Evolución del modelo atómico
A continuación se presenta un resumen cronológico de los principales modelos atómicos y sus aportes:
- -440 a. C. — Demócrito: utiliza por primera vez la palabra átomo. Consideraba que los átomos son eternos e indivisibles.
- -1770 — Dalton: proponía que el átomo era una esfera compacta, indivisible e indestructible.
- -1897 — Thomson: sostenía que el átomo era una esfera con carga positiva en la que se encuentran distribuidos los electrones (modelo del «pudín de pasas»).
- -1903 — Rutherford: sostenía que el átomo está constituido por un núcleo central; propuso el modelo nuclear.
- -1913 — Bohr: propuso un nuevo modelo para el átomo de hidrógeno aplicando la teoría cuántica de la radiación de Max Planck.
- -1926 — Schrödinger: propone una ecuación matemática que da la posición más probable del electrón en un átomo de hidrógeno (modelo mecano-cuántico).
Conceptos fundamentales: isotopos, isobaros, isotonos e isoelectrónicos
- Isótopos: son átomos del mismo elemento que poseen iguales propiedades químicas, pero difieren en su número másico (A) y en el número de neutrones (N).
- Isóbaros: son átomos de distintos elementos que tienen propiedades físicas y químicas diferentes, pero coinciden en su número másico (A).
- Isótonos: son átomos de distintos elementos que presentan propiedades diferentes, pero coinciden en su número de neutrones (N).
- Isoelectrónicos: son átomos o iones distintos que poseen el mismo número de electrones, por lo que comparten configuraciones electrónicas similares.
Relaciones entre A, Z, P y N
Definiciones y fórmulas:
- A = P + N (número másico = protones + neutrones)
- N = A – Z (número de neutrones = número másico – número atómico)
- Z = P = número atómico (igual al número de protones). En un átomo neutro, Z = número de electrones (e-).
- Si el átomo tiene carga positiva q (carga neta +q), entonces el número de electrones es: e- = Z – q.
Características de la tabla periódica moderna
La tabla periódica moderna se organiza según la distribución electrónica de los elementos, lo que determina en gran medida sus propiedades físicas y químicas. Los elementos están ordenados en orden creciente de su número atómico (Z).
- Grupos (columnas verticales): van del 1 al 18 y agrupan elementos con propiedades químicas semejantes y valencias similares; indican la configuración de la última capa electrónica.
- Períodos (filas horizontales): van del 1 al 7 y representan el número de niveles o capas de energía donde se localizan los electrones.
Metales
Propiedades físicas
- La mayoría se presentan en estado sólido a temperatura ambiente, con excepción del mercurio, que es líquido.
- Son buenos conductores térmicos y eléctricos.
- Tienen brillo metálico; suelen ser duros y resistentes.
- Son dúctiles y maleables: pueden deformarse (laminarse o estirarse) sin romperse, y en muchos casos recuperan o mantienen estructura al ser trabajados.
- Tienen altos puntos de fusión y de ebullición (en general).
Propiedades químicas
- Tienen tendencia a formar iones positivos al ceder electrones (cargas positivas).
- Poseen baja energía de ionización, lo que facilita la pérdida de electrones y la formación de enlaces con no metales.
- Actúan comúnmente como agentes reductores.
Clasificación de metales
- Metales alcalinos (grupo 1): pertenecen al grupo 1 (1A). Son blandos, con bajos puntos de fusión y elevada reactividad; no se encuentran libres en la naturaleza y reaccionan violentamente con el agua para formar hidrógeno gaseoso e hidróxidos (bases fuertes).
- Metales alcalinotérreos (grupo 2): pertenecen al grupo 2 (2A). Son buenos agentes reductores, pierden con facilidad los electrones de la última capa. Son menos reactivos que los metales alcalinos, pero tampoco se encuentran libres en la naturaleza. Suelen ser dúctiles y maleables; conducen electricidad y, al calentarse, pueden arder con facilidad en el aire.
- Metales de transición: pertenecen a los grupos centrales (bloque d). Se caracterizan por presentar múltiples estados de oxidación y propiedades típicas de los metales: son dúctiles, maleables, poseen brillo metálico, conducen la electricidad y el calor, y tienden a ceder electrones. Tienen elevados puntos de fusión y ebullición, presentan propiedades magnéticas y algunos actúan como catalizadores.
- Metales nobles: son aquellos que tienden a mantenerse estables sin reaccionar fácilmente con otros elementos. Son resistentes a la corrosión y a la oxidación, por lo que se usan en joyería y en sistemas electrónicos y eléctricos complejos.
No metales
Propiedades generales: algunos se encuentran en estado gaseoso (por ejemplo, oxígeno, nitrógeno), mientras que otros son sólidos a temperatura ambiente (por ejemplo, carbono, fósforo). Varios de estos elementos son esenciales para la vida, como el carbono, el oxígeno y el nitrógeno. Son altamente electronegativos y tienen alta afinidad electrónica, por lo que tienden a ganar electrones y a formar aniones o enlaces covalentes.
Halógenos
Los halógenos pertenecen al grupo 17 (7A) de la tabla periódica. El término «halógeno» significa «formador de sales»: tienden a combinarse con metales (elementos electropositivos) para formar sales. No se encuentran libres en la naturaleza y son los elementos más electronegativos de la tabla periódica.
Gases nobles
Los gases nobles pertenecen al grupo 18 (8A) de la tabla periódica. Son elementos altamente estables e inertes debido a que su capa de valencia está completa; por ello presentan muy baja reactividad y, en condiciones normales, no forman compuestos fácilmente.
Metaloides (semi-metales)
Los metaloides o semimetales poseen propiedades intermedias entre metales y no metales. Pueden comportarse cediendo electrones o ganándolos según las condiciones, lo que les confiere aplicaciones electrónicas y semiconductoras.