Fundamentos de la Estructura Atómica y Enlaces Químicos: Modelos, Propiedades y Tipos de Unión

Fundamentos de la Estructura Atómica y Enlaces Químicos

Modelos Atómicos Históricos

Teoría Atómica de Dalton

• La materia está formada por partículas extremadamente pequeñas, indivisibles e indestructibles llamadas átomos. (Nota: Este postulado es erróneo según la ciencia moderna).
• Cada elemento químico tiene todos los átomos idénticos, pero distintos a los de otros elementos químicos.
• Los compuestos químicos están formados por la unión de átomos de diferentes elementos, siempre en el mismo tipo y en una proporción fija y simple.

Modelo Atómico de Thomson (Modelo del "Pudín de Pasas")

Thomson descubrió la existencia de las partículas negativas llamadas electrones.

En este modelo, toda la esfera atómica posee carga positiva, y dentro de ella se encuentran las partículas negativas (electrones) dispersas, como las "pepitas de una sandía". (Nota: Este modelo fue posteriormente refutado).

Modelo Atómico de Rutherford (Modelo Planetario)

El experimento clave consistió en lanzar partículas alfa (de tamaño atómico y carga positiva) a gran velocidad contra una lámina de oro muy fina. Se observó que la mayoría de las partículas la atravesaban, pero que algunas se desviaban o rebotaban.

Conclusión: Casi toda la masa del átomo está acumulada en un pequeño volumen central llamado núcleo, y el resto del átomo está prácticamente vacío.

Conceptos Fundamentales y Propiedades Atómicas

Definición de Elemento y Compuesto

• Elemento: Sustancia pura que no puede descomponerse en otras más sencillas por métodos químicos.
• Compuesto: Sustancia pura que puede descomponerse en otras más sencillas (elementos) mediante reacciones químicas.

Número Atómico (Z) y Número Másico (A)

• Número Atómico (Z): Es el número de protones que contiene el núcleo de un átomo. Define la identidad química del elemento.
• Número Másico (A): Es el número total de partículas (protones y neutrones) que se encuentran en el núcleo de un átomo.

Masa Atómica Relativa (u)

Por convenio, la Unidad de Masa Atómica (u) se ha establecido como la doceava parte de la masa de un átomo de Carbono-12.

Configuración Electrónica

La distribución de electrones en los niveles de energía (capas) se rige por la fórmula general $2n^2$ (donde $n$ es el número de la capa).

Capacidad máxima de electrones por capa:

• 1ª Capa (K): 2 electrones
• 2ª Capa (L): 8 electrones
• 3ª Capa (M): 18 electrones
• 4ª Capa (N): 32 electrones

Tendencia del Tamaño Atómico (Radio Atómico)

El volumen de los átomos presenta las siguientes tendencias en la Tabla Periódica:

• En un Periodo (Izquierda a Derecha): El tamaño atómico disminuye.
• En un Grupo (Descender): El tamaño atómico aumenta.

Clasificación y Propiedades de los Enlaces Químicos

Definición de Enlace Químico

Son las fuerzas de atracción que mantienen unidos a los átomos (de igual o distinto elemento) para formar moléculas o estructuras cristalinas.

Tipos de Enlaces

1. Enlace Covalente

• Mecanismo: Consiste en compartir pares de electrones entre los átomos.
• Objetivo: Lograr que los elementos tengan 8 electrones en su última capa (Regla del Octeto).
• Elementos involucrados: Generalmente entre no metales.
• Propiedades: Forman sustancias moleculares o cristalinas covalentes que, típicamente, no conducen la electricidad.

2. Enlace Iónico

• Mecanismo: Consiste en la atracción electrostática entre iones de carga opuesta (cationes y aniones), resultado de la transferencia de electrones.
• Estructura: Forman una red cristalina tridimensional.
• Propiedades de Conductividad: En estado sólido no conducen la electricidad, pero sí lo hacen cuando están fundidos o en disolución acuosa.

3. Enlace Metálico

• Mecanismo: Se produce en los metales. Los átomos metálicos tienden a formar cationes, desprendiendo electrones de su última capa.
• Estructura: Estos electrones forman una nube electrónica (o "mar de electrones") que rodea la red de cationes.
• Propiedades: Son excelentes conductores de la electricidad y el calor.