), mientras que los de menor AE son los **alcalinos**, **alcalinotérreos** y **nitrogenoideos**.
Electronegatividad
La **Electronegatividad** es la tendencia que tienen los átomos de los elementos químicos a atraer los electrones del enlace que forman con otros átomos. El elemento más electronegativo es el **Flúor (F)** y el menos electronegativo es el **Cesio (Cs)**. Los gases nobles no suelen tener valores de electronegatividad definidos.
Carácter Metálico
El **carácter metálico** clasifica los elementos en:
- Metales: Poseen baja Energía de Ionización (EI), baja Afinidad Electrónica (AE) y baja electronegatividad.
- Semimetales
- No Metales
Carácter Oxidante
Un elemento tiene **carácter oxidante** si, al reaccionar con otro, provoca que este aumente su carga positiva o disminuya su carga negativa, quitándole electrones. El elemento que capta los electrones se **reduce** y **oxida** al otro elemento.
Número de Oxidación
El **número de oxidación** es un concepto que indica la capacidad de los átomos para adquirir la estructura electrónica de un gas noble.
Entalpía
La **Entalpía** es la energía que interviene en una reacción química a presión constante.
Enlace Químico
El **enlace químico** se refiere a las fuerzas responsables de la unión estable entre iones, átomos o moléculas que forman las sustancias. Los **electrones de valencia** son los que determinan el tipo de enlace.
Tipos de Enlace
- Iónico: Entre iones.
- Covalente: Entre átomos.
- Metálico: Entre cationes y un mar de electrones deslocalizados.
- Fuerzas Intermoleculares: Entre moléculas.
Enlace Iónico
El **enlace iónico** es la unión que resulta de las fuerzas electrostáticas entre cationes y aniones, formando un compuesto constituido por una **red cristalina**.
Conceptos Clave del Enlace Iónico
Cristal Iónico
Un **cristal iónico** debe ser muy compacto (presentar un empaquetamiento eficiente) y eléctricamente neutro.
Número de Coordinación
El **número de coordinación** es el número de átomos de un determinado signo que rodean a otro de signo contrario en la red cristalina.
Energía Reticular (U)
La **Energía Reticular (U)** determina la estabilidad de un cristal iónico y se define como la energía que interviene en el proceso de formación de un cristal iónico a partir de sus correspondientes iones en estado gaseoso.
Energía entre dos cargas
La energía potencial entre dos cargas se calcula como: Ep = k * ((Q+ * Q-) / r)