Química Fundamental: Estructura Atómica, Reacciones y Tabla Periódica

Fundamentos de Química y Estructura de la Materia

Conceptos Atómicos Básicos

• Representación del Átomo: AZX. Z es el número de protones, A es la suma de protones y neutrones.
• Isótopos: Átomos que tienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones.
• Iones:
  • Cuando un átomo pierde electrones, se convierte en un ion positivo (catión).
  • Cuando gana electrones, se convierte en un ion negativo (anión).

Fenómenos Nucleares

• Radiactividad: Proceso que experimentan algunos núcleos atómicos, que les lleva a emitir radiación. Tres tipos principales:
  • Alfa: Partículas formadas por dos protones y dos neutrones.
  • Beta: Formada por electrones de carga negativa y masa pequeña.
  • Gamma: Radiación neutra (electromagnética).
• Fisión Nuclear: Proceso que tiene lugar cuando algunos núcleos de isótopos radiactivos de elementos formados por átomos muy grandes se rompen para dar núcleos de átomos más pequeños.
• Fusión Nuclear: Se produce cuando algunos núcleos de átomos muy pequeños se unen para dar núcleos de átomos mayores.

Clasificación de Sustancias y Elementos

• Sustancias Simples: Un solo tipo de átomos.
• Sustancias Compuestas: Dos o más tipos de átomos.
• Bioelemento: Elemento químico que forma parte de los seres vivos.
• Oligoelemento: Elementos que están en menor proporción en los seres vivos.
• CDR (Cantidad Diaria Recomendada): Cantidad de un nutriente que una persona sana debe ingerir cada día.

Moléculas y Cambios de la Materia

• Molécula: Agrupación de átomos que pueden pertenecer al mismo elemento o a varios diferentes. Es la parte más pequeña de una sustancia que conserva sus propiedades químicas. Una sustancia molecular es un grupo de moléculas.
• Cristal: Forma de materia cuyas partículas presentan una estructura interna bien ordenada que se extiende en las tres direcciones del espacio.
• Cambio Físico: Transformación en la que no varía la naturaleza de la materia. Por ejemplo: cambio de estado.
• Cambio Químico: Transformación en la que varía la naturaleza de la materia. La Teoría de las Colisiones establece que las reacciones químicas se producen cuando las moléculas de los reactivos chocan entre sí y se rompen. Los átomos que se han liberado se reorganizan formando nuevas moléculas.
• Mol de Átomos: Es la cantidad de un elemento químico equivalente a la que representa su masa atómica expresada en gramos. El Número de Avogadro es 6.022 x 10²³.
• Ecuación Química: Es una representación simbólica de una reacción química. En una reacción química, la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Modelos Atómicos y la Tabla Periódica

Evolución de los Modelos Atómicos

• Modelo de Thomson: El átomo debía ser como una gran masa de carga positiva, con electrones insertados en ella. La carga negativa de los electrones compensaba la carga positiva para que el átomo fuera neutro.
• Modelo de Rutherford: El átomo está formado por un núcleo muy pequeño y una corteza. En el núcleo está concentrada toda su carga positiva y casi toda su masa; en la corteza están los electrones girando alrededor del núcleo.
• Modelo de Bohr: Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo solo determinadas órbitas circulares.
• Modelo Atómico Actual: Establecido por Erwin Schrödinger, postula que el electrón se puede encontrar en una cierta región del espacio, denominada orbital (región con la máxima probabilidad de encontrar al electrón).

La Tabla Periódica de los Elementos

• Estructura:
  • Arriba a la derecha: masa atómica (u).
  • En el centro: símbolo.
  • Abajo: nombre.
  • A la izquierda: número atómico.
  • Las filas (horizontales) son Periodos.
  • Las columnas (verticales) son Grupos.
  • Contiene metales, no metales y gases nobles.

Características de los Grupos Principales

• Grupo 1: Metales Alcalinos. Tienen 1 electrón en el último nivel. Deben perder 1 electrón para conseguir una configuración más estable, convirtiéndose en un ion con carga +1.
• Grupo 2: Metales Alcalinotérreos. Tienen 2 electrones en el último nivel. Deben perder 2 electrones para conseguir una configuración más estable, convirtiéndose en un ion con carga +2.
• Grupo 18: Gases Nobles. Tienen 8 electrones en el último nivel (excepto el Helio con 2). No ganan ni pierden electrones, por lo que son los elementos más estables.
• Grupo 17: Halógenos. Tienen 7 electrones en el último nivel. Deben ganar 1 electrón para conseguir la configuración estable, convirtiéndose en un ion de carga -1.
• Grupo 16: Anfígenos o Calcógenos. Tienen 6 electrones en el último nivel. Deben ganar 2 electrones para conseguir una configuración estable, convirtiéndose en un ion con carga -2.
• Grupo 15: Tienen 5 electrones en el último nivel. Tienden a ganar 3 electrones para conseguir una configuración estable, convirtiéndose en un ion con carga -3.
• Grupo 14: Tienen 4 electrones en el último nivel. Pueden ganar o perder 4 electrones para conseguir una configuración estable, formando iones con carga +4 o -4.
• Grupo 13: Tienen 3 electrones en el último nivel. Si los pierden, adquirirán la configuración estable, por lo tanto, tienden a convertirse en iones +3.

Tendencias en la Tabla Periódica

Todos los elementos de los Grupos 1 y 2 son metales. Forman iones con carga +1 y +2, respectivamente. Del Grupo 3 al 12 se denominan Metales de Transición. Del Grupo 13 al 17, el carácter metálico va aumentando a medida que descendemos en el grupo. Así, en el Grupo 13, todos son metales excepto el Boro; en el Grupo 16, todos son no metales excepto el Polonio; y en el Grupo 17, todos son no metales. El Grupo 18 son los Gases Nobles.