Propiedades y Organización de los Elementos Químicos en la Tabla Periódica

Fundamentos de la Química: Clasificación y Estructura de los Elementos Químicos

Un elemento químico es el conjunto de todos los átomos que poseen el mismo número atómico.

Clasificación de Elementos Químicos

• Elementos Químicos Naturales: Se denominan así porque se encuentran en la naturaleza.
• Elementos Químicos Artificiales: No se encuentran en la naturaleza; se obtienen mediante procesos de energía nuclear.

Para simplificar su estudio, los científicos los han dividido en dos grandes grupos:

Metales

• Presentan brillo metálico.
• Son muy buenos conductores de la electricidad y el calor.
• Generalmente son sólidos a temperatura ambiente.
• Tienen tendencia a perder electrones, formando iones positivos (cationes).
• Son dúctiles y maleables.

No Metales

• No tienen brillo metálico.
• Son malos conductores de la electricidad y el calor.
• La mayoría son gases a temperatura ambiente.
• Tienen tendencia a ganar electrones, formando iones negativos (aniones).
• Suelen ser rígidos (en estado sólido).

También existen compuestos formados por la combinación de óxidos y metales.

Organización en la Tabla Periódica

Clasificación Periódica de los Elementos

Históricamente, la organización se basaba en:

1. Colocar los elementos en orden creciente de su masa atómica.
2. Agrupar los elementos en función de sus propiedades similares.

En el sistema actual, los elementos están colocados en orden creciente de su número atómico ($Z$).

Grupos y Periodos

La tabla periódica se divide en 18 columnas (grupos) y 7 filas (periodos).

Elementos Más Abundantes en el Universo

Los elementos más abundantes son el Hidrógeno (H) y el Helio (He).

Presencia de Elementos en Materiales Comunes

El material que contiene el elemento:

• Oxígeno (O): Agua ($ ext{H}_2 ext{O}$), óxidos, silicatos, aire.
• Silicio (Si): Sílice ($ ext{SiO}_2$) y silicatos.
• Aluminio (Al): Silicatos y óxidos.
• Hierro (Fe): Óxidos y sulfuros.

Bioelementos

• Bioelementos: Se denominan así a los elementos químicos más abundantes en los seres vivos.
• Oligoelementos: Elementos químicos esenciales presentes en proporción muy pequeña, pero vitales para las funciones biológicas.

Agrupaciones de Átomos y Estructuras

Las agrupaciones de átomos pueden ser:

• Atómicas
• Moleculares
• Iónicas

Unidad Elemental

Es la parte más pequeña que mantiene las propiedades químicas de esa sustancia.

Red Cristalina

Estructura ordenada en el espacio de unidades elementales de sustancias que se repiten de forma periódica.

Sustancias Atómicas

Incluyen los gases nobles, formados por átomos aislados. En los metales puros, los átomos están unidos formando una tupida red cristalina.

Sustancias Moleculares

Su unidad elemental es la molécula. Una molécula es una agrupación fija y estable de átomos que pueden pertenecer al mismo elemento químico o a diferentes.

Sustancias Iónicas

Son grupos de iones (unos con carga positiva y otros negativa) que se ordenan formando un cristal iónico.

Fórmulas Químicas

Una fórmula química expresa la composición cualitativa y cuantitativa que tiene una sustancia pura.

Fórmula de una Sustancia Atómica

Coincide con el símbolo químico del elemento (Ejemplo: Aluminio, $ ext{Al}$).

Fórmula de una Sustancia Molecular

Contendrá:

1. Los símbolos químicos que componen la molécula.
2. Subíndices numéricos que indican la cantidad de cada elemento presente.

Fórmula de Sustancias Iónicas

Generalmente, no tienen una fórmula molecular discreta, sino que se representan por la unidad fórmula que describe la proporción estequiométrica en el cristal.

El Enlace Químico

El enlace químico es la fuerza de atracción que mantiene unidos de forma estable a dos o más átomos.

Este enlace se forma para alcanzar la configuración electrónica de un gas noble, lo cual se logra mediante:

• Cesión: De electrones de un átomo metálico a un elemento no metálico.
• Compartición: De electrones entre átomos.

Tipos de Enlaces Químicos

Enlace Iónico

Unión de dos iones de carga eléctrica opuesta (transferencia de electrones).

Enlace Covalente

Unión de dos átomos que comparten uno o más pares de electrones.

Enlace Metálico

Unión que existe entre los iones metálicos positivos y la nube electrónica (negativa) que los envuelve, permitiendo la conductividad característica de los metales.