Fundamentos de Química: Elementos, Cambios y Enlaces Atómicos

Metales: Propiedades y Características Esenciales

Los metales se sitúan predominantemente a la izquierda, centro y una parte a la derecha en la tabla periódica. Son conocidos por sus propiedades distintivas:

• Poseen brillo metálico característico.
• Son excelentes conductores de la electricidad y el calor.
• La mayoría son sólidos a temperatura ambiente, con la notable excepción del mercurio (Hg).
• Presentan ductilidad (se pueden estirar en hilos) y maleabilidad (se pueden aplanar en láminas).
• Tienden a perder electrones y formar iones positivos (cationes).

No Metales: Diversidad y Comportamiento Químico

Los no metales se encuentran principalmente a la derecha en la tabla periódica. A diferencia de los metales, sus propiedades son muy variadas:

• No tienen brillo metálico.
• Son generalmente malos conductores del calor y la electricidad.
• A temperatura ambiente, pueden presentarse en diferentes estados de agregación:
  • Sólido, como el carbono (C).
  • Líquido, como el bromo (Br).
  • Gaseoso, como el oxígeno (O).
• Tienden a captar electrones y formar iones negativos (aniones).

Dato curioso: El famoso museo Guggenheim de Bilbao está cubierto de planchas de titanio, un metal de transición que, aunque tiene propiedades metálicas, a menudo se menciona en contextos de materiales avanzados.

La atmósfera terrestre está compuesta principalmente de no metales, como el nitrógeno y el oxígeno.

Cambios Físicos y Químicos de la Materia

La materia puede experimentar transformaciones que alteran o no su composición. Distinguimos dos tipos principales de cambios:

Cambio Físico

Un cambio físico es aquel que, al producirse, no altera la composición química de las sustancias que intervienen. La sustancia sigue siendo la misma, aunque su estado o apariencia cambie.

Ejemplo: Cuando el hielo se funde y se transforma en agua líquida, su composición (H₂O) no ha cambiado, solo su estado de agregación.

Cambio Químico

Un cambio químico (o reacción química) es aquel que, al producirse, cambia la composición de las sustancias implicadas, dando lugar a nuevas sustancias con propiedades diferentes.

Ejemplo: Al hornear una masa formada por la mezcla de harina, sal y levadura, se transforma en una nueva sustancia (pan) debido a un cambio químico. El pan horneado tiene un sabor y una textura diferente a la mezcla inicial.

Gases Nobles: Estabilidad y Singularidad

Los gases nobles son un grupo de elementos con características muy particulares:

• Son los únicos elementos que aparecen en la naturaleza en forma de átomos aislados, no formando moléculas estables con otros átomos de su mismo tipo.
• Todos son gases a temperatura ambiente, con puntos de ebullición muy bajos.
• Son extremadamente inertes, es decir, no forman compuestos con otros elementos en condiciones normales debido a su estabilidad electrónica.
• No forman iones.
• Ocupan la última columna (Grupo 18) en la tabla periódica.

La Regla del Octeto: Fundamento de la Estabilidad Atómica

Para alcanzar la estabilidad, los átomos de los elementos tienden a unirse de manera que su última capa electrónica contenga el mismo número de electrones que el gas noble más cercano en la tabla periódica.

La regla del octeto establece que los átomos se unen para adquirir ocho electrones en su capa de valencia. La principal excepción a esta regla son los elementos próximos al helio (como el hidrógeno y el litio), que solo buscan tener dos electrones en su capa más externa para alcanzar la configuración del helio.

Enlaces Químicos: Tipos y Formación

Un enlace químico es la fuerza de unión que se produce entre átomos del mismo elemento o de elementos diferentes, con el objetivo de alcanzar una configuración electrónica más estable. Existen tres tipos principales de enlaces:

• Enlace Covalente
• Enlace Iónico
• Enlace Metálico

Enlace Covalente

El enlace covalente se produce entre átomos no metálicos. En este tipo de unión, los átomos comparten electrones para formar moléculas estables.

Enlace Iónico

El enlace iónico se produce entre átomos de un metal y de un no metal. En este proceso, los átomos del no metal ganan electrones (formando aniones) y los de metal ceden electrones (formando cationes). Los iones resultantes, con cargas opuestas, se atraen eléctricamente formando una red cristalina.

Ejemplo: Los átomos se agrupan formando cristales, como la sal común (NaCl).

Propiedades de los compuestos iónicos:

• Tienen altos puntos de fusión y ebullición, por lo que son sólidos a temperatura ambiente.
• Se disuelven bien en agua.
• En disolución (o fundidos), conducen la electricidad.

Enlace Metálico

El enlace metálico se produce entre átomos de metales. Es el tipo de unión que presentan las sustancias metálicas, donde los electrones de valencia se deslocalizan y forman una "nube" o "mar de electrones" que rodea a los iones metálicos positivos.

Propiedades de los metales (debido al enlace metálico):

• Son sólidos a temperatura ambiente, con la excepción del mercurio.
• Son excelentes conductores de la electricidad y del calor.
• Poseen brillo metálico.