Fundamentos de Química: Estructura Atómica y Leyes Estequiométricas

Conceptos Fundamentales de Química

Estructura Atómica y Propiedades

• El valor de la masa de un protón es aproximadamente 1 unidad de masa atómica (uma).
• Números cuánticos y sus valores:
  • n (principal): 1, 2, 3... hasta n.
  • l (azimutal): 0, 1, 2...(n-1) para cada n.
  • m (magnético): desde -l hasta +l, incluido el 0, para cada l.
  • s (spin): +1/2 y -1/2 para cada m.

Desarrollo de la Tabla Periódica

• El padre del sistema periódico es Dmitri Mendeléyev, quien basó su ordenación en las masas atómicas.
• El ordenamiento del sistema periódico actual se debe a Henry Moseley, basándose en los números atómicos.
• Contribuciones de Döbereiner y Newlands a la formación del sistema periódico:
  • Döbereiner se basó en la relación entre la masa atómica y el comportamiento químico, agrupando elementos en tríadas (grupos de 3), donde la masa del elemento central era aproximadamente la media de los otros dos.
  • Newlands ordenó los elementos según masas atómicas crecientes, observando que cada octavo elemento presentaba propiedades similares al primero, lo que denominó la ley de las octavas.

Definiciones Clave

• Energía de ionización: Es la energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo en estado gaseoso, convirtiéndolo en un catión.
• Volumen atómico: Es el volumen que ocupa un mol de átomos. Se calcula dividiendo la masa entre la densidad.
• Electroafinidad: Es la energía que se desprende cuando un átomo gaseoso capta un electrón y se convierte en un ion negativo.
• Electronegatividad: Es la tendencia de un átomo para atraer hacia sí el par de electrones de un enlace.
• Valencia iónica: Es el número de electrones que un átomo gana o pierde para formar un ion estable.
• Metal: Elemento que cede fácilmente electrones.
• No metal: Elemento que gana fácilmente electrones.
• Orbital estacionario: Región del espacio donde no se absorbe ni emite energía.
• Número atómico (Z): Número de protones que tiene un átomo, característico para cada elemento.
• Número másico (A): Suma de protones y neutrones que tiene un átomo.
• Isótopos: Átomos de un mismo elemento (mismo número de protones) pero con distinto número de neutrones, lo que resulta en un número másico diferente. Ejemplos en el hidrógeno: protio, deuterio y tritio.

Leyes Ponderales y Volumétricas

Leyes Ponderales (Basadas en Masa)

• Ley de Conservación de la Masa (Lavoisier): La masa no se crea ni se destruye, solo se transforma.
• Ley de las Proporciones Definidas (Proust): Cuando dos o más elementos se combinan para formar un mismo compuesto, lo hacen siempre en proporciones de masa definidas y constantes.
• Ley de las Proporciones Múltiples (Dalton): Las cantidades de un mismo elemento que se combinan con una cantidad fija de otro para formar varios compuestos diferentes, están en relación de números enteros sencillos.
• Ley de Proporciones Recíprocas (Richter): Los pesos de diferentes elementos que se combinan con un mismo elemento dado, son los pesos relativos de aquellos elementos cuando se combinan entre sí, o bien, múltiplos o submúltiplos sencillos de ellos.

Leyes Volumétricas (Basadas en Volumen de Gases)

• Ley de Volúmenes de Combinación (Gay-Lussac): Cuando los gases se combinan, sus volúmenes respectivos guardan una proporción de números enteros sencillos, siempre que estén medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura.

Hipótesis de Avogadro

1. Volúmenes iguales de gases diferentes, sometidos a las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen un número idéntico de partículas.
2. Las últimas partículas de los gases elementales no son átomos, sino agregados de átomos, y reciben el nombre de moléculas.