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BLOQUE 3: FUNDAMENTOS QUÍMICOS

TEMA 4: LA MATERIA 1.

ESTRUCTURA DE LOS ÁTOMOS

Según el modelo atómico actual, el átomo está dividido en dos partes: • Núcleo: muy pequeño con relación al tamaño del átomo, donde se encuentran los protones (de carga eléctrica positiva), p+, y los neutrones, nº, que no tienen carga. Las dos partículas tienen la misma masa. • Corteza: donde se alojan los electrones de carga eléctrica negativa, e-, igual en valor absoluto a la de los protones, y masa unas 2000 veces menor.

Para que un átomo sea neutro, es decir, para que su carga eléctrica sea cero, debe ocurrir que el nº de p+ sea igual al nº de e-. La unión de miles de átomos iguales forma lo que denominamos elemento. Definimos el Número Másico (A) como el número de p+ más el de nº que tiene un núcleo en un átomo.

2.

EL ENLACE QUÍMICO

El enlace químico es la unión que se establece entre los átomos o las partículas elementales que constituyen una sustancia. 2.1.ENLACE IÓNICO Un ión es un átomo o un grupo de átomos que ha ganado o ha perdido uno o más electrones, y por tanto, ha adquirido carga eléctrica negativa o positiva respectivamente. El sodio (Z=11) pierde un electrón: Na – 1e→ Na+

El cloro (Z=17) gana un electrón: Cl + 1e→ Cl-

El enlace iónico es la unión resultante de la presencia de fuerzas de atracción electrostática entre iones de diferente signo. Y se dice que los átomos han cedido y ganado totalmente los electrones.

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En consecuencia, todas las sustancias formadas por iones, como la sal común o cloruro de sodio, dan lugar a lo que se denomina red cristalina o sólido iónico.

Las sustancias iónicas o sólidos iónicos están formados por cationes y aniones dispuestos en el espacio de modo regular y alternado. Pueden imaginarse como esferas dotadas de carga que ejercen entre sí interacciones electrostáticas, de atracción y repulsión. 2.2.ENLACE COVALENTE El enlace covalente es la unión de átomos que comparten uno o más pares de electrones.

ƒ Las sustancias covalentes están formados por átomos unidos mediante una red de enlaces covalentes con límite en la superficie del cristal.

ƒ Las sustancias moleculares son aquellas sustancias formadas por moléculas estructuradas uniformemente. En este tipo de sustancias puede existir todo tipo de fuerzas intermoleculares.

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2.3.ENLACE METÁLICO El enlace metálico es la unión que existe entre los átomos de los metales, donde los electrones que pierden, vagan libremente por la estructura.

Los metales forman sus cristales como ordenaciones compactas de esferas dispuestas de modo que ocupan el mínimo volumen posible. Existen diferentes tipos de empaquetaciones: cúbica centrada en el cuerpo, hexagonal compacta y cúbica compacta. 2.4.RELACIÓN ENTRE EL TIPO DE ENLACE Y LAS PROPIEDADES

LAS PROPIEDADES MACROSCÓPICAS DE LA MATERIA DEPENDEN DE SU ESTRUCTURA

Mecánicas

Sustancias iónicas Sustancias covalentes Sustancias moleculares Sustancias metálicas

Duros Frágiles Alta dureza Blandos

Maleables Dúctiles Tenaces Dureza variable

Puntos de fusión y ebullición Altos Altos Bajos Normalmente, gases Muy diversos

Conductividad eléctrica

Solubilidad

Alta en disolución Alta o fundidos Aislantes Insolubles Aislantes

Semejante disuelve a semejante Mayor que la de Se disuelven los compuestos al fundirse iónicos

Tabla 1. Propiedades más características en función del tipo de enlace.

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3. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA: ELEMENTOS, COMPUESTOS Y MEZCLAS. elementos compuestos homogéneas heterogéneas

Sustancias puras Mezclas

4.

H, O, N, y H2, O2, N2 NaCl, H2O, NH3 NaCl (sal) + H2O (agua) (aceite) + (agua)

SISTEMA PERIÓDICO DE LOS ELEMENTOS

4.1.DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA PERIÓDICO Moseley ha sido el padre de la Tabla Periódica actual. : Los elementos se clasifican en orden creciente de números atómicos Z (nº de protones). Así, los átomos de cada elemento tienen un protón más en el núcleo y un electrón más en la corteza que los átomos del elemento anterior. En el sistema periódico, los elementos están ordenados de izquierda a derecha (18 grupos o columnas) y de arriba abajo (7 periodos o filas) en orden creciente de su número atómico. Con este tipo de distribución se encuentran situados sobre una misma columna, los elementos de propiedades similares, los cuales constituyen un grupo. El fundamento de las propiedades químicas de los elementos, es debido a lo que denominamos su configuración electrónica.

5B

6B

7B

8B

9B

10B 3A

Elementos representativos o Metales de transición

4A

5A

6A

7A

8A

Gases nobles

4B

Halógenos

3B

Calcógenos

2B

Nitrogenoides

Alcalinotérrereos

1B

Carbonoideos

2A

Térrereos

1A

Alcalinos

Se define grupo como el conjunto de elementos con idéntico número de electrones en la capa más externa y similares propiedades químicas.

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Metales de transición interna o Tierras Raras Lantánidos Actinidos

Se define como periodo el conjunto de elementos que tienen el mismo número de capas electrónicas y sus propiedades varían progresivamente a lo largo de la tabla. En nuestros días, se acepta de forma general el llamado “Sistema Periódico Largo” elaborado por Wernner y Paneth. Está formado por siete periodos y dieciocho columnas y basado en el número atómico y la configuración electrónica (nº de electrones y su distribución) de los átomos. En 1923, H. G. Deming propuso la que ha sido notación más clásica de los grupos: IA, IIA, IIIB, IVB, VB, VIIB, VIIIB, IB, IIB, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA y VIIIA. Sin embargo, la IUPAC, publicó en 1988 una propuesta basada en la numeración secuencial de los grupos desde los alcalinos (grupo 1) hasta los gases nobles (grupo 18). 4.2.CONFIGURACIONES ELECTRÓNICAS DE LOS ELEMENTOS EN LA TABLA El fundamento de las propiedades químicas de los elementos está en su configuración electrónica.

BLOQUE S

BLOQUE D

BLOQUE F

Descripción de los periodos

BLOQUE P

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En la tabla periódica encontramos 7 periodos y 4 bloques:

4.3. PROPIEDADES PERIODICAS DE LOS ELEMENTOS

A)

CARÁCTER METÁLICO

B Si Ge As Sb Te Po At

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B)

ELCTRONEGATIVIDAD (EN)

+ -

EN

Los elementos con altas electronegatividades (no metales) a menudo ganan electrones para formar aniones. Como los halógenos, y se llaman elementos electronegativos. Los elementos con bajas electronegatividades (metales) a menudo pierden electrones par a formar cationes. Como los alcalinos, y son denominados elementos electropositivos. La diferencia entre las electronegatividades de dos átomos enlazados entre sí es un indicador del tipo de unión(enlace). * Dos elementos con una diferencia de electronegatividades muy grande (∆EN >2,0) tienden a reaccionar para formar compuestos unidos por un enlace iónico. * Si se sitúa entre 0,4 y 2,0 (0,4<∆EN<2,0) se dice que el enlace es covalente con algo de carácter iónico, dicho de otro modo covalente polar. * Finalmente, si la diferencia está por debajo de 0,4 (∆EN <0,4) el enlace puede ser considerado puramente covalente.