Fundamentos de Química: Elementos, Compuestos y Estructuras Atómicas
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Conceptos Fundamentales de Química
Elementos y Compuestos
Un elemento químico es un conjunto de átomos de la misma clase. Las sustancias simples, por ejemplo, la plata, están formadas por átomos de un solo elemento.
Un compuesto es una sustancia formada por átomos diferentes. Cada compuesto presenta siempre la misma composición. El óxido de plata es un compuesto.
Metales y No Metales: Propiedades Distintivas
Metales
Los metales conducen bien el calor y la electricidad, presentan temperaturas de fusión y de ebullición diversas, aunque generalmente elevadas. A temperatura ambiente, suelen ser sólidos, dúctiles y duros.
No Metales
Los no metales no conducen bien el calor ni la electricidad, presentan temperaturas de fusión y ebullición bajas y, a temperatura ambiente, suelen ser gases, líquidos o sólidos blandos.
El Sistema Periódico Moderno
El sistema periódico moderno consiste en la organización de elementos químicos colocados en orden creciente de número atómico. Los elementos se sitúan en una tabla con:
- 18 filas verticales, llamadas grupos o familias.
- 7 filas horizontales, llamadas periodos.
Los elementos que se encuentran en el mismo grupo presentan propiedades químicas semejantes.
Iones Monoatómicos: Cationes y Aniones
Los iones monoatómicos son átomos con carga eléctrica neta. Pueden ser de dos tipos: positivos o cationes y negativos o aniones.
Cationes Monoatómicos
Los cationes monoatómicos son átomos que han perdido electrones y se han transformado en iones con carga positiva.
Aniones Monoatómicos
Los aniones monoatómicos son átomos que han captado electrones y se han transformado en iones con carga negativa.
La Regla del Octeto
La regla del octeto establece que, cuando los átomos se unen, tienden a organizar sus capas electrónicas externas ganando, perdiendo o compartiendo electrones hasta adquirir la estructura electrónica de un gas noble.
Moléculas
Las moléculas son agrupaciones estables de un número fijo de átomos, generalmente pequeño. Si los átomos son iguales, forman sustancias simples; si son diferentes, forman compuestos.
Cristales: Estructuras Ordenadas de Átomos e Iones
Los cristales son agrupaciones estables de un número muy grande y variable de átomos o iones, perfectamente ordenados en el espacio.
Cristales Iónicos
Son estructuras formadas por cationes metálicos y aniones no metálicos. La causa de la unión es la atracción eléctrica entre los cationes y los aniones, conocida como enlace iónico. Sus propiedades son:
- Sólidos con altos puntos de fusión y ebullición.
- No conducen la corriente en estado sólido, pero sí fundidos o en disolución.
- Son solubles en agua.
- Son duros (difíciles de rayar).
Cristales Covalentes
Son estructuras formadas por átomos no metálicos que forman redes tridimensionales. La causa de la unión es que los átomos comparten electrones con los átomos próximos, lo que se denomina enlace covalente. Sus propiedades son:
- Sólidos a temperatura ambiente.
- Temperaturas de fusión y ebullición altas.
- Muy duros.
- No conducen el calor ni la electricidad porque no tienen electrones libres.
- No son solubles en agua.
Cristales Metálicos
Son estructuras formadas por átomos metálicos ordenados. Los átomos ceden electrones a la red formando iones positivos. La causa de la unión es la atracción eléctrica entre los iones metálicos positivos y la nube de electrones, conocida como enlace metálico. Sus propiedades son:
- Son buenos conductores del calor y la electricidad, incluso fundidos, porque sus átomos tienen electrones libres.
- Son dúctiles y maleables.
- Algunos metales denominados nobles (oro, platino) no se oxidan frente al oxígeno del aire.
Fórmula de una Sustancia Química
La fórmula de una sustancia química está formada por los símbolos de los elementos que la componen, junto a unos subíndices que indican el número de átomos de la molécula o la proporción de iones o átomos en el caso de los cristales.
Número de Oxidación
El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo ganaría, perdería o compartiría al formar un compuesto. Los metales presentan números de oxidación positivos. Los no metales pueden presentar números de oxidación negativos o positivos.