Explorando la Estructura Atómica y los Enlaces Químicos Fundamentales

Modelos Atómicos y Partículas Subatómicas

Modelo Atómico de Thomson: El Pudín de Pasas

Thomson partió de la base de que la materia era eléctricamente neutra y densa. Supuso que los átomos estaban formados por una masa cargada positivamente y en su interior había pequeñas partículas de carga negativa, los electrones. La carga positiva de la masa del átomo coincidía con la carga negativa de sus electrones. Este modelo explicaba la electrización por frotamiento.

Un átomo puede perder o ganar electrones; si los gana, adquiere carga negativa, y si los pierde, positiva. Los cuerpos de distinto signo se atraen porque la materia tiende a recuperar su neutralidad natural; los cuerpos que tienen electricidad del mismo tipo se repelen.

El Protón: Descubrimiento y Características

Una vez encontrado el electrón, los científicos intentaron buscar en el átomo una partícula similar, pero con carga positiva. Trabajaron con tubos de descarga y se detectaron unos rayos que viajaban en el sentido opuesto. Para observarlos, se perforó la placa que hacía de cátodo y se observó que el haz de luz atravesaba sus orificios. A estos rayos se los denominó rayos canales.

Thomson estudió estos rayos y encontró que la partícula que los formaba era distinta según el gas que hubiese en el interior del tubo. Se tardaron varios años en aceptar que esa partícula fuese la unidad de carga positiva. Rutherford la consideró una partícula elemental y la llamó protón.

El Neutrón: La Partícula Sin Carga

Si los átomos estuviesen formados solo por protones y electrones, su masa debería coincidir con la masa de los protones, ya que los electrones tienen una masa despreciable. Al medir la masa de los átomos, se encontró que era casi el doble de la que corresponde a los protones. Rutherford predijo que en los átomos debía existir una partícula de masa similar al protón y sin carga eléctrica. A esta partícula la denominó neutrón, y debía encontrarse en el núcleo.

Modelo Atómico de Rutherford: El Núcleo Atómico

Rutherford pensó que el átomo debía tener su carga positiva concentrada en una parte muy pequeña de sí mismo; solo así se explica que las partículas alfa que chocan contra la lámina salgan rebotadas. En el núcleo está concentrada casi toda su carga positiva y casi toda su masa. Alrededor del núcleo están los electrones girando.

Modelo Atómico de Bohr y sus Postulados

1. Los átomos están formados por un núcleo donde se encuentran los protones, y electrones girando, describiendo ciertas órbitas circulares y estables. Cuando el electrón gira en una de estas órbitas, no emite energía.
2. No todas las órbitas están permitidas. Para un electrón, solo se permiten las órbitas cuyo radio cumple r = a * n².
3. En cada órbita, el electrón tiene una energía cuyo valor viene determinado por la expresión E = -b/n² (donde a y b son constantes propias de cada elemento). n es un número que toma valores 1, 2, 3... Como solo puede tomar valores enteros y varía de unidad en unidad, se le llama número cuántico principal.

Tipos de Enlaces Químicos

Enlace Iónico: Características y Propiedades

Se forma cuando se combinan átomos que alcanzan la configuración del gas noble perdiendo electrones y átomos que alcanzan la configuración del gas noble ganando electrones.

Propiedades de los compuestos iónicos:

1. Sólidos a temperatura ambiente: Su elevado punto de fusión está relacionado con la estabilidad de la red cristalina iónica.
2. Duros y frágiles: La dureza es la resistencia al rayado. La fragilidad es la resistencia a los golpes.
3. No conducen la electricidad en estado sólido: Pero sí cuando están fundidos o en disolución.
4. Solubles en agua: Y todos insolubles en disolventes no polares.

Enlace Covalente: Compartiendo Electrones

Se forma cuando se combinan entre sí átomos que tienen tendencia a alcanzar la configuración del gas noble ganando electrones. Comparten los electrones de su nivel de valencia.

Tipos y propiedades de los compuestos covalentes:

1. Cristales atómicos covalentes:
   • Son sólidos a temperatura ambiente y tienen un elevado punto de ebullición.
   • Son duros y frágiles; para rayar, hay que romper la red cristalina.
   • Son malos conductores de la corriente eléctrica.
2. Sustancias moleculares:
   • Pueden ser sólidas, líquidas y gases a temperatura ambiente.
   • Tienen puntos de fusión y ebullición bajos.
   • Las sustancias moleculares sólidas son blandas y resistentes a los golpes.
   • No conducen la corriente eléctrica, ya que no tienen electrones libres.
   • Son solubles en sustancias que tengan similares fuerzas intermoleculares.

Enlace Metálico: El Mar de Electrones

Se forma cuando se combinan entre sí átomos que tienen tendencia a alcanzar la configuración del gas noble perdiendo electrones.

Propiedades de los metales:

1. A temperatura ambiente son sólidos con una estructura interna cristalina y un punto de fusión alto.
2. Son buenas conductoras de calor y electricidad.
3. Son dúctiles y maleables.
4. Se pueden rayar y deformar por golpes.