Átomos: Los Componentes Fundamentales de la Materia

Desde la antigua Grecia, se consideró al átomo como la parte más pequeña e indivisible de la materia. A partir del siglo XIX, los científicos han profundizado en el conocimiento del átomo, dando lugar a la teoría atómica.

Teoría Atómica de Dalton

La primera teoría atómica moderna fue propuesta por John Dalton, quien postuló lo siguiente:

• La materia está constituida por partículas muy pequeñas llamadas átomos.
• Los átomos son indivisibles y no se pueden descomponer en las reacciones químicas.
• Los átomos de un mismo elemento químico son iguales entre sí.
• Los átomos de elementos químicos diferentes son distintos entre sí.
• Los átomos de los elementos se unen entre sí para formar compuestos mediante una relación sencilla.

Descubrimiento de las Partículas Subatómicas

Posteriormente, se descubrió que los átomos están formados por partículas aún más pequeñas. J. Thomson demostró la existencia de electrones, partículas de masa muy pequeña y carga eléctrica negativa presentes en los gases. Goldstein observó la existencia de protones, partículas con carga positiva en el átomo. Estos descubrimientos demostraron que el átomo no era indivisible, sino que estaba constituido por partículas subatómicas.

Estructura Atómica y Partículas Constituyentes

Modelo Atómico de Thomson

Thomson propuso un modelo en el que el átomo consistía en una esfera con cargas positivas mezcladas con las negativas, siendo igual el número de ambas cargas.

Modelo Atómico de Rutherford

Rutherford realizó un experimento crucial: bombardeó una lámina muy fina de oro con partículas alfa. Observó que algunas partículas se desviaban ligeramente y muy pocas rebotaban. Estos resultados sugirieron que el átomo estaba prácticamente vacío, con un núcleo muy pequeño.

• El núcleo está en el centro del átomo y concentra la carga positiva y toda su masa. Contiene protones (con carga igual al electrón, pero de signo contrario) y neutrones (eléctricamente neutros y de masa similar al protón).
• La corteza ocupa todo el volumen atómico y en ella se encuentran los electrones girando en órbitas circulares.

Número Atómico, Número Másico, Isótopos y Masa Atómica

El núcleo del átomo se caracteriza por:

• Número atómico (Z): Indica el número de orden de cada elemento en la tabla periódica. Representa el número de protones en el núcleo, que coincide con el número de electrones en la corteza (el átomo es eléctricamente neutro).
• Número másico (A): Expresa el número de protones y neutrones en el núcleo. La suma de protones y neutrones se conoce como nucleones. Si N es el número de neutrones, se cumple: A = Z + N.
• Isótopos: Son átomos de un mismo elemento con el mismo número atómico pero diferente número másico. Tienen el mismo número de protones, pero difieren en el número de neutrones y, por tanto, en su masa atómica.
• Masa atómica: Es la expresión de la cantidad de materia de un átomo. Se ha establecido que la unidad de masa atómica (u) es la doceava parte de la masa del isótopo de carbono 12. Ejemplo: 1u = 1/12 masa de ¹²₆C. Si un átomo tiene varios isótopos, la masa atómica es el valor promedio de las masas de los mismos.

Corteza Atómica

Los electrones en la corteza atómica se distribuyen en capas o niveles energéticos. Cada capa puede albergar un máximo de 2n² electrones, siendo n el número de la capa. Así, la primera capa (n=1) puede contener 2 electrones, la segunda 8, la tercera 18, etc. Los gases nobles tienen su última capa completa. Los demás elementos tienen su última capa incompleta, y el número de electrones en ella se conoce como electrones de valencia. Los átomos tienden a completar su última capa como los gases nobles, ganando o perdiendo electrones. Los átomos que han ganado o perdido electrones se denominan iones. Los metales ceden electrones, convirtiéndose en iones positivos o cationes, y los no metales los ganan, transformándose en iones negativos o aniones.

Clasificación de los Elementos Químicos

Los elementos químicos se definen como sustancias puras constituidas por átomos iguales. Se representan mediante símbolos. Se conocen más de 103 elementos, ordenados en la tabla periódica o sistema periódico de los elementos químicos en orden creciente de sus números atómicos.

Grupos o Familias

Son el conjunto de elementos que aparecen en cada una de las 18 columnas. Los elementos de una misma familia, como los alcalinos y los halógenos, tienen el mismo número de electrones de valencia, lo que les confiere propiedades químicas análogas.

Periodos

Son siete conjuntos de elementos que se disponen horizontalmente en la tabla periódica.

Metales

Se encuentran a la izquierda de la tabla periódica. Se caracterizan por tener un color característico y brillo metálico, ser buenos conductores del calor y la electricidad, y ser dúctiles y maleables. Se distinguen los metales ligeros y los metales de transición.

No Metales

Se caracterizan por no tener brillo y ser malos conductores del calor y la electricidad. Están a la derecha de la tabla periódica. Dentro de los no metales se encuentran los gases nobles.

Enlaces Químicos

Los átomos se unen entre sí para formar moléculas. Las sustancias formadas por moléculas iguales constituyen los compuestos químicos. La fuerza con que se mantienen unidos los átomos que forman las moléculas de un compuesto químico se llama enlace químico. Cuando dos átomos se unen mediante un enlace químico, lo hacen para estabilizar su última capa o nivel energético. La capa de valencia se completa para la mayoría de los elementos con 8 electrones, excepto para el hidrógeno (H) y el helio (He) que lo hacen con 2, y el litio (Li) y el berilio (Be) que lo hacen con 2. Los enlaces químicos más importantes son el iónico, el covalente y el metálico.

Enlace Iónico

Es la unión que tiene lugar entre átomos que ceden electrones y átomos que los captan. Se da entre metales y no metales por transferencia de electrones. Las moléculas iónicas se disponen ordenadamente en el espacio formando redes cristalinas o cristales.

Propiedades de los Compuestos Iónicos

(Pendiente de completar en el documento original)