Estructura Atómica y Química Fundamental: Partículas, Modelos, Enlaces y la Tabla Periódica

Fundamentos de la Estructura Atómica

Las partículas subatómicas que componen el átomo son:

• Los neutrones tienen masa y no poseen carga.
• Los protones y electrones tienen la misma magnitud de carga, pero de signo contrario (positivo y negativo, respectivamente).

Definiciones Numéricas del Átomo

Número Atómico (Z)

Es el número de protones que tienen los átomos en el núcleo.

Número Másico (A)

Es la suma del número de protones y el número de neutrones (A = nº prot. + nº neutr.).

El número de neutrones se calcula restando el número atómico al número másico (nº neutrones = A - Z).

Evolución Histórica de los Modelos Atómicos

La comprensión de la estructura atómica ha evolucionado a través de diversos modelos científicos:

1. Dalton (1803)
2. Thomson (1904)
3. Rutherford (1911)
4. Bohr (1913)
5. Schrödinger (1926)
6. Chadwick (1933)

Conceptos Clave: Iones, Isótopos y Sustancias

Iones e Isótopos

• Los iones con carga positiva se denominan cationes.
• Los iones con carga negativa se denominan aniones.
• Un isótopo es un átomo de un mismo elemento que varía en su número de neutrones.

Clasificación de Sustancias Puras

• Elemento Químico: Sustancia pura que tiene todos sus átomos del mismo tipo.
• Compuesto: Sustancia pura formada por átomos de distintos elementos (ejemplo: H₂O).
• Molécula: Agrupación estable que se forma cuando se unen átomos de distintos o iguales elementos (ejemplo: O₂ o H₂O).

Teorías Fundamentales de la Materia

Modelo Corpuscular vs. Teoría Atómica

El modelo corpuscular no logra explicar los cambios químicos, solo los cambios físicos, ni tampoco la existencia de elementos y compuestos.

La Teoría Atómica explica los cambios químicos y físicos de la materia. Se basa en la existencia de unas partículas más pequeñas (átomos y moléculas) que se mueven chocando entre sí, provocando reacciones químicas siempre que tengan energía y orientación suficientes.

Postulados de la Teoría Atómica

1. La materia está formada por átomos invariables e indivisibles de masa y volumen diminutivos.
2. Existen tantos tipos de átomos como de elementos químicos (reflejados en la Tabla Periódica).
3. Cada tipo de átomo tiene sus propiedades físicas y químicas características.
4. En función de sus propiedades químicas, los átomos pueden establecer enlaces químicos entre ellos y formar agrupaciones estables (como redes atómicas o moléculas).

Clasificación de Enlaces Químicos

Los enlaces determinan la forma en que los átomos se agrupan, dando lugar a diferentes estructuras:

• Covalentes: Se forman entre no metal + no metal. Resultan en redes cristalinas covalentes.
• Iónicos: Se forman entre metal + no metal. Resultan en redes cristalinas iónicas.
• Metálicos: Se forman entre metal + metal. Resultan en redes cristalinas metálicas.

Reacciones Químicas y Conceptos de Masa

Tipos de Reacciones

Las reacciones químicas se clasifican según la forma en que los reactivos se transforman en productos:

• Síntesis: A + B → AB
• Descomposición: AB → A + B
• Sustitución: AB + C → AC + B

Moléculas y Compuestos

• Cuando se unen átomos del mismo número atómico se forman moléculas simples (ejemplo: Fe₂).
• Cuando se unen dos o más átomos de distintos elementos mediante un enlace químico, se forman compuestos.

Conceptos de Masa

• La masa de una molécula se mide en Unidades de Masa Atómica (UMA).
• La masa molecular es la suma de todas las masas de los elementos que forman el compuesto.
• La masa atómica es la media de las masas de los isótopos de un elemento químico.

La Tabla Periódica: Organización y Propiedades

La Tabla Periódica ordena todos los elementos químicos naturales por orden creciente del número atómico (Z) y clasifica sus propiedades y características físicas.

Estructura

• Contiene 7 filas, denominadas periodos. Los elementos de un mismo periodo tienen el mismo número de capas electrónicas en la corteza.
• Contiene 18 columnas, denominadas grupos. Los elementos de un mismo grupo contienen elementos químicos con propiedades químicas semejantes en su última capa de valencia.

Ajuste Estequiométrico de Reacciones

Se considera que una reacción química está ajustada cuando tiene el mismo número de átomos de cada elemento tanto en los reactantes como en los productos.

Los coeficientes estequiométricos son los números que aparecen delante de las fórmulas químicas para ajustar la reacción y cumplir con la Ley de Conservación de la Masa.