Modelos Atómicos
Demócrito decía que la materia estaba formada por pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos. Entre los átomos había vacío. Aristóteles era partidario de la teoría de los 4 elementos, según la cual toda la materia estaría formada por aire, agua, tierra y fuego. Esta teoría fue aceptada durante años por los alquimistas (los primeros químicos), quienes buscaban la piedra filosofal.
En 1808, John Dalton recupera la teoría de Demócrito y considera que los átomos eran los constituyentes últimos de la materia, que se combinaban para formar compuestos. En 1897, con experimentos realizados de conducción de electricidad por gases, se descubrió la partícula de carga negativa: el electrón.
J.J. Thomson propone el primer modelo atómico: los electrones se encontraban incrustados en una nube de carga positiva. La carga positiva de la nube compensaba la negativa de los electrones, siendo el átomo neutro. E. Rutherford, en 1911, realiza un experimento con el que se trataba de comprobar la validez del modelo de Thomson. Partículas alfa, procedentes de material radiactivo, se aceleran y se hacen incidir sobre una lámina de oro muy fina. Tras atravesar la lámina, las partículas chocan contra una pantalla recubierta interiormente de sulfuro de zinc, produciendo un chispazo. Así era posible ver si las partículas sufrían alguna desviación.
Estructura de la Corteza
Los electrones del átomo se distribuyen en órbitas o capas alrededor del núcleo. Las distintas órbitas se identifican por un número entero, n, llamado número cuántico principal. Las reglas para distribuir electrones en capas son:
- Las capas se llenan por orden.
- No se puede llenar un nivel superior sin llenar el inferior.
- El número máximo de electrones en cada capa es:
- n=1: 2
- n=2: 8
- n=3: 18
- n=4: 32
La capa de valencia es la capa más externa.
Conceptos Clave
- Núcleo:
- Protones: número atómico Z (+)
- Neutrones: nucleones, número másico A
- Corteza:
- Electrones (-) mismo número que protones
Núcleo del Átomo
Tiene dimensiones muy reducidas. En el núcleo radica la masa del átomo. Tiene partículas (protones y neutrones (nucleones)). El número total de nucleones viene dado por el número másico A. Los nucleones están unidos por la fuerza nuclear. El número de protones es lo que distingue a un elemento de otro. El número atómico Z dice el número de protones y el número de casilla en el Sistema Periódico.
Corteza del Átomo
Los electrones orbitan en torno al núcleo. Los electrones (-) son atraídos por el núcleo (+). El número de electrones coincide con el de protones, por eso los átomos no tienen carga eléctrica.
Los elementos distintos se diferencian en que tienen distinto número de protones (Z). Los isótopos son átomos que tienen el mismo número de protones y distinto número de neutrones. Los isótopos radiactivos liberan energía al desintegrarse.
Formación de Iones
Al quitar un electrón, el átomo queda con carga (+) porque hay un protón más en el núcleo que electrones en la corteza. El átomo ya no es eléctricamente neutro, tiene carga, es un ion. Los iones positivos se denominan cationes. Un átomo puede captar un electrón, al haber un electrón de más queda cargado negativamente, es un ion negativo denominado anión. El proceso de obtener cationes (+) no puede hacerse añadiendo protones en el núcleo. Los nucleones están muy unidos y el proceso de arrancar o introducir uno en el núcleo implica poner en juego una cantidad enorme de energía (reacción nuclear).
Masa de los Átomos
Los átomos son muy pequeños y su masa pequeñísima, por eso tenemos que utilizar para medir la masa la unidad de masa atómica (u.m.a.).
Enlace Químico
Es la tendencia de cualquier elemento químico a adquirir la configuración de gas noble en su capa de valencia, es decir, que en su última capa los electrones están distribuidos como en el caso de los gases nobles.
Enlace Iónico
El proceso consiste en la transferencia de electrones entre los átomos (uno da 1 electrón y el otro lo coge) formándose iones de distinto signo que se atraen. Este proceso lo hacen millones de átomos a la vez, se formarán millones de iones positivos y negativos que se atraen mutuamente formando una estructura integrada por un número elevado de iones dispuestos de forma ordenada (red iónica/cristal). Este enlace tiene lugar entre átomos de electronegatividad muy distinta, entre metales y no metales. Propiedades: sólidos cristalinos, tienen puntos de fusión y ebullición elevados, el enlace es fuerte, solubles en agua.
Enlace Covalente
Si los átomos son electronegativos (no metales), ninguno cede electrones. Una manera de adquirir la configuración de gas noble en su última capa es permanecer juntos con el fin de compartir electrones. El proceso fundamental es compartir electrones, característico entre átomos de electronegatividad alta (no metales). Cuando los átomos se unen con este enlace se forman las moléculas. Propiedades: son gases o líquidos, puntos de fusión y ebullición bajos, son poco solubles en agua.
Enlace Metálico
Es el que mantiene unidos los átomos de metales. Mediante la estructura del enlace metálico se puede dar explicación a propiedades más características como su conductividad, ductilidad y maleabilidad. Podemos describirlo como una disposición muy ordenada y compacta de iones positivos del metal entre los cuales se distribuyen los electrones perdidos por cada átomo a modo de ”nube electrónica”. Los electrones circulan libremente entre los cationes, no están ligados a los núcleos, son compartidos. Propiedades: sólidos a temperatura ambiente de densidad elevada, temperaturas de fusión/ebullición altas, conductores buenos de calor y electricidad, ductilidad y maleabilidad.