Principios Clave de Química: Del Punto Triple a la Configuración Electrónica

Estados de la Materia y Procesos Químicos

Diagrama de Fases y el Punto Triple

Un diagrama de fases representa las condiciones de presión y temperatura en las que coexisten los diferentes estados de una sustancia.

• Punto triple: Es el punto único donde coexisten en equilibrio el estado sólido (S), líquido (L) y gaseoso (G) de una sustancia. Por ejemplo, para el agua (H₂O), esto ocurre a 273,16 K y una presión específica.
• Curva de sublimación (S-G): Por debajo del punto triple, no puede existir estado líquido. En esta línea coexisten en equilibrio el sólido y el gas.
• Curva de fusión (S-L): Por encima del punto triple, representa el equilibrio entre el estado sólido y el líquido.
• Curva de ebullición (L-G): A la derecha del punto triple, representa el equilibrio entre el estado líquido y el gaseoso.

Diferencia entre Proceso Físico y Químico

• Proceso físico: Es aquel que no cambia la composición química de ninguna sustancia. Un ejemplo claro es hervir agua, donde el H₂O pasa de líquido a gas, pero sigue siendo H₂O.
• Proceso químico: Es aquel donde ocurren cambios en la estructura interna de la materia. Como resultado, se obtiene una sustancia nueva con propiedades diferentes a las de origen. Un ejemplo es la combustión de una cerilla.

Propiedades Atómicas y Moleculares

Compuestos Químicos

Un compuesto está formado por la combinación de dos o más elementos diferentes de la tabla periódica en proporciones fijas. Ejemplo: el agua (H₂O).

Polaridad y Momento Dipolar

La polaridad en un enlace covalente se da cuando los elementos que lo forman tienen diferente electronegatividad, creando una distribución desigual de la carga electrónica.

El momento dipolar (μ) mide la intensidad de esta separación de cargas. Se calcula como: μ = q · r, donde q es la magnitud de la carga y r es la distancia entre ellas.

Electronegatividad

Es la capacidad que tiene un átomo para atraer hacia sí los electrones de un enlace químico. En la tabla periódica, generalmente aumenta hacia la derecha en un período y hacia arriba en un grupo. El flúor (F) es el elemento más electronegativo.

Energía de Ionización

Es la energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental y formar un ión positivo (catión). Tras el proceso, tanto el ión como el electrón quedan con energía cinética nula.

Afinidad Electrónica

Es la energía que libera un átomo neutro en estado gaseoso cuando captura un electrón para formar un ión negativo (anión).

Estructura y Configuración Electrónica

Isótopos

Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen:

• Mismo número atómico (Z) y, por tanto, mismo número de protones y electrones.
• Distinto número másico (A) y, por tanto, diferente número de neutrones.

Configuración Electrónica

Describe la distribución de los electrones de un átomo en sus diferentes orbitales. En su estado fundamental (la de menor energía), los electrones ocupan primero los orbitales de menor energía disponible.

Regla de Hund

Esta regla se basa en el llenado de orbitales atómicos que poseen igual energía (degenerados). Establece que los electrones se distribuyen ocupando el mayor número de orbitales posible con espines paralelos (desapareados) antes de empezar a aparearse. Una partícula es más estable (tiene menos energía) cuantos más electrones desapareados posea.

Teoría RPECV

La Teoría de Repulsión de Pares Electrónicos de la Capa de Valencia (RPECV) explica la geometría molecular. Sostiene que los pares de electrones de la capa de valencia se repelen entre sí, ya sea que formen parte de enlaces químicos (pares enlazantes) o que no estén compartidos (pares solitarios). En una molécula poliatómica, la repulsión entre estos pares hace que se dispongan en el espacio lo más alejados posible para minimizar dicha repulsión.

El Mol y el Número de Avogadro

El Número de Avogadro es una constante que representa el número de entidades elementales (átomos, moléculas, iones) que existen en un mol de cualquier sustancia.

1 mol = 6,022 x 10²³ partículas

Esta constante es fundamental para relacionar la masa de una sustancia (escala macroscópica) con el número de partículas que la componen (escala microscópica).