Fundamentos de los Elementos Químicos y sus Enlaces

Distribución de los Elementos Químicos

Elementos Naturales y Artificiales

Existen 90 elementos naturales. El resto han sido creados en laboratorios de física y reciben el nombre de elementos artificiales. Pocos de ellos se encuentran en estado libre; la mayoría se halla en la naturaleza combinada con otros elementos, formando compuestos.

En la Tierra

El elemento más abundante en el planeta es el hierro, que se encuentra principalmente en el núcleo terrestre. En la corteza terrestre, los más abundantes son el oxígeno y el silicio.

En los Seres Vivos

El 99% de la materia de los seres vivos está constituida por seis elementos principales: oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, calcio y fósforo. El 1% restante corresponde a una gran diversidad de elementos presentes en cantidades muy pequeñas, llamados oligoelementos.

En el Universo

Los elementos más abundantes en el universo son los más ligeros: el hidrógeno y el helio.

La Tabla Periódica: Organización de los Elementos

Durante el siglo XIX, surgieron los primeros intentos de clasificar los elementos. Tanto Dmitri Mendeléyev como Lothar Meyer ordenaron los elementos por orden creciente de su masa atómica, agrupando en columnas (grupos) aquellos que presentaban propiedades químicas parecidas.

Grupos Destacados de la Tabla Periódica

Metales Alcalinos (Grupo 1)

Son los elementos del Grupo 1 (exceptuando el hidrógeno). Se caracterizan por ser metales de baja densidad (algunos incluso menos densos que el agua), blandos y por reaccionar de forma muy energética, incluso con el agua.

Halógenos (Grupo 17)

Son los elementos del Grupo 17. Son muy corrosivos y reaccionan fácilmente con los metales para formar sales.

Gases Nobles (Grupo 18)

Pertenecen al Grupo 18. Son químicamente muy estables (poco reactivos) y raramente se combinan con otros elementos.

Clasificación de los Elementos

Metales

Tienen un aspecto brillante (brillo metálico). Son buenos conductores del calor y de la electricidad (la plata es el mejor conductor). Además, son maleables (pueden formar láminas) y dúctiles (pueden formar hilos).

No Metales

Muchos son gases a temperatura ambiente, como el oxígeno y el nitrógeno. Otros son sólidos con puntos de fusión muy variados, algunos muy elevados como el carbono. Se localizan en la parte superior derecha de la tabla periódica.

Semimetales o Metaloides

Son elementos con características intermedias entre los metales y los no metales, lo que dificulta su clasificación. Algunos, como el silicio o el germanio, son semiconductores y se utilizan para la fabricación de componentes electrónicos.

El Enlace Químico: La Unión de los Átomos

El enlace químico es la fuerza que mantiene unidos a dos o más átomos, ya sean del mismo o de distintos elementos. Los átomos se unen para alcanzar una situación de mayor estabilidad. Los átomos pueden agruparse de dos maneras principales:

• En agrupaciones discretas de un número definido de átomos, llamadas moléculas.
• En agrupaciones ordenadas de millones de átomos, llamadas redes cristalinas o cristales.

Enlace Covalente: Sustancias Moleculares y Atómicas

Los elementos no metálicos se unen entre sí mediante el enlace covalente, donde comparten electrones.

Sustancias formadas por enlace covalente:

• Sustancias moleculares: Formadas por la unión de un número limitado de átomos. Pueden ser:
  • De un mismo elemento: oxígeno (O₂), cloro (Cl₂), ozono (O₃), nitrógeno (N₂).
  • De distintos elementos: agua (H₂O), metano (CH₄), amoniaco (NH₃).
• Sustancias atómicas (redes cristalinas covalentes): Formadas por un número indefinido de átomos unidos en una red tridimensional. Pueden ser:
  • De un mismo elemento: carbono en sus formas de diamante y grafito.
  • De distintos elementos: sílice (SiO₂), componente principal de la arena.

Enlace Iónico: Transferencia de Electrones

Se produce entre un metal y un no metal mediante el enlace iónico. El átomo del metal, que tiene pocos electrones de valencia, los cede al no metal. Al perder electrones, queda con carga positiva y se convierte en un ion positivo o catión. El átomo del no metal, que tiene muchos electrones de valencia, acepta los electrones cedidos por el metal. Al ganar electrones, queda con carga negativa y se convierte en un ion negativo o anión.

Enlace Metálico: El Mar de Electrones

Los átomos de un metal se unen entre sí mediante el enlace metálico. En este tipo de enlace, los átomos metálicos comparten todos sus electrones de valencia, los cuales se mueven libremente por toda la estructura formando una "nube" o "mar de electrones" que mantiene unidos a los cationes metálicos.