Principios de Química: Átomos, Isótopos y Orbitales

Estructura Atómica y Distribución Electrónica

Cada elemento comienza a llenar sus capas electrónicas una vez que la anterior está completa.

Modelo de Bohr

A cada capa de electrones se le asocian ciertas propiedades químicas. Los electrones se van llenando en orden, incluyendo sus subcapas, las cuales se repiten periódicamente para explicar dichas propiedades. Este modelo se extiende hasta la capa 7.

Diagrama de Moeller

Las alteraciones que ocurren al llenar los niveles energéticos se deben a que, cuando hay muchos electrones, estos se repelen entre sí, modificando su energía. Si las subcapas en las que terminan dos elementos son similares, los elementos tendrán propiedades químicas muy parecidas.

Relación entre partículas subatómicas

Las propiedades químicas están regidas por el número de electrones, los cuales están determinados por el número de protones. Son los protones los que definen qué elemento es cada átomo:

• Si se altera el número de protones, se altera el de electrones y obtenemos un elemento químico distinto.
• El número de neutrones no afecta al número de electrones ni cambia las propiedades químicas; sin embargo, al tener aproximadamente la misma masa que un protón, altera el peso del átomo y, por lo tanto, sus propiedades físicas.

Fórmulas fundamentales

• Z (Número atómico): número de protones.
• A (Número másico): número de protones + número de neutrones.
• Número de neutrones: A - Z.
• Relación: Z + neutrones = A.

Isótopos

Dos elementos que tengan el mismo número de protones y distinto número de neutrones se denominan isótopos, ocupando el mismo lugar en la tabla periódica.

• Propiedades: Poseen las mismas propiedades químicas pero distintas propiedades físicas.
• Representación: Cada elemento se representa por su símbolo, donde Z es el número de protones y A es la suma de protones y neutrones.
• Peso atómico medio: Es el valor promedio de la mezcla de todos los isótopos presentes en la naturaleza, lo que explica por qué este valor suele incluir decimales. Fórmula: x = (A · %) / 100.

Configuración Electrónica e Iones

Las reacciones químicas ocurren siempre con los últimos electrones, de modo que el átomo busque completar su última capa (terminando en s² p⁶). Esto se logra ganando, compartiendo o perdiendo electrones:

• Metales (terminados en S y D): tienden a perder electrones.
• No metales (terminados en P): tienden a ganar electrones.
• Gases nobles: poseen una terminación s² p⁶, por lo que no necesitan ganar ni perder electrones; son átomos aislados.

Ejemplo (Cloro, Z=17): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵. Para completar la capa p⁶, gana un electrón convirtiéndose en el ion Cl⁻.

Resumen de conceptos: Z = número atómico = protones = electrones. A = número másico = número atómico + neutrones.