Una fórmula química se compone de símbolos y subíndices. Los símbolos representan los elementos que forman el compuesto químico, y los subíndices indican la cantidad de átomos presentes de cada elemento en el compuesto. Por ejemplo, una molécula correspondiente a la fórmula de H2SO4 posee dos átomos de hidrógeno, un átomo de azufre y cuatro átomos de oxígeno.
El Átomo
Un átomo es el componente principal y más pequeño de la materia. Está formado por diferentes partículas cargadas eléctricamente: los electrones, los protones y los neutrones. Los electrones tienen carga negativa, los protones carga positiva y los neutrones son neutros (sin carga). Todos ellos contribuyen a la masa y al peso del átomo.
En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.
Núcleo del Átomo
Es la parte central del átomo. Aquí se encuentran:
- Protones:
- Están en el núcleo del átomo.
- Tienen carga eléctrica positiva.
- Se simbolizan como P+.
- Tienen una masa significativa.
- Neutrones:
- Se encuentran en el núcleo del átomo.
- No tienen carga eléctrica.
- Se simbolizan como n.
- Tienen una masa muy similar a la de los protones.
- Son los responsables de mantener unidos los protones en el núcleo.
Todos los átomos de un elemento químico tienen el mismo número de protones en el núcleo. Este número se conoce como número atómico (Z). La suma de protones y neutrones de un átomo se llama número másico (A). La relación es: A = P+ + n.
Corteza del Átomo
Es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones con carga negativa.
- Electrones:
- Se encuentran en la corteza del átomo.
- Giran alrededor del núcleo a gran velocidad.
- Tienen carga eléctrica negativa.
- Se simbolizan como e-.
- Su masa es muy pequeña en relación a la de las otras subpartículas.
Los electrones se ordenan en distintos niveles de energía o capas, numerados del 1 (el más interno) al 7 (el más externo). A su vez, cada nivel tiene sus electrones repartidos en distintos subniveles, que pueden ser de 4 tipos: s (1 orbital, 2 electrones), p (3 orbitales, 6 electrones), d (5 orbitales, 10 electrones) y f (7 orbitales, 14 electrones). La configuración electrónica en la corteza de un átomo es la distribución de sus electrones en los distintos niveles y orbitales.
Los átomos son eléctricamente neutros debido a que tienen igual número de protones que de electrones. El número atómico también coincide con el número de electrones.
Moléculas
Las moléculas son estructuras formadas por la unión de dos o más átomos de un mismo elemento o de elementos diferentes. Los átomos individualmente son inestables, por eso tienden a unirse entre ellos. La unión se realiza a través de interacciones llamadas enlaces. Las propiedades de las sustancias dependen de la naturaleza de los enlaces que unan sus átomos.
Existen varios tipos de enlaces:
- Enlace iónico: Se produce por atracción electrostática entre iones de cargas opuestas (+ y -).
- Enlace covalente: Los átomos comparten electrones.
- Enlace covalente coordinado: El par de electrones es aportado solamente por uno de los átomos.
- Enlace metálico: Los electrones de valencia son comunes a todos los átomos, formando una nube de electrones.
También existen fuerzas intermoleculares como los puentes de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals, que unen moléculas entre sí y son más débiles que los enlaces entre átomos.
Tipos de Enlaces Covalentes
- Covalente polar: Uno de los átomos atrae con más fuerza los electrones compartidos.
- Covalente no polar o apolar: Los átomos unidos son iguales y ninguno atrae los electrones con más fuerza.
Los enlaces se representan mediante trazos entre los átomos. Por ejemplo, -C-C para un enlace simple carbono-carbono, o C=C para un enlace doble.
La Tabla Periódica
La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos conforme a sus propiedades y características.
Características de los Elementos
- Metales: Conducen la corriente eléctrica y el calor, son maleables y, a temperatura ambiente, son sólidos (excepto Hg, Ga, Cs y F2). Al combinarse con no metales, ceden electrones y adquieren cargas positivas (cationes).
- Metaloides: Tienen propiedades intermedias entre metales y no metales.
- No metales: Son malos conductores del calor y la electricidad, suelen ser biatómicos. Reciben electrones al combinarse con los metales, adquiriendo cargas negativas (aniones).
- Gases nobles: No reaccionan con otros elementos químicos, son inertes.
Las columnas verticales de la tabla periódica se conocen como grupos. Todos los elementos de un grupo tienen la misma valencia atómica y propiedades similares. Las filas horizontales se llaman periodos. Los elementos de un mismo periodo tienen propiedades diferentes, pero masas similares.
Iones
Si un átomo gana o pierde electrones, se transforma en un ión.
- Anión: Ión con carga eléctrica negativa (exceso de electrones). Se nombran con la terminación -uro (ej. H– ión hidruro, F– ión fluoruro).
- Aniones poliatómicos: Se consideran provenientes de otras moléculas por pérdida de iones hidrógeno. Se nombran con los sufijos -ito y -ato (ej. SO32- ión sulfito, SO42- ión sulfato).
Ejemplos de Compuestos
- Óxidos ácidos o anhídridos: Compuestos formados por un no metal y oxígeno (ej. F2O, Cl2O, SO).
- Hidruros: Compuestos binarios formados por un metal e hidrógeno (ej. MH2, MH).
- Ácidos hidrácidos: Compuestos binarios formados por un no metal e hidrógeno (ej. HF, HCl).
- Hidróxidos: Compuestos formados por un metal y el grupo hidróxido (OH) (ej. NaOH, Ca(OH)2).
- Ácidos oxácidos: Compuestos formados por un no metal, oxígeno e hidrógeno (ej. H2SO4).
- Sales: Compuestos formados por un metal, no metal y oxígeno (ej. NaCl).
Otros compuestos incluyen peróxidos, alquenos, etc.