Historia de los Elementos y Compuestos: Desde Filósofos a Modelos Atómicos

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Historia de los Elementos y Compuestos

Concepciones Filosóficas Antiguas

  • Tales de Mileto (624-547 a.C.): Consideraba que el elemento único era el agua.
  • Anaximandro (610-546 a.C.): Propuso el apeiron como principio fundamental.
  • Anaxímenes (585-524 a.C.): Creía que el elemento único era el aire.
  • Heráclito de Éfeso (540-470 a.C.): Identificó el fuego como el elemento primordial.
  • Anaxágoras (500-428 a.C.): Sostenía que las cosas son una mezcla de sustancias (semillas).
  • Empédocles (490-430 a.C.): Propuso cuatro elementos: tierra, agua, fuego y aire.
  • Leucipo (460-370 a.C.): Postuló que las cosas están formadas por partículas elementales (átomos) y vacío.
  • Demócrito (460-370 a.C.): Desarrolló la idea de que las partículas fundamentales son indivisibles (átomos).
  • Epicuro de Samos (341-270 a.C.): Afirmó que la realidad estaba formada por átomos y vacío.
  • Aristóteles (384-322 a.C.): Creía que todo está formado por materia que no cambia ni se transforma, tal como fue creada.
  • Lucrecio Caro: Autor del libro Sobre la naturaleza de las cosas, que retoma ideas atomistas.

Primeros Elementos Conocidos y la Alquimia

  • Se conocían aproximadamente 10 elementos desde la antigüedad, incluyendo Au (Oro), Ag (Plata), Fe (Hierro), Pb (Plomo), Cu (Cobre), Sn (Estaño), Hg (Mercurio), C (Carbono), S (Azufre).
  • Filósofos y alquimistas consideraban 4 elementos naturales (tierra, agua, aire, fuego), basándose en la imaginación y la observación, sin experimentación rigurosa.
  • La cualidad de un elemento se definía por estar compuesto por un solo tipo de materia.

Descubrimientos y Definiciones Modernas

  • Hacia 1600 d.C. se descubrieron nuevos elementos como Zn (Zinc), Sb (Antimonio), B (Boro), As (Arsénico), Pt (Platino), P (Fósforo).
  • Robert Boyle (1627-1691): Introduce el término elemento químico.
  • Joseph Priestley (1733-1804): Descubre el O₂ (Oxígeno).
  • Henry Cavendish (1731-1810): Descubre el H₂ (Hidrógeno).
  • Carl Wilhelm Scheele (1742-1786): Descubre el Cl (Cloro) (aunque Priestley también lo aisló).
  • Juan José Elhuyar y Fausto Elhuyar (1783): Descubren el Wolframio (Tungsteno).

Leyes Fundamentales

  • Concepto inicial del Átomo: Indivisible.
  • Joseph Louis Proust (1801): Formula la Ley de la Proporción Definida: "La proporción de los elementos químicos que forman un compuesto se encuentra siempre en la misma proporción".

Modelos Atómicos

  • Modelo Atómico de Dalton:
    • El átomo es la mínima porción de materia.
    • No se puede dividir.
    • Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y demás propiedades.
    • Los diferentes átomos reaccionan entre sí para formar compuestos.
  • Modelo Atómico de Thomson:
    • El átomo es una esfera homogénea de cargas positivas (+) y negativas (-).
    • Conocido como modelo del "pudín de pasas".
    • El átomo es estacionario o estático porque sus electrones no tienen movimiento orbital.
  • Modelo Atómico de Rutherford:
    • Introduce el concepto de núcleo atómico.
    • Hay un núcleo central con carga positiva (+).
    • Los electrones con carga negativa (-) giran alrededor del núcleo.
    • Propone la existencia de una fuerza centrífuga electrostática.
  • Modelo Atómico de Bohr:
    • Basado en la teoría de Rutherford, pero cuantiza las órbitas.
    • Explica los niveles de energía discretos (K=2, L=8, M=18, N=32, O=32, P=18, Q=8 electrones máximos por nivel).

Conceptos Clave de la Estructura Atómica

  • El número de protones marca la diferencia entre cada elemento.
  • Cada elemento tiene un número específico de protones, que es su número atómico (Z).
  • Algunos elementos tienen masa diferente debido a un número distinto de neutrones; son los isótopos.
  • Masas aproximadas de partículas subatómicas:
    • Protón: 1.00728 u.m.a.
    • Electrón: 0.00054 u.m.a.
    • Neutrón: 1.00867 u.m.a.

Valencia y Enlaces Químicos

  • Valencia: Número de electrones que necesita un átomo para completar su capa más externa.
  • Cuando los átomos pierden electrones, se vuelven iones positivos o cationes.
  • Cuando los átomos ganan electrones, se vuelven iones negativos o aniones.
  • Cuando dos átomos comparten electrones, forman un enlace covalente.
  • Cuando un átomo cede electrones a otro, forman un enlace iónico.