Capítulo 2: Estructura Atómica

Primeras Ideas sobre la Materia

Desde la antigüedad, los filósofos griegos debatieron sobre la naturaleza de la materia. Platón y Aristóteles creían en la divisibilidad infinita de la materia, mientras que Demócrito propuso que la materia estaba formada por partículas indivisibles llamadas átomos (del griego 'a-tomos', "sin corte").

La Teoría Atómica de Dalton

John Dalton (1766-1844) desarrolló la primera teoría atómica moderna, estableciendo los principios fundamentales sobre la composición de la materia y la formación de compuestos.

• 1. Los elementos están formados por átomos indivisibles.

• 2. Todos los átomos de un elemento son idénticos en masa y propiedades químicas. (Nota: hoy sabemos que existen isótopos.)

• 3. Los compuestos se forman por la combinación de átomos de diferentes elementos en proporciones fijas y sencillas.

• 4. En las reacciones químicas, los átomos se reorganizan, pero no se crean ni se destruyen.

Leyes Fundamentales de la Combinación Química

• Ley de Conservación de la Masa (Lavoisier, 1789): La masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos en una reacción química ordinaria.

• Ley de Proporciones Definidas (Proust): Un compuesto siempre contiene los mismos elementos en la misma proporción de masa.

• Ley de Proporciones Múltiples (Dalton): Si dos elementos forman más de un compuesto, las masas de uno que se combinan con una masa fija del otro están en una relación de números enteros pequeños.

Descubrimiento de las Partículas Subatómicas

En el siglo XX, experimentos clave revelaron la existencia de partículas subatómicas:

• Electrón: Descubierto por J.J. Thomson mediante el experimento de los rayos catódicos. Determinó la relación masa/carga del electrón.

• Protón: Descubierto por Rutherford a través del experimento de la lámina de oro.

• Neutrón: Descubierto por Chadwick en 1932.

Experimento de Millikan: Determinación de la Carga del Electrón

Millikan midió la carga del electrón usando el experimento de la gota de aceite, equilibrando fuerzas eléctricas y gravitatorias sobre gotas de aceite cargadas.

Modelos Atómicos Históricos

• Modelo de Thomson (Budín de pasas): El átomo es una esfera de carga positiva con electrones incrustados.

• Modelo de Rutherford: El átomo tiene un núcleo pequeño y denso con carga positiva, rodeado por electrones en el espacio vacío.

Radiactividad

La radiactividad es la emisión espontánea de partículas o radiación electromagnética desde el núcleo atómico. Fue estudiada por Roentgen, Becquerel y los Curie.

Número Atómico, Número de Masa e Isótopos

• Número atómico (Z): Número de protones en el núcleo.

• Número de masa (A): Suma de protones y neutrones.

• Isótopos: Átomos del mismo elemento con diferente número de neutrones.

Iones: Cationes y Aniones

Un ión es un átomo o grupo de átomos con carga neta. Los cationes tienen carga positiva (pierden electrones) y los aniones carga negativa (ganan electrones).

Masa Atómica y Abundancia Isotópica

La masa atómica promedio de un elemento se calcula considerando la masa y la abundancia relativa de cada isótopo natural.

• Fórmula:

Capítulo 3: Moléculas y Compuestos

Moléculas y Compuestos Moleculares

Una molécula es un agregado de dos o más átomos unidos por enlaces covalentes. Los compuestos moleculares suelen estar formados por no metales.

• Molécula diatómica: Contiene solo dos átomos (ej. H2, O2).

• Molécula poliatómica: Contiene más de dos átomos (ej. H2O, NH3).

Fórmulas Químicas

• Fórmula molecular: Indica el número exacto de átomos de cada elemento en una molécula.

• Fórmula empírica: Muestra la proporción más simple de los elementos presentes.

Compuestos Iónicos

Los compuestos iónicos se forman por la combinación de cationes y aniones, generalmente entre metales y no metales. La fórmula empírica refleja la proporción mínima de iones que resulta en una carga neta cero.

Capítulo 9: La Tabla Periódica y Propiedades de los Elementos

La Tabla Periódica

La tabla periódica organiza los elementos según su número atómico y propiedades químicas. Fue desarrollada por Dmitri Mendeléyev, quien observó la periodicidad de las propiedades de los elementos.

Estructura de la Tabla Periódica

• Períodos: Filas horizontales (7 en total).

• Grupos o familias: Columnas verticales (18 en total).

• Elementos representativos: Grupos 1, 2 y 13-18.

• Elementos de transición: Grupos 3-12.

• Lantánidos y actínidos: Elementos de transición interna.

Propiedades Físicas de los Elementos

• Metales: Buenos conductores, dúctiles, maleables, sólidos a temperatura ambiente (excepto Hg), tienden a perder electrones.

• No metales: Malos conductores, pueden ser sólidos, líquidos o gases, tienden a ganar electrones.

• Metaloides: Propiedades intermedias, semiconductores.

Tipos de Sustancias Químicas

• Compuestos moleculares: Formados por no metales, unidos por enlaces covalentes.

• Compuestos iónicos: Formados por metales y no metales, unidos por fuerzas electrostáticas.

Tablas y Datos Clave

Comparación de Partículas Subatómicas

Ejemplo de Cálculo de Masa Atómica Promedio

Cálculo: uma

Clasificación de Elementos en la Tabla Periódica

Additional info: Se han expandido y clarificado conceptos clave para asegurar la comprensión integral de los temas fundamentales de la estructura atómica y la tabla periódica, incluyendo ejemplos y fórmulas relevantes para el estudio universitario de Química General.