ELEMENTOS QUÍMICOS
Definición:
Los elementos químicos son sustancias puras formadas por una sola clase de átomos. La unidad básica es el átomo y en algunos casos la molécula de elemento
Representación gráfica:
Se representan mediante los símbolos químicos, que constan de una o dos letras. La primera letra siempre será escrita con mayúscula y, si es que hay, la segunda letra siempre será escrita con minúscula. Ej: Na, K, Fe, Cu, etc. El origen de estos símbolos provine de otros idiomas (latín, griego), lugares, o personas importantes.
Clasificación:
Estos elementos químicos están ordenados en la llamada tabla períodica, donde entregan algunos datos mas acerca de estos elementos. En la tabla períodica, las filas (horizontales) son llamadas períodos, los cuales son siete en total y indican la cantidad de niveles atómicos que tienen cada elemento. Las columnas son 18 y los grupos (verticales) son 16, los cuales están agrupados en dos familias: A y B. Los elementos tienen distintos colores: azul, verde, y amarillo indican que son metálicos; rosado y lila indican que son no metálicos y blanco indican que son nuevos y no se saben aún sus características.
Los elementos metálicos tiene propiedades como: tienden a dar electrones, son buenos conductores de electricidad, tienen brillo metálico, tienen un patrón de color gris (Exceptuando el cobre y el oro) y generalmente son sólidos a temperatura ambiente. En cambio, los no metálicos, tiene características como: Tienden a recibir electrones, son malos conductores, con opacos, no tienen un patrón de color, y generalmente son gaseosos a temperatura ambiente.
En la tabla períodica los elementos tienen dos números fundamentales que son número atómico y el número másico. El número atómico (Z) corresponde a la cantidad de protones que tiene el átomo del elemento, y el número másico (A) corresponde a la cantidad de protones y neutrones que tiene el átomo del elemento.
Otro número que no siempre se agrega es el de carga eléctrica. Este número se considera cuando hablamos de un ión. Un ión es átomo que ha perdido o ganado electrones, lo que quiere decir que ya no es eléctricamente neutro. Si gana electrones es llamado anión y queda con carga negativa. Si pierde electrones, se llama catión y queda con carga positiva. Arriba se pone el número de electrones ganados o perdidos y el signo + ó - dependiendo de su carga eléctrica.
Características:
Con estos datos se puede sacar entonces:
- Número de protones: gracias al número atómico
- Número de neutrones: restando el número másico con el número atómico
- Número de electrones: es igual al número de protones a menos de que no sea eléctricamente neutro. Al tener carga negativa, se suman los electrones ganados, y viceversa.
- Número de niveles atómicos: tomando en cuenta los electrones por si es un anión
- Carga eléctrica: dependiendo de si no tiene signo, de si es positivo (+) o negativo (-)
- Característica metálica: dependiendo del color que tiene, si es que es metálico, no metálico o nuevo.
NOTA: la masa de un electrón es aproximadamente, 0.00055 u.m.a, la del protón, 1 u.m.a y la del neutrón también es 1 u.m.a. Por eso, la masa del electrón no es considerada.
Comparación de elementos según su características
Isoelectrónicos: son elementos de igual número de electrones. Esto se da en iones
Isotópicos: son elementos iguales en tipo pero distintos en masa. Esto se debe a la cantidad de neutrones
Isóbaros: son elementos distintos en tipos pero iguales en masa. Esto se debe al número de protones y neutrones
COMPUESTOS QUÍMICOS
Definición:
Los compuestos químicos son sustancias puras formadas por la combinación de dos o más elementos distintos, en proporciones definidas. La unidad básica es la molécula de compuesto.
Representación gráfica:
Se representan gráficamente a través de una fórmula química que consta de letras y números. Las letras son los símbolos de los elementos químicos presentes en el compuesto y los números son llamados subíndices e indican cuántos átomos del elemento hay en una molécula. Ej: H2O señala que están presente el H (hidrógeno) y el O (oxígeno), sólo que en una molécula de H2O hay dos átomos de H. Cuando no se coloca el subíndice se da por entendido que hay sólo un átomo. Otro ejemplo puede ser H2CO3, que es un ácido carbónico compuesto por H, C y O, en las proporciones 2:1:3. Así, en una molécula de ácido carbónico habrán siempre dos átomos de H, 1 de C y 3 de O.
Clasificación:
Se pueden clasificar de distintas maneras: por su naturaleza química, por número de elementos distintos y por función química.
La naturaleza química se refiere a a si son compuestos orgánicos o inorgánicos. Orgánicos se llaman a los compuestos que tienen carbono en el principio de su fórmula química y que, generalmente, también contienen hidrógeno. Por ejemplo: CH4, C6H12O6. Inorgánicos se llama a los que no tienen carbono o lo tienen en medio de la fórmula química. Por ejemplo: H2O, Na2CO3.
Por número de elementos se ha definido una clasificación de compuestos también; si tienen dos elementos, son llamados binarios (Ej: CH4, CO2, H2O, NH3). Si tienen tres elementos, son llamados terciarios (Ej: NaOH, C6H12O6, H2SO4). Por último, si tienen cuatro elementos son nombrados como cuaternarios [Ej: NaHCO3, Mg(OH)Cl]
Por último, tienen otra clasificación que es por función química. Aquí es donde aparecen las llamadas familias, que son clasificaciones según sus propiedades físicas y químicas. Algunas de ellas son:
- Óxidos: Tienen O al final de la fórmula. Se les conocen con el nombre de anhídridos también. Cuando tienen un átomo de O, se les llama monóxidos, cuando tienen dos átomos de O, se les llama dióxidos, cuando tienen tres, trióxidos, y así. Ej: CO2, MgO
- Hídridos: Compuestos con elemento común H. Terminan con las palabras "hídrido". Ej: Ácido Clorhídrico (HCl), Ácido Sulfhídrico (H2S)
- Haluros: son sales que mezclan un elemento metal y un no metal. Siempre va a ser binario. Terminan en "uro". Ej: Cloruro de sodio (NaCl), Cloruro de plata (AgCl), Yoduro de potasio (KI) Tetracloruro de carbono (CCl4)
- Hidróxidos: son los que tienen un elemento metal y el grupo hidroxilo (OH), como por ejemplo, el Hidróxido de sodio (NaOH), el Hidróxido de calcio [Ca(OH)2], Hidróxido de aluminio (Al(OH)3)
- Oxiácidos: son compuestos ternarios, comienzan con H y terminan con O. Por ejemplo: H2SO4 (Ácido sulfúrico), H2CO3 (Ácido carbónico), H3PO4 (Ácido fosfórico)
- Oxisales: son compuestos ternarios, comienzan con un metal, luego con un no metal y termina con O. Tenemos como ejemplos: NaNO3, AgNO3, Al2(SO4)3, CaCO3, NaHCO3
- Alcoholes: son compuestos orgánicos que terminan con el grupo hidroxilo (OH). Ejemplos: CH3OH (Metanol) CH3CH2OH (Etanol)
- Ácidos carboxílicos: son lo que tienen en grupo carboxilo (COOH). En algunas veces en ves de encontrar eso, podremos encontrar CO2H, como en el caso del ácido acético (CH3CO2H)
ESTRUCTURA MOLECULAR
Antecedentes históricos:
Entre el siglo IV y V a.c, en Grecia, Leucipo y Demócrito daban sus referencias acerca de qué era el átomo. Ellos decían que "la materia está formada por diminutas partículas invisibles", las cuales serían del mismo tipo, pero de distintos tamaños y formas. Sin embargo, era algo muy vago y ambiguo.
Tiempo después, en 1661, Robert Boyle dice la primera verdad científica con respecto a los átomos, refiriéndose específicamente a los elementos. Así, también, da lo que se acerca a la primera teoría atómica, sin embargo, está basada en la especulación, por lo que no es totalmente válida. Boyle decía que "Los elementos son indescomponibles químicamente", que "los elementos están constituídos por átomos, las cuales son estructuras indivisibles químicamente"
Sin embargo, en 1805 nace la primera teroría atómica, formulada por Jhon Dalton. Formuló cuatro postulados que dicen:
1) "La materia está formada por átomos pequeños e indivisibles químicamente"
2) "Los átomos de un elemento son iguales en tamaño, peso y propiedades" (No todo tienen igual peso en realidad)
3) "Los átomos de elementos diferentes son distintos en tamaño, peso y propiedades" (Pueden tener igual peso)
4) "Los elementos, cuando reaccionan químicamente, lo hacen siempre en proporciones en peso definidas y constantes"
A pesar de creer que el átomo era la división más pequeña de la naturaleza, en 1897, Joseph Thomson declara que "la materia es de naturaleza eléctrica. Él átomos debe tener partículas con carga negativa y también partículas de carga positiva. Sin embargo, el átomo es neutro eléctricamente". En resumen, Thomson fue el primero en identificar las partículas subatómicas. Por último, hizo el primer modelo atómico, que se basaba en que era "un fluido esférico de carga positiva uniforme en cuyo interior se encuentran los electrones"
Luego, en el año 1911, Ernest Rutherford descartó el modelo de Thomson para dar paso a uno que duró muy poco a pesar de estar ya bastante cerca de la realidad. Este fue el llamado "modelo nuclear o planetario". Lo planteó a base de un experimento que hizo llamado disperción alfa, donde con rayos alfa atravesó una lámina de oro. Como casi ningún rayo se desvió, concluyó que el átomo es prácticamente espacio vacío. Sin embargo, hubo algunos que sí se desviaron. Esto se lo atribuyó a una zona muy pequeña, compacta, de gran masa y con carga positiva llamada núcleo atómico. Este descubrimiento permitió definir los conceptos de número atómico y número másico.
Sin embargo, el tercer modelo atómico y actual es el llamado modelo cuántico propuesto por Niels Bohr en 1927. Más bien, fue una modificación que se hizo al modelo anterior con respecto a los electrones. Éstos ya no girarían desordenadamente en órbitas planetarias, sino en los que llamó "niveles de energía". Cada nivel aceptaría un máximo de electrones y entre más electrones tenga el átomo, más niveles de energía tendrá también. En el nivel 1 acepta tan solo dos electrones, en el nivel 2 acepta ocho, en el nivel 3 acepta diesciocho, en el nivel 4, treinta y dos, y así sucesivamente. Además, este modelo, como dice su nombre, está basado en ecuaciones. Bohr dice que el comportamiento de los electrones puede ser analizado con cuatro números cuánticos: el nivel, el subnivel, la orientación y el giro.
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