Química Básica: Partículas, Modelos Atómicos y Tipos de Enlaces

Partículas Subatómicas Fundamentales

• Electrón: Partícula con carga negativa, descubierta en 1897 por Joseph John Thomson.
• Protón: Partícula con carga positiva, descubierta en 1919 por Ernest Rutherford.
• Neutrón: Partícula con carga neutra, descubierta en 1932 por James Chadwick.

Modelos Atómicos Históricos

La comprensión de la estructura atómica ha evolucionado a través de diferentes modelos:

• Modelo de Dalton (1808): Propuso que el átomo es una esfera indivisible e indestructible.
• Modelo de Thomson (1904 - "Pudín de pasas"): Sugirió que el átomo es una esfera compacta de carga positiva con electrones incrustados.
• Modelo de Rutherford (1911 - Modelo planetario): Postuló que los electrones giran alrededor de un pequeño núcleo central.

Estructura General del Átomo

Los átomos son eléctricamente neutros, lo que significa que están formados por un número igual de protones y electrones, y por un cierto número de neutrones.

Conceptos Clave en la Estructura Atómica

• Número Atómico (Z): Representa el número de protones que tiene un átomo. Este número define la identidad de un elemento químico.
• Número Másico (A): Es la suma de protones y neutrones en el núcleo de un átomo. El número másico es una aproximación de la masa del átomo.
• Ion: Se forma cuando un átomo gana o pierde electrones.
  • Si un átomo pierde electrones, se convierte en un catión (ion con carga positiva).
  • Si un átomo gana electrones, se convierte en un anión (ion con carga negativa).
• Isótopos: Son átomos del mismo elemento químico (mismo número atómico Z) que difieren en su número másico (A), es decir, tienen diferente número de neutrones y, por lo tanto, diferente masa.

Configuración Electrónica

La configuración electrónica describe cómo se distribuyen los electrones en los diferentes niveles y subniveles de energía alrededor del núcleo de un átomo.

• Niveles de Energía (Capas):
  • K: 1s
  • L: 2s 2p
  • M: 3s 3p 3d
  • N: 4s 4p 4d 4f
  • O: 5s 5p 5d 5f
  • P: 6s 6p 6d
  • Q: 7s 7p
• Capacidad Máxima de Electrones por Subnivel:
  • Subnivel s: 2 electrones
  • Subnivel p: 6 electrones
  • Subnivel d: 10 electrones
  • Subnivel f: 14 electrones
• Capacidad Máxima de Electrones por Nivel (Capa):
  • Capa K: 2 electrones
  • Capa L: 8 electrones
  • Capa M: 18 electrones
  • Capa N: 32 electrones

Clasificación de la Materia

Elemento Químico

Un elemento es una sustancia pura que no puede descomponerse en otras más simples por procedimientos físicos o químicos, ya que está formada por un solo tipo de átomo.

Compuesto Químico

Un compuesto químico es una sustancia pura que puede descomponerse en otras más simples por procedimientos químicos, ya que está formada por dos o más tipos de átomos diferentes unidos químicamente.

Propiedades de Metales y No Metales

Metales

Los metales presentan las siguientes características:

• Brillo metálico.
• Son buenos conductores de electricidad y calor.
• Son dúctiles (se pueden estirar en hilos) y maleables (se pueden laminar).
• Generalmente tienen densidad alta.
• Poseen elevados puntos de ebullición y fusión.
• Son duros.
• Tienden a combinarse con los no metales.
• Se oxidan (pierden electrones).

No Metales

Los no metales se caracterizan por:

• Apariencia mate (sin brillo metálico).
• Son aislantes de electricidad y calor.
• Son frágiles y poco deformables.
• Generalmente tienen densidad baja.
• Poseen bajos puntos de ebullición y fusión.
• Casi todos son blandos (excepto el diamante).
• Se combinan tanto con metales como con otros no metales.
• No se oxidan fácilmente (tienden a ganar electrones o compartir).

Ley Periódica de los Elementos

La Ley Periódica establece que las propiedades de los elementos químicos varían periódicamente al disponerlos en orden creciente de sus números atómicos.

Tipos de Enlaces Químicos

Enlace Iónico

El enlace iónico es la unión entre iones de signo contrario que se forman cuando los átomos de un elemento metálico ceden electrones a los átomos de un elemento no metálico.

Propiedades de los Compuestos Iónicos:

• Son sólidos cristalinos.
• No son deformables y son bastante frágiles.
• Presentan elevados puntos de ebullición y fusión.
• Son bastante solubles en agua.

Enlace Covalente

El enlace covalente es la unión entre átomos que comparten uno o varios pares de electrones para dar lugar a una molécula.

Propiedades de los Compuestos Covalentes:

• Pueden presentarse en los tres estados de agregación (sólido, líquido, gaseoso). En estado sólido, suelen ser blandos.
• Su solubilidad en agua es baja, pero son solubles en disolventes orgánicos.

Enlace Metálico

El enlace metálico es la unión entre los átomos de un metal que, convertidos en cationes, comparten los electrones cedidos en una "nube" electrónica deslocalizada.

Propiedades de los Metales (debido al enlace metálico):

• Tienen una red tridimensional de iones positivos (cationes) inmersos en un "mar" de electrones deslocalizados.
• Los electrones son compartidos por todos los átomos de la estructura, lo que explica su alta conductividad.