Elementos y Compuestos Químicos: Estructura y Propiedades

Elementos y Compuestos Químicos

Definición de Elemento y Compuesto

Elemento: Sustancia formada por átomos iguales.

Compuesto: Sustancia formada por átomos distintos combinados en proporciones fijas.

Definición de Boyle

Los elementos son ciertos cuerpos primitivos y simples que no están formados por otros cuerpos, ni unos de otros, y que son los ingredientes de los que se componen y en los que se resuelven en último término todos los cuerpos compuestos.

Metales y No Metales

Características de los Elementos Metálicos

  • Poseen un brillo característico.
  • Son opacos.
  • Son buenos conductores del calor y de la corriente eléctrica.
  • Son maleables y dúctiles (pueden formar láminas delgadas y alambres).
  • Con excepción del mercurio, son sólidos a temperatura ambiente.
  • La mayoría tiene elevados puntos de fusión.

Características de los Elementos No Metálicos

  • No poseen brillo metálico.
  • Son malos conductores del calor y de la electricidad.
  • A temperatura ambiente pueden ser sólidos, líquidos o gases.
  • En estado sólido son frágiles (se rompen con facilidad).
  • Por lo general, los sólidos tienen puntos de fusión bajos, y los líquidos, puntos de ebullición también bajos.

Clasificación de los Elementos

Triadas de Dobereiner (1829)

J. Dobereiner observó que determinados grupos de tres elementos presentaban cierta regularidad en sus propiedades. Cada uno de estos grupos de tres elementos recibió el nombre de triada.

Clasificación Periódica de Mendeleiev (1869)

Mendeleiev buscaba un criterio de clasificación de los 63 elementos entonces conocidos que permitiese relacionar aquellos que tienen propiedades semejantes.

Criterio de Clasificación
  • Orden creciente de masas atómicas.
Observación
  • Los elementos que tienen propiedades semejantes aparecen de forma periódica en la lista.
  • Los elementos semejantes se encuentran en una misma fila horizontal.
Enunciado de la Ley Periódica

Las propiedades de los elementos son función periódica de sus masas atómicas.

Predicciones de Mendeleiev
  1. Alteró el orden creciente de masas atómicas en algunos elementos para situar juntos a los que tenían propiedades similares.
  2. Cuando las propiedades de un elemento no concordaban con su posición dejaba el hueco para un nuevo elemento que aún no había sido descubierto.

Tabla Periódica Actual

Los elementos se ordenan según su número atómico.

Elementos con el mismo número de electrones en la última capa se encuentran en el mismo grupo. Existen 18 grupos.

Los elementos con el mismo número de capas electrónicas se encuentran en un mismo periodo. Hay 7 periodos.

Metales y No Metales en la Tabla Periódica

Dentro del mismo periodo:

Las propiedades metálicas de los elementos se acentúan a medida que nos desplazamos a la izquierda y disminuyen desplazándose a la derecha.

Dentro del mismo grupo:

Las propiedades metálicas de los elementos se acentúan a medida que bajamos en la tabla y disminuyen si subimos.

Abundancia de los Elementos

Elementos en la Tierra

De 177 elementos conocidos, 29 son producidos artificialmente.

De 88 naturales, más de 70 son escasos y se llaman elementos traza.

  • En el Universo: Hidrógeno (60.4%) y Helio (36.6%).
  • En la Atmósfera: Nitrógeno (78%) y Oxígeno (21%).
  • En la Corteza Terrestre: Oxígeno (47%) y Silicio (28%).

Elementos que Componen los Seres Vivos (Bioelementos)

  • Oxígeno: Libre en la naturaleza, es elaborado por las plantas mediante la fotosíntesis.
  • Carbono: Es unas doscientas veces más abundante en la biosfera que en la litosfera y es el elemento básico para la formación de moléculas de seres vivos. Es captado directamente de la atmósfera en forma de CO2 por plantas y alimentos (animales).
  • Hidrógeno: Se encuentra combinado con el oxígeno en el agua y con el carbono y otros elementos en las diferentes moléculas que constituyen la materia viva.

Agrupación de Átomos en la Materia

Agrupación de Átomos en Elementos

Los elementos pueden aparecer en la naturaleza u obtenerse del laboratorio como átomos aislados o unidos formando moléculas o grandes agrupaciones que constituyen cristales.

Como Átomos Aislados

Los elementos del grupo 18 se encuentran en la naturaleza en forma de átomos aislados.

Formando Moléculas

Las moléculas se mantienen entre sí prácticamente aisladas o unidas por fuerzas débiles. A temperatura ambiente, los elementos moleculares son gases (hidrógeno, oxígeno, nitrógeno).

Las moléculas formadas por 2 átomos se llaman moléculas diatómicas.

Formando Grandes Agrupaciones (Cristales)

Los cristales son sólidos cuyas partículas se ordenan conforme a un patrón que se repite en las 3 dimensiones del espacio.

Cristales No Metálicos

El diamante es una de las formas en las que se presenta el carbono. Los átomos de carbono se sitúan en una red tridimensional resistente en todas las direcciones. El diamante es muy duro y no conduce la electricidad.

Cristales Metálicos

La mayoría de los elementos metálicos poseen átomos con 1, 2 o 3 electrones en la capa externa. Las partículas que constituyen la red son átomos fijos positivos y sumergidos en un mar de electrones, que conduce la electricidad.

  • Son duros: Los átomos están unidos entre sí compactamente.
  • Son dúctiles y maleables: Es posible mover una capa de átomos sobre otra.
  • Conducen la electricidad: Los electrones se mueven a través de la red.

Agrupación de Átomos en Compuestos

Átomos de diferentes elementos se unen para formar compuestos. Estas agrupaciones pueden ser en forma de moléculas o agregados iónicos, que constituyen cristales.

Formando Moléculas

Átomos de diferentes elementos no metálicos se unen para formar compuestos, lo hacen en forma de moléculas (H2O) – compuestos moleculares.

Molécula de Agua

Formada por la unión de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno comparten su electrón con el átomo de oxígeno, formando un dipolo eléctrico (moléculas separadas y aisladas).

Formando Agregados de Iones

Cuando los metales se unen a no metales, lo hacen mediante la formación de iones. Los iones se agrupan formando cristales iónicos.

Masa Molecular Relativa

Suma del número atómico de la tabla periódica.

Composición Centesimal

Número atómico / Número total del número atómico.

Masa Molar

Cantidad de sustancia = gramos / masa molar; mol = gramos / número atómico.

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