Principios Clave de la Geometría Molecular y las Propiedades de la Materia

Geometría Molecular (Teoría RPECV)

La geometría de una molécula se determina por la repulsión entre los pares de electrones de la capa de valencia (RPECV) del átomo central.

• Lineal

  Los pares de electrones enlazantes se disponen lo más separados posible entre sí, formando un ángulo de 180°.

• Piramidal Trigonal (derivada de la Tetraédrica)

  El átomo central tiene cuatro pares de electrones a su alrededor. En esta geometría, hay tres pares enlazantes y uno no enlazante. Dado que los electrones no enlazantes se repelen con mayor intensidad que los enlazantes, la geometría resultante es una pirámide trigonal con ángulos de enlace inferiores a los 109.5° de un tetraedro perfecto.

• Angular

  El átomo central tiene cuatro pares de electrones: dos no enlazantes y dos enlazantes. Como los dos pares no enlazantes ejercen una repulsión mucho mayor que los enlazantes, el ángulo entre estos últimos será considerablemente menor que 109.5°.

Propiedades Periódicas

Radio Atómico

Aumenta en la tabla periódica hacia abajo (al aumentar el período) y hacia la izquierda (al disminuir el grupo).

• Al aumentar el número atómico (Z) en un mismo período, aumenta la carga nuclear efectiva sobre los electrones, atrayéndolos con más fuerza y disminuyendo el radio.
• Al aumentar Z en un mismo grupo, se añaden nuevos niveles de energía, por lo que los electrones de valencia están más lejos del núcleo, resultando en un radio mayor.

Energía de Ionización

Es la energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un átomo en estado gaseoso. Aumenta hacia arriba (menor período) y hacia la derecha (mayor grupo).

• Al descender en un grupo, los electrones de valencia están más lejos y menos atraídos por el núcleo, por lo tanto, se requiere menor energía de ionización.
• Al avanzar en un período, la carga nuclear efectiva es mayor, los electrones están más fuertemente atraídos y se necesita más energía para arrancarlos.

Estructura Atómica y Configuración Electrónica

Ubicación en la Tabla Periódica

• Grupo: Determinado por el número de electrones de valencia.
• Período: Corresponde al último nivel de energía ocupado por los electrones.
• Bloque: Definido por el último tipo de orbital ocupado (s, p, d, f).

Números Cuánticos

• n (Principal): Indica el nivel de energía.
• l (Azimutal): Define la forma del orbital (subnivel).
• m (Magnético): Describe la orientación del orbital en el espacio.
• mₛ (Espín): Indica el sentido de giro del electrón.

Ejemplo de Configuración Electrónica

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰

Química Nuclear

Decaimiento Radioactivo

• Partícula Alfa (α): El núcleo pierde 2 protones y 2 neutrones. El número másico (A) disminuye en 4 y el número atómico (Z) disminuye en 2 (A-4, Z-2).
• Partícula Beta (β⁻): Un neutrón se convierte en un protón, emitiendo un electrón. El número másico (A) no cambia y el número atómico (Z) aumenta en 1 (A, Z+1).

Funcionamiento de un Reactor Nuclear

El reactor genera una gran cantidad de calor mediante reacciones de fisión. Este calor se utiliza para evaporar agua. El vapor a alta presión hace girar unas turbinas, produciendo energía cinética. Esta energía se transfiere a un generador que la convierte en electricidad. Finalmente, el vapor se condensa para volver al estado líquido y reiniciar el ciclo.

Iones y Fuerzas Intermoleculares

Tipos de Iones

• Anión: Átomo o grupo de átomos que ha ganado uno o más electrones, adquiriendo una carga neta negativa (-).
• Catión: Átomo o grupo de átomos que ha perdido uno o más electrones, adquiriendo una carga neta positiva (+).

Fuerzas Intermoleculares

• Enlace de Hidrógeno: Se produce cuando un átomo de hidrógeno, unido covalentemente a un elemento muy electronegativo (F, O, N), es atraído por otro átomo electronegativo (F, O, N) de una molécula vecina.
• Fuerza Dipolo-Dipolo: Ocurre entre moléculas polares, donde las zonas con densidad de carga positiva de una molécula atraen a las zonas con densidad de carga negativa de otra.
• Fuerza Ion-Dipolo: Se establece entre un ion (catión o anión) y una molécula polar.