Fundamentos de Química: Leyes, Estructura Atómica y Enlaces Químicos

Leyes Fundamentales de la Química

Leyes de Dalton

Las leyes fundamentales de la química, asociadas a los trabajos de Dalton, establecen principios clave sobre la composición y reacción de la materia.

Ley de la Conservación de la Masa

Se establece que no se produce un cambio apreciable en la masa en una reacción química ordinaria.

Ley de la Composición Definida o Constante

Nos dice que un compuesto tiene siempre los mismos elementos en las mismas proporciones en masa.

Ley de las Proporciones Múltiples

Fue crucial para establecer la teoría atómica. Se aplica en aquellas situaciones en que dos elementos forman más de un compuesto.

Estructura Atómica

Partículas Subatómicas

Electrones

Están presentes en todos los átomos, tienen carga negativa (unidad -1) y una masa muy pequeña. Cada átomo contiene un número definido de electrones.

Protones y Neutrones: El Núcleo Atómico (Modelo de Rutherford)

Rutherford demostró que la dispersión era causada por un pequeño núcleo cargado positivamente, situado en el centro del átomo de oro.

• Protón: Tiene carga positiva (+1).
• Neutrón: Tiene carga neutra (0).

Identificación Atómica

Número Atómico (Z)

Todos los átomos de un elemento determinado tienen el mismo número de protones en el núcleo. Esta es la propiedad básica del elemento, denominado número atómico (Z), que es igual al número de protones.

Z = número de protones

Número de Masa (A) e Isótopos

El número de masa (A) de un átomo se representa por el símbolo A y se obtiene sumando el número de protones y el número de neutrones en el núcleo.

A = número de protones + número de neutrones

Isótopos: Átomos que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones.

La Tabla Periódica de los Elementos

Introducción a la Tabla Periódica

Un elemento es una sustancia en la que todos los átomos tienen el mismo número de protones, es decir, el mismo número atómico.

Periodos y Grupos

Las filas horizontales de la tabla periódica se denominan Periodos.

• El primer periodo está constituido por dos elementos: el hidrógeno y el helio.
• El segundo periodo comienza con el litio y finaliza con el neón.

Las columnas verticales son los Grupos.

La tabla periódica es una ordenación de elementos según el número atómico creciente en filas horizontales de una longitud tal que los elementos con propiedades químicas parecidas caen directamente debajo unos de otros en grupos verticales.

Clasificación: Metales y No Metales

Los más de 80 elementos que se encuentran a la izquierda y debajo de una línea divisoria imaginaria en la tabla son metales. Estos tienen conductividad eléctrica elevada.

Los situados por encima y a la derecha de esta "escalera" son los no metales (aproximadamente 18 elementos).

Moléculas e Iones

Moléculas

Dos átomos o más pueden combinarse para formar entre sí una molécula sin carga.

Las sustancias moleculares se representan frecuentemente mediante las fórmulas moleculares.

Ejemplos de moléculas:

• En la molécula de agua (H₂O) hay dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
• En la molécula de amoniaco (NH₃) hay 1 átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno.
• En la molécula de metano (CH₄), un átomo de carbono y 4 de hidrógeno.

Fórmula Estructural

Muestran el modelo de enlace dentro de la molécula, indicando cómo los átomos están conectados.

Iones

Cuando un átomo pierde o gana electrones, se forman partículas cargadas denominadas iones.

• Cationes: Iones con carga positiva (+). Se forman cuando un átomo pierde electrones.
• Aniones: Iones con carga negativa (-). Los átomos no metálicos suelen formar aniones al ganar electrones.

Iones Monoatómicos y Poliátomicos

Los iones examinados hasta el momento son monoatómicos, es decir, proceden de un único átomo a través de la pérdida o ganancia de electrones.

Los poliátomicos contienen más de un átomo.

Compuestos Iónicos y Enlaces Iónicos

En los compuestos iónicos, los iones se mantienen unidos mediante fuerzas eléctricas intensas entre iones de carga opuesta. A esta fuerza se la conoce como enlace iónico.