Fundamentos de Química: Tabla Periódica, Propiedades Atómicas y Enlaces Químicos

La Tabla Periódica y sus Grupos Principales

La tabla periódica organiza los elementos según sus propiedades. A continuación, se detallan algunos de los grupos más relevantes:

• Grupo 1: Alcalinos. A medida que se desciende en este grupo, la densidad tiende a aumentar y los puntos de fusión y ebullición tienden a disminuir.
• Grupo 2: Alcalinotérreos.
• Grupo 13: Boroideos.
• Grupo 14: Carbonoideos.
• Grupo 15: Nitrogenoideos.
• Grupo 16: Anfígenos.
• Grupo 17: Halógenos. La densidad y los puntos de ebullición y fusión aumentan con el número atómico.
• Grupo 18: Gases Nobles. A temperatura ambiente son gases monoatómicos y no tienen tendencia a combinarse con otros átomos para formar compuestos.

Capacidad de Electrones por Subnivel

La capacidad máxima de electrones en los diferentes subniveles se distribuye de la siguiente manera:

• Subnivel S: 2 electrones
• Subnivel P: 6 electrones
• Subnivel D: 10 electrones
• Subnivel F: 14 electrones

Configuración Electrónica y Niveles de Energía

La distribución de los electrones en los diferentes niveles y subniveles energéticos sigue un orden específico:

• 1S
• 2S 2P
• 3S 3P 3D
• 4S 4P 4D 4F
• 5S 5P 5D 5F
• 6S 6P
• 7S

Iones y Propiedades Atómicas

La formación de iones y las propiedades periódicas son fundamentales para entender el comportamiento de los elementos.

Formación de Iones: Cationes y Aniones

• Un catión se forma cuando un átomo pierde uno o más electrones, adquiriendo una carga positiva.
• Un anión se forma cuando un átomo gana uno o más electrones, adquiriendo una carga negativa.

Radio Atómico

El radio atómico es una medida del tamaño de un átomo y varía de forma predecible en la tabla periódica:

• Dentro de un grupo (de arriba a abajo), el radio atómico aumenta conforme crece el número atómico.
• Dentro de un periodo (de izquierda a derecha), el radio atómico disminuye conforme crece el número atómico.

El volumen del átomo está determinado por el volumen de la corteza electrónica y varía de la misma manera que el radio atómico.

Radio Iónico

Cuando un átomo se ioniza, su volumen se modifica:

• Si un átomo pierde electrones, se convierte en un catión y su radio disminuye.
• Si un átomo gana electrones, se convierte en un anión y su radio aumenta.

Carácter Metálico

El carácter metálico de un elemento se relaciona con su tendencia a perder electrones y se define por:

• Cuantos menos electrones de valencia tenga el elemento, mayor será su carácter metálico.
• Cuanto más grande sea el átomo, mayor será su carácter metálico.

El Enlace Químico: Fundamentos y Tipos

El enlace químico es la unión de átomos en una molécula o cristal, gracias a la fuerza de atracción que existe entre ellos. A través de los enlaces químicos, se pueden formar:

• Sustancias químicas elementales: Forman una agrupación discreta de átomos aislados, moléculas o cristales.
• Compuestos químicos: Pueden formar moléculas o redes cristalinas.

Para comprender la formación de enlaces, es crucial tener en cuenta la Regla del Octeto Electrónico: Los átomos de los diferentes elementos químicos tienden a unirse a otros átomos para conseguir tener hasta ocho electrones en su última capa (el llamado octeto), y así alcanzar una mayor estabilidad.

Tipos de Enlaces Químicos

Enlace Iónico

Consiste en la unión de iones de signo opuesto por fuerzas de atracción electrostática. Este tipo de enlace se produce entre un elemento metálico (que cede electrones) y uno no metálico (que gana electrones). El metal se convierte en un catión y el no metal en un anión.

En este tipo de enlace se forman sustancias iónicas, en las cuales hay millones de iones que dan lugar a una estructura continua tridimensional gigante, denominada cristal iónico. Un compuesto iónico se representa simbólicamente mediante una fórmula empírica, que indica la proporción de iones de cada clase en el cristal iónico. Esta proporción está condicionada por el principio de neutralidad de carga.

Las sustancias iónicas tienen las siguientes propiedades:

• Son sólidos a temperatura ambiente y funden a temperaturas muy elevadas.
• Son duros pero frágiles.
• La solubilidad en agua es muy variable.
• Si son solubles, se disuelven en iones, lo que hace que sus disoluciones sean conductoras eléctricas (electrolitos).
• No conducen la electricidad en estado sólido, pero sí fundidos o en disolución.

Enlace Covalente

El enlace covalente se lleva a cabo entre elementos no metálicos. Los elementos no metálicos tienden a ganar electrones para alcanzar la estabilidad. Cuando se unen entre sí, como ambos necesitan electrones, la única forma de lograr la estabilidad es compartiéndolos.

Pueden formar:

• Sustancias moleculares: Todas las moléculas que las forman están unidas entre sí por fuerzas muy débiles llamadas fuerzas intermoleculares.

  Tienen las siguientes propiedades:

  • Puntos bajos de fusión y ebullición.
  • En estado sólido tienen baja densidad.
  • Son solubles en agua y otros disolventes.
  • No son conductores eléctricos.
• Sustancias covalentes atómicas: Sus átomos están unidos mediante enlace covalente, pero no forman moléculas discretas. Forman una estructura continua y ordenada de átomos unidos por enlaces covalentes muy fuertes.

  Las propiedades son:

  • Son sólidos densos y muy duros.
  • Son insolubles en cualquier disolvente.
  • No conducen la electricidad.

Enlace Metálico

El enlace metálico se produce entre átomos de elementos metálicos que expulsan electrones (formando un "mar de electrones" deslocalizados) y adquieren carga positiva (iones metálicos).

Las propiedades de las sustancias con enlace metálico son:

• Brillo metálico.
• Son sólidos o líquidos densos (excepto el mercurio).
• Pueden formar hilos o láminas (son dúctiles y maleables).
• Son insolubles en disolventes comunes.
• Son buenos conductores de la electricidad y el calor.

Las aleaciones son disoluciones en las que uno o varios metales se hallan disueltos en un metal principal.