Estructura Atómica y Teoría Cuántica
La Teoría de Planck y el Cuanto
La Teoría de Planck definió que un cuanto es la cantidad discreta de energía que un electrón puede absorber o emitir, manifestándose esta energía en forma de luz o calor.
El Modelo Atómico de Bohr
Bohr concluyó que los electrones poseen una determinada cantidad de energía, denominada cuanto. Los electrones se mueven alrededor del núcleo positivo en órbitas definidas, llamadas niveles de energía atómicos.
Si los electrones son excitados energéticamente, absorben y liberan cuantos. Dichos electrones saltan de su estado fundamental para ocupar otros niveles de energía superiores.
Materia
Todos los cuerpos ocupan un lugar en el universo, poseen masa y volumen, y están compuestos por materia y energía.
Composición Fundamental de la Materia
Todo cuerpo está formado por materia, la cual se clasifica en:
- Sustancias Simples: Formadas por átomos y moléculas.
- Sustancias Compuestas: Formadas por átomos y moléculas.
Partículas Subatómicas
El átomo está compuesto por:
- Electrones (e⁻): Son las partículas de menor tamaño, ubicadas por fuera del núcleo.
- Protones (p⁺): Ubicados en el núcleo.
- Neutrones (n⁰): Ubicados en el núcleo.
Los protones y los neutrones se ubican en el núcleo. El signo de las cargas del protón y del electrón son opuestas, y el neutrón posee carga cero, lo que define la neutralidad del átomo.
Representación del Átomo y la Tabla Periódica
Cada átomo tiene un determinado número de protones, simbolizado por el Número Atómico (Z). Cada átomo está determinado por un Número de Masa o Másico (A).
- Protones = Electrones = Z (en un átomo neutro)
- A = Protones + Neutrones
En la Tabla Periódica hay 118 átomos ordenados según su número de protones, representando este número la identidad única del elemento.
Leyes de la Periodicidad
Ley de Mendeleiev
Mendeleiev relacionó las propiedades químicas de los elementos con sus masas atómicas. Al hacerlo, descubrió una repetición periódica de las propiedades cuando se ordenaban los elementos según sus masas atómicas de forma creciente.
“Las propiedades de los elementos son una función periódica de sus masas atómicas.”
Publicó su primera tabla, que tenía 74 elementos ordenados en filas y columnas.
Aporte de Moseley
Moseley descubrió que las propiedades de los elementos se repetían periódicamente en función de su número atómico y no de sus masas atómicas. Este descubrimiento modificó la ley de Mendeleiev:
“Las propiedades de los elementos son una función periódica de su número atómico.”
Desde entonces, los elementos comenzaron a ordenarse según el número atómico.
Uniones Químicas (Enlaces)
Las uniones químicas están dadas según las distribuciones de los electrones en el átomo. Son las interacciones entre los electrones de valencia de dos o más átomos. La unión guarda energía (energía de enlace), la cual es liberada cuando el enlace se rompe.
Regla del Octeto
Al combinarse, los átomos tienden a tener una configuración electrónica que les proporcione una estabilidad similar a la del gas noble más cercano en el número atómico (generalmente, ocho electrones en su capa de valencia).
Representación de Lewis
Lewis estableció una manera de representar las uniones. Este tipo de unión se forma según el número de electrones que los elementos deben ceder, ganar o compartir para llegar a completar el octeto.
1. Unión Iónica
Esta unión se realiza entre átomos de metales y no metales. Hay átomos que ceden electrones y otros que ganan o reciben esos mismos electrones.
- A los que ceden electrones los llamaremos cationes.
- A los que reciben electrones los llamaremos aniones.
Representaciones de Compuestos Iónicos
Las uniones químicas se pueden representar mediante:
- Estructura de Lewis
- Fórmula Mínima
- Fórmula Molecular
- Fórmula Desarrollada
Propiedades de los Compuestos Iónicos
Los compuestos iónicos no forman moléculas, sino estructuras iónicas cristalinas. Sus propiedades incluyen:
- No reflejan la luz (no poseen electrones libres).
- No son duros, ya que al cambiar el orden de los iones se provoca una repulsión que rompe el cristal.
- No conducen electricidad en estado sólido (no poseen electrones móviles), pero cuando se funden sí conducen electricidad porque sus enlaces se rompen y los iones se desplazan con facilidad.
2. Enlaces Covalentes
Es la unión que se produce cuando se combinan dos no metales. En este tipo de unión no hay transferencia de electrones de un átomo a otro, sino que los electrones se comparten mutuamente para alcanzar la cantidad de electrones de valencia que tiene el gas noble más cercano.
Tipos de Enlaces Covalentes
Enlace Covalente Común
Es la unión química en la cual el par electrónico compartido está formado por un electrón proveniente de cada uno de los átomos. La unión puede darse entre átomos iguales o diferentes, y pueden compartir uno o más pares de electrones.
Enlace Covalente Dativo o Coordinado
Es la unión química en la que el par electrónico compartido es aportado por uno solo de los dos átomos que se unen.
Propiedades de los Compuestos Covalentes
Los compuestos que presentan unión covalente tienen una débil atracción intermolecular para formar un sólido. Sus propiedades típicas son:
- Son blandos y dúctiles.
- Tienen bajo punto de fusión y de ebullición.
- No conducen electricidad en su estado.
- Generalmente, no son solubles en agua.
3. Enlaces Metálicos
Es la unión entre metales a través de los electrones de valencia (los que se encuentran en el último nivel de energía del átomo). Debido a su interacción, los metales forman una nube electrónica cargada negativamente.
Propiedades de los Metales
- Tienen brillo.
- Alta conductividad eléctrica y térmica.
- Son resistentes al calor.
- Son maleables.