Fundamentos de Química: Modelos Atómicos, Iones y Enlaces Químicos Esenciales

Modelos Atómicos y Estructura Fundamental de la Materia

Evolución de los Modelos Atómicos

• A. Modelo Atómico de Dalton (Principios del Siglo XIX)

  Propuso que el átomo es la partícula más pequeña e indivisible de la materia.

• B. Modelo Atómico de Thomson (Finales del Siglo XIX)

  Estableció que la materia es eléctricamente neutra y que se habían descubierto partículas elementales (electrones). Su modelo, conocido como el "pudín de pasas", sugería que los electrones estaban incrustados en una esfera de carga positiva.

• C. Modelo Atómico de Rutherford (Principios del Siglo XX)

  Se basó en el descubrimiento de la radiactividad. A través de su experimento de la lámina de oro, concluyó que el átomo posee un núcleo central pequeño y denso con carga positiva, alrededor del cual giran los electrones en un gran espacio vacío.

• D. Modelo Atómico de Bohr (1913)

  Justificó los espectros atómicos mediante tres postulados clave:

  1. El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas estables sin emitir energía radiante.
  2. Los electrones solo pueden moverse en determinadas órbitas permitidas, cada una con una energía específica.
  3. Cuando un electrón pasa de una órbita a otra, lo hace emitiendo o absorbiendo una cantidad discreta de energía (cuanto).

• E. Modelo de la Mecánica Cuántica (Mediados del Siglo XX)

  Este modelo, más complejo y probabilístico, incorpora principios fundamentales:

  1. Dualidad Onda-Corpúsculo de la Luz: La luz se desplaza como una onda, pero al interactuar (chocar), se comporta como un corpúsculo (fotón).
  2. Principio de Incertidumbre de Heisenberg: No es posible conocer simultáneamente y con precisión la posición y el momento (velocidad) de una partícula subatómica como el electrón.
  3. Concepto de Orbital: Un orbital es la zona del espacio alrededor del núcleo donde existe la máxima probabilidad de encontrar un electrón.

Iones y Números Atómicos

• Iones: Partículas Cargadas

  Un ion es una partícula que procede de un átomo que ha ganado o ha perdido electrones. Generalmente, se pierden o ganan los electrones de la última capa de valencia.

  • Catión: Átomo que ha perdido electrones y, por lo tanto, tiene una carga neta positiva.
  • Anión: Átomo que ha ganado electrones y, por lo tanto, tiene una carga neta negativa.

• Número Másico (A) y Masa Atómica

  El Número Másico (A) es la suma del número de protones y el número de neutrones que tiene un átomo en su núcleo. (Nota: El número atómico es Z, que representa el número de protones).

  La Masa Atómica de un elemento es el promedio ponderado de las masas de sus isótopos, considerando la abundancia natural de cada uno.

Enlaces Químicos: Fuerzas de Unión Molecular

Los enlaces químicos son las fuerzas que mantienen unidos a dos o más elementos para formar una molécula o un compuesto.

Tipos de Enlaces Químicos y Sus Propiedades

• 1. Enlace Iónico

  Se forma por la unión de un metal con un no metal, donde hay una transferencia completa de electrones, formando iones con cargas opuestas que se atraen electrostáticamente.

  Propiedades de los Compuestos Iónicos:

  • Son sólidos a temperatura ambiente y forman redes cristalinas.
  • Presentan puntos de ebullición y de fusión altos.
  • Son duros y frágiles.
  • No conducen la corriente eléctrica en estado sólido, pero sí cuando están fundidos o disueltos en agua.

• 2. Enlace Covalente

  Se da entre no metales, donde los átomos comparten uno o más pares de electrones para alcanzar una configuración electrónica estable, generalmente cumpliendo la regla del octeto (ocho electrones en su capa de valencia, excepto el hidrógeno que busca dos).

  El átomo central en una molécula covalente suele ser el menos electronegativo, exceptuando el hidrógeno.

  Tipos de Enlaces Covalentes:

  • Apolares: Se forman entre átomos con electronegatividades muy similares o idénticas (ej. O₂, Cl₂), resultando en una distribución simétrica de la carga y sin momento dipolar neto.
  • Polares: Se forman entre átomos con diferencias significativas de electronegatividad (ej. H₂O, HCl), lo que genera una distribución asimétrica de la carga y un momento dipolar resultante.

  Propiedades de los Compuestos Covalentes:

  • Pueden ser sólidos, líquidos o gases a temperatura ambiente.
  • Generalmente, no se disuelven bien en agua (son hidrofóbicos), excepto los compuestos covalentes polares como el amoníaco (NH₃) o el cloroformo (CHCl₃).
  • Presentan bajos puntos de ebullición y fusión en comparación con los iónicos.
  • No conducen la corriente eléctrica en ningún estado.

• 3. Enlace Metálico

  Se establece entre metales. Los átomos metálicos pierden sus electrones de valencia, que se deslocalizan y forman una "nube" o "mar de electrones" que rodea a los iones metálicos positivos, manteniéndolos unidos.

  Propiedades de los Compuestos Metálicos:

  • La mayoría son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio (Hg), que es líquido.
  • Son insolubles en agua.
  • Son excelentes conductores de la electricidad y el calor, debido a la movilidad de los electrones deslocalizados.
  • Son dúctiles (se pueden estirar en hilos) y maleables (se pueden laminar).
  • Presentan brillo metálico.