Química: Una Ciencia en Constante Evolución

La química es una ciencia activa y en continuo crecimiento que estudia los cambios de la materia y las transformaciones que experimenta.

La química en la ingeniería electrónica se aplica en la creación de circuitos.

¿Qué es un Modelo Atómico?

Un modelo atómico es la representación de la mínima cantidad de materia.

Modelos Atómicos

• Dalton: Los átomos eran como diminutas esferas.
• Thomson: También conocido como el modelo del pudín, decía que el átomo está compuesto por electrones y una carga positiva. Los electrones (las pasas) se repartían uniformemente dentro de todo el átomo (el pan).
• Perrin: Modificó el modelo de Thomson diciendo que los electrones (las pasas) son externos al pudín, es decir, están fuera del átomo.
• Rutherford: Experimentó con la lámina de oro y concluyó que el átomo estaba formado por un núcleo y una corteza. En el núcleo se encuentra la carga positiva y en la corteza los electrones. Se representa como un sistema solar, donde el sol es el núcleo y los planetas son los electrones.
• Bohr: Propuso que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo en diversas órbitas circulares, las cuales demandan diferentes niveles de energía.
• Sommerfeld: Modificó el modelo de Bohr, afirmando que:
  1. Los electrones se mueven en órbitas circulares alrededor del núcleo.
  2. A partir del segundo subnivel, existen dos o más subniveles.
  3. El electrón es una corriente.
• Schrödinger: Propuso que los electrones podían girar en órbitas elípticas.

Ejercicios

El diámetro de una moneda de 2 centavos es de 13 mm. El diámetro de un átomo de cobre es de 2.6 Å (angstroms). ¿Cuántos átomos de cobre podrían estar dispuestos lado a lado en una línea recta en dicha moneda?

1 x 10^-10 m = 1 Å

10^-3 m = 1 mm

13 mm * (10^-3 m / 1 mm) = 0.013 m

(1 x 10^-10 m/Å) * (0.013 m) = 130 x 10⁶ Å

2.6 Å * (130 x 10⁶) = 338 x 10⁶ átomos de cobre

Estructura del Átomo

Átomo: Es la partícula más pequeña de un elemento, formada por un núcleo.

• Protón (p⁺): Se encuentra en el núcleo del átomo con carga positiva.
• Neutrón (n): Carga neutra, se encuentra en el núcleo del átomo.
• Electrón (e^–): Se encuentra en la corteza del átomo y se mueve en órbitas circulares alrededor del núcleo, tiene carga negativa.

Masa y Carga de las Partículas Subatómicas

Protones y neutrones: Siempre corresponden al número atómico.

Ejemplo: O (Oxígeno) – Número de masa 17, número atómico 8

17 – 8 = p = 8, N = 9, E^– = 8

Ejemplo: Hg (Mercurio) – Número de masa 199, número atómico 80

199 – 80 = P = 80, N = 119, E = 80

Isótopos

Isótopos: Son las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su número másico.

Números Cuánticos

Número cuántico principal (n): Se define con la letra ‘n’ y tiene valores de números enteros.

Número cuántico azimutal (l): Se representa con la letra ‘l‘ y toma valores entre 0 y n-1.

Ejemplo:

Si n = 2, l = 0, 1

Si n = 4, l = 0, 1, 2, 3

Cuando l = 0, es ‘s’

Cuando l = 1, es ‘p’

Cuando l = 2, es ‘d’

Cuando l = 3, es ‘f’

Número cuántico magnético (m): Se representa como ‘m’ y tiene valores de –l a l. Describe la orientación del orbital en el espacio con los otros orbitales.

Mientras más grande el número cuántico principal, más grande es el tamaño del orbital.

Propiedades Magnéticas

Elemento diamagnético: Aquellos que no son atraídos por un imán. La condición es que su número atómico sea par.

Elemento paramagnético: Tienen espines no apareados y, por lo tanto, son atraídos por un imán. La condición es que su número atómico sea impar.

1s²I2s²2p⁶I3s²3p⁶I4s²3d¹⁰4p⁶I5s²4d¹⁰5p⁶I6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶I7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶

Radio Atómico

Es la mitad de la distancia entre los dos núcleos de dos átomos. Aumenta de derecha a izquierda y de arriba hacia abajo en la tabla periódica.

Afinidad Electrónica

Es el cambio de energía (kJ/mol) que ocurre cuando un átomo, en estado gaseoso, acepta un electrón para formar un anión. Aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba en la tabla periódica.

Ejemplo: ¿Qué elemento es el mayor y cómo se ordenan los demás de mayor a menor?

F, Fr, Pb, At, Ir

Mayor = F

De mayor a menor = F, Ir, Pb, At, Fr

Electronegatividad

Es la tendencia que tiene un átomo para atraer hacia sí los electrones cuando se combina con átomos de otros elementos.

Ejemplo: Ordena los elementos de mayor a menor electronegatividad.

F, N, Be, Li

De mayor a menor = F, N, Be, Li

Ejemplo: Ordena de mayor a menor dependiendo de su radio atómico.

He, F, Cs, Sb, Pb

De mayor a menor = Cs, Pb, Sb, F, He

Ejemplo: Ordena de mayor a menor dependiendo de su energía de ionización.

F, S, As, Sn, Ti

De mayor a menor = F, S, As, Sn, Ti

Componentes Metálicos

Metales

• Pierden fácilmente electrones.
• Baja energía de ionización.
• Baja afinidad electrónica.
• Baja electronegatividad.
• Forman compuestos con los no metales.

No Metales

• Ganan fácilmente electrones.
• Forman compuestos con los metales.
• Elevada energía de ionización.
• Elevada afinidad electrónica.

Metaloides

Poseen propiedades intermedias entre metales y no metales.

Ejemplo: Agrupa metales y no metales del siguiente grupo:

F, Cl, Na, K, W, Ra, N

Metales

• Na
• K
• W
• Ra

No Metales

• F
• Cl
• N