Fundamentos del Enlace Químico y la Tabla Periódica: Propiedades Elementales

Enlace Químico

El enlace químico se forma para buscar estabilidad. En él participan los electrones de valencia, que son aquellos que se encuentran en los niveles más externos de energía de un átomo.

G. N. Lewis propuso una regla fundamental, la regla del octeto, que postula que los átomos tienden a completar su último nivel de energía con ocho electrones para alcanzar una configuración electrónica estable, similar a la de los gases nobles. Posteriormente, se observó que algunos elementos ligeros (como H, Li, Be) no cumplían esta regla, descubriéndose la regla del dueto, donde la estabilidad se alcanza con solo dos electrones en el último nivel.

La Estructura de Lewis es una representación gráfica que muestra el símbolo químico del elemento rodeado por puntos o cruces que indican la cantidad de electrones de valencia que posee.

Mecanismo de Formación de Enlaces

Los átomos pueden formar enlaces mediante diferentes mecanismos para alcanzar la estabilidad:

• Ceder electrones: Algunos átomos tienden a entregar sus electrones de valencia.
• Compartir electrones: Otros átomos comparten electrones para alcanzar una configuración estable.
• Recibir electrones: Ciertos átomos tienden a recibir electrones (o compartirlos) para completar su capa de valencia.

Tipos de Enlaces Químicos

• Enlace Iónico: Es la unión entre un no metal + metal. Se produce por la transferencia completa de electrones, formando iones. Los compuestos iónicos suelen tener puntos de ebullición altos y son buenos conductores de la electricidad cuando están disueltos o fundidos.
• Enlace Covalente: Se forma entre no metal + no metal. Los átomos comparten pares de electrones para alcanzar la estabilidad. Generalmente, los compuestos covalentes no conducen la electricidad.
• Enlace Metálico: Ocurre entre metal + metal. Los electrones de valencia se deslocalizan formando una "nube electrónica" que mantiene unidos a los cationes metálicos. Los metales son buenos conductores de la electricidad y el calor.

Tabla Periódica

La tabla periódica organiza los elementos químicos según sus propiedades. Aproximadamente el 75% de los elementos conocidos son metales.

• Grupos: Son las columnas verticales (del 1 al 18). Los elementos de un mismo grupo poseen características físicas y químicas similares debido a que tienen la misma configuración electrónica en su capa de valencia.
• Períodos: Son las filas horizontales (del 1 al 7). Los elementos de un mismo período tienen el mismo número de niveles de energía ocupados.

Historia de la Clasificación Periódica

Varios científicos contribuyeron al desarrollo de la tabla periódica actual:

• Johann W. Döbereiner: Químico alemán que observó una relación especial entre algunos elementos y sus propiedades, agrupándolos en lo que llamó tríadas. Cada tríada constaba de tres elementos con propiedades similares, donde las propiedades del elemento central eran aproximadamente el promedio de las de los otros dos.
• John Newlands: Químico inglés que, en 1864, ordenó los elementos según sus masas atómicas crecientes. Observó que las propiedades de los elementos parecían repetirse cada ocho elementos, similar a las notas musicales. A esta regularidad la llamó ley de las octavas.
• Julius Lothar Meyer y Dmitri Mendeléyev: Considerados los precursores de la organización actual. De forma independiente, propusieron tablas periódicas basadas en la masa atómica y las propiedades químicas recurrentes. La tabla de Mendeléyev fue especialmente notable por dejar espacios para elementos aún no descubiertos, prediciendo sus propiedades con gran acierto.

Clasificación General de los Elementos

• Metales: Son sólidos a temperatura ambiente (con excepción del mercurio, que es líquido). Presentan brillo característico, son dúctiles (pueden formar hilos) y maleables (pueden formar láminas). Son excelentes conductores de la electricidad y el calor.
• No metales: Pueden encontrarse como sólidos, líquidos o gases a temperatura ambiente. Carecen de brillo metálico y, por lo general, son malos conductores de la electricidad y el calor.
• Metaloides (o Semimetales): Son elementos que se encuentran en la frontera entre los metales y los no metales. Poseen características físicas intermedias (algunos tienen brillo, pero son quebradizos) y propiedades químicas variables. Son considerados semiconductores, lo que les confiere importantes aplicaciones en la industria electrónica.

Propiedades Periódicas

Son propiedades de los elementos que varían de forma predecible a lo largo de la tabla periódica.

Radio Atómico

Se define como la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos idénticos unidos entre sí. En un grupo, el radio atómico aumenta a medida que se desciende (↓), debido al aumento de los niveles de energía. En un período, disminuye de izquierda a derecha (→), ya que aumenta la carga nuclear efectiva atrayendo más fuertemente a los electrones.

Radio Iónico

Corresponde al radio que tiene un átomo después de haber ganado (anión) o perdido (catión) electrones. Los cationes son más pequeños que sus átomos neutros, mientras que los aniones son más grandes. Al igual que el radio atómico, el radio iónico aumenta al descender en un grupo (↓) y generalmente disminuye a lo largo de un período (→) para iones con la misma carga.

Volumen Atómico

Fue una de las primeras propiedades periódicas estudiadas. Esta propiedad se define como el cociente entre la masa molar (masa de un mol de átomos) y la densidad del elemento en estado sólido. Su tendencia periódica es similar a la del radio atómico.

Electronegatividad

Se define como la capacidad relativa que poseen los átomos de un elemento para atraer hacia sí los electrones cuando forman un enlace químico. Esta propiedad fue propuesta por el químico estadounidense Linus Pauling. La electronegatividad generalmente aumenta de izquierda a derecha en un período y disminuye al bajar en un grupo.