Estructura de la Materia
1. Materia Divisible e Indivisible
1.1. Átomo
El átomo es la unidad más pequeña e indivisible de la materia.
1.2. Teoría Atómica de Dalton
- La materia está formada por átomos.
- Todos los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y propiedades.
- Los elementos se unen para formar compuestos.
- Los compuestos están relacionados con los elementos según números enteros.
- En las reacciones químicas, los átomos no se destruyen ni se crean, solo se reorganizan.
2. Naturaleza Eléctrica de la Materia
La carga eléctrica es una propiedad de la materia que se manifiesta al frotar ciertos materiales entre sí. La carga eléctrica es una magnitud física que se representa con el símbolo (Q) y su unidad es el culombio (C).
2.1. Cuerpo Neutro
Un cuerpo es neutro cuando tiene el mismo número de cargas positivas y negativas.
2.2. Métodos de Electrización de los Cuerpos
2.2.1. Frotamiento
Consiste en frotar dos cuerpos de manera que uno gana carga eléctrica y el otro la pierde. Por ejemplo, el plástico adquiere carga negativa al frotarlo con lana.
2.2.2. Contacto
Se produce al acercar un cuerpo cargado por frotamiento a otro neutro. La carga se transfiere al cuerpo neutro, aunque no en su totalidad, quedando ambos cargados con el mismo tipo de carga y, por lo tanto, se repelen.
2.2.3. Inducción
Se produce carga inducida al acercar un cuerpo cargado a otro neutro sin que haya contacto físico. El cuerpo neutro experimenta una redistribución de sus cargas positivas y negativas, atrayéndose al cuerpo cargado.
3. Modelos Atómicos
3.1. El Electrón
El electrón fue descubierto por Thomson utilizando tubos de descarga. Se determinó su masa y, posteriormente, su carga. Utilizando el mismo dispositivo, pero con un gas en su interior, se descubrió otra partícula con carga positiva de igual magnitud que la del electrón, pero con una masa mucho mayor: el protón.
3.2. Modelo Atómico de Thomson
Thomson propuso que el átomo era una esfera maciza con carga positiva distribuida uniformemente, en la cual se encontraban incrustados los electrones, neutralizando la carga positiva.
3.2.1. Formación de Iones
Un ión es un átomo que ha ganado o perdido electrones. Un átomo que pierde electrones adquiere carga positiva y se denomina catión. Un átomo que gana electrones adquiere carga negativa y se denomina anión.
3.3. Modelo Atómico de Rutherford
Rutherford bombardeó una lámina delgada de oro con partículas alfa (positivas). Observó que la mayoría de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse, pero algunas se desviaban considerablemente e incluso rebotaban. Concluyó que el átomo debía tener un núcleo central pequeño y denso con carga positiva, y que los electrones debían orbitar alrededor de este núcleo a gran distancia.
3.4. Modificaciones al Modelo de Rutherford
- Los electrones solo pueden moverse en órbitas circulares específicas, llamadas niveles de energía, en las que no emiten energía. Las órbitas más cercanas al núcleo tienen menor energía que las más alejadas.
- Cuando un electrón salta de una órbita más alejada a una más cercana al núcleo, emite energía en forma de luz.
3.4.1. Distribución de Electrones
- En la capa 1 caben un máximo de 2 electrones.
- En la capa 2 caben un máximo de 8 electrones.
- En la capa 3 caben un máximo de 18 electrones.
- En la capa 4 caben un máximo de 32 electrones.
4. Número Atómico y Número Másico
El número atómico (Z) es el número de protones que tiene un átomo. El número másico (A) es la suma del número de protones y neutrones en el núcleo de un átomo.
4.1. Isótopos
Los isótopos son átomos del mismo elemento, con el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones. Por lo tanto, tienen diferente masa atómica.
La Tabla Periódica y los Enlaces Químicos
2. La Tabla Periódica Actual
La tabla periódica actual organiza los elementos en orden creciente de su número atómico, de izquierda a derecha.
2.1. Grupos
Los grupos son las columnas de la tabla periódica. Hay 18 grupos. Los elementos de un mismo grupo tienen el mismo número de electrones en su capa más externa (electrones de valencia) y, por lo tanto, propiedades químicas similares.
2.2. Períodos
Los períodos son las filas de la tabla periódica. Hay 7 períodos. Los elementos de un mismo período tienen el mismo número de capas electrónicas.
2.3. Ubicación de los Elementos Metálicos
Los elementos metálicos se encuentran en la parte izquierda y central de la tabla periódica. Su carácter metálico aumenta al descender en un grupo y al avanzar hacia la izquierda en un período.
3. Agrupación de los Átomos en la Materia
3.1. Gases Nobles
Los gases nobles son elementos que no se combinan fácilmente con otros elementos. Esto se debe a que tienen su último nivel de energía completo (8 electrones, excepto el helio que tiene 2).
3.2. Moléculas Diatómicas
Las moléculas diatómicas están formadas por dos átomos del mismo elemento que comparten electrones para completar su último nivel de energía.
3.2.1. Regla del Octeto
La regla del octeto establece que los átomos tienden a ganar, perder o compartir electrones para alcanzar una configuración electrónica estable con 8 electrones en su capa más externa (excepto los átomos pequeños como el hidrógeno y el helio, que alcanzan la estabilidad con 2 electrones).
3.3. Formación de Cristales Iónicos
El enlace iónico se forma entre átomos metálicos y no metálicos. Los átomos metálicos tienden a perder electrones, convirtiéndose en cationes, mientras que los átomos no metálicos tienden a ganar electrones, convirtiéndose en aniones. Los iones de carga opuesta se atraen, formando una red cristalina tridimensional sólida.
4. Masa Molecular
La masa molecular es la masa de una molécula o la unidad más pequeña de un cristal iónico. Se calcula sumando las masas atómicas de todos los átomos que componen la molécula o la unidad fórmula.
4.1. Número de Avogadro
El número de Avogadro (6.022 x 1023) es el número de partículas (átomos, moléculas, iones, etc.) que hay en un mol de sustancia.
5. Masa Molar
La masa molar es la masa de un mol de sustancia, expresada generalmente en gramos. Es numéricamente igual a la masa molecular, pero se expresa en gramos/mol.