Elementos y Compuestos Químicos

Elementos y Compuestos

• La materia se compone de diferentes tipos de átomos, cada uno representando un elemento químico.
• Los elementos químicos forman sustancias, que pueden ser simples o compuestas.
• Las sustancias simples están formadas por un solo tipo de átomo, como I2, O3, P4 y N2.
• Las sustancias compuestas están formadas por átomos de dos o más elementos, combinados en proporciones específicas, como H2O, NH3 y H2SO4.
• Berzelius propuso usar símbolos de letras para representar los elementos, usando la inicial latina del elemento, añadiendo otra letra si es necesario para evitar confusiones.

Historia de los Elementos

• Alrededor de 1700, se conocían solo doce de los elementos actuales.
• El descubrimiento de la mayoría de los elementos ocurrió durante el siglo XIX.
• Actualmente, se conocen 118 elementos.

Clasificación de los Elementos

• A principios del siglo XIX, los elementos se clasificaban en metales y no metales.
• En 1817, Döbereiner clasificó los elementos en grupos de tres con propiedades similares.
• En 1863, Newlands organizó los elementos por su masa, observando que las propiedades se repetían cada siete elementos.
• En 1870, Mendeleiev publicó la primera tabla periódica, organizando los elementos por su masa atómica y propiedades, notando la periodicidad de estas.

El Sistema Periódico de los Elementos

• Los elementos están organizados en orden creciente de número atómico.
• Los elementos con propiedades similares se sitúan en la misma columna.
• El comportamiento químico de un elemento depende del número de electrones en su capa de valencia.
• Los períodos son las filas de la tabla periódica y tienen el mismo número de capas de electrones. Hay 7 períodos.
• Los grupos son las columnas de la tabla, con elementos que comparten el mismo número de electrones en la capa externa, lo que resulta en un comportamiento químico similar. Hay 18 grupos.

Lectura del Sistema Periódico

• El hidrógeno (H) se encuentra en el grupo 1 ya que tiene 1 electrón en su capa de valencia.
• Los alcalinos (Grupo 1) tienen 1 electrón en su capa externa. Tienden a perder 1 electrón para lograr la configuración de gas noble, formando iones 1+.
• Los alcalinotérreos (Grupo 2) tienen 2 electrones en su capa externa, y deben perder 2 electrones para lograr la configuración de gas noble.
• Los elementos del grupo 13 tienen 3 electrones, los del grupo 14 tienen 4 electrones y los del grupo 15 tienen 5 electrones en su capa externa.
• Los calcógenos (Grupo 16) tienen 6 electrones en su capa externa.
• Los halógenos (Grupo 17) tienen 7 electrones en su capa externa.
• Los gases nobles (Grupo 18) tienen su capa externa completa y son los más estables.
• Los metales tienden a perder electrones y formar cationes positivos.
• Los no metales tienden a ganar electrones y formar aniones negativos.
• El hidrógeno (H) y algunos elementos de los grupos 13 al 17 son no metales.

Los Elementos Químicos en la Vida

• El 99% de la masa de los seres vivos se compone de C, H, O, N, P y S, que forman las moléculas esenciales.
• Los bioelementos secundarios (Na, K, Ca, Mg, Cl) constituyen el 0,9% de la masa y son indispensables.
• Los oligoelementos (Mn, Fe, Co, Cu, Se, Zn) están presentes en menor proporción (menos del 0,1%) y también son necesarios.

Formas de Presentación de los Elementos

• Los elementos se pueden encontrar como átomos aislados, moléculas y cristales.
• Los gases nobles (grupo 18) son muy estables y existen como átomos aislados.
• Los elementos no metálicos a menudo necesitan ganar electrones para lograr la configuración electrónica de un gas noble.
• Para lograr esto, pueden compartir electrones con otros átomos a través de enlaces covalentes, formando moléculas.
• Una molécula es una agrupación de átomos que conserva las propiedades químicas de la sustancia.
• Las sustancias simples están formadas por átomos iguales.
• La fórmula de una molécula simple indica el símbolo del elemento y un subíndice que señala el número de átomos, por ejemplo, O2.
• Los compuestos están formados por átomos diferentes.
• La fórmula de un compuesto usa los símbolos de cada elemento y subíndices para indicar el número de átomos de cada uno, como H2O.
• Un cristal está compuesto por muchos átomos unidos, creando agrupaciones ordenadas en un espacio tridimensional.
• Un cristal no forma moléculas de un número fijo de átomos.
• Los elementos sólidos forman cristales con átomos unidos.
• Por ejemplo, el carbono forma cristales con la fórmula C. Los compuestos sólidos forman cristales, como la sal común (NaCl).
• Los cristales iónicos están formados por átomos metálicos y no metálicos unidos por enlaces iónicos entre iones de carga opuesta.
• En MgCl2, la fórmula indica dos iones de cloruro por cada ion de magnesio.
• En NaCl, hay un ion de cloruro por cada ion de sodio.
• Los cristales covalentes están formados por átomos no metálicos unidos por enlaces covalentes,donde se comparten electrones.
• En SiO2, hay un átomo de silicio por cada dos de oxígeno.
• En los cristales metálicos los cationes del metal están rodeados por una "nube" de electrones.
• En Cu, Ag y Au la fórmula coincide con el símbolo del metal.
• CO2 representa dióxido de carbono, una molécula compuesta por 1 átomo de carbono y 2 de oxígeno.
• N2O5 representa pentaóxido de dinitrógeno, formado por 2 átomos de nitrógeno y 5 de oxígeno.

Compuestos Químicos Comunes

• Existen más de diez millones de compuestos químicos conocidos.
• El carbono forma la mayor cantidad de compuestos.
• Los compuestos inorgánicos se encuentran principalmente en el mundo inanimado, como el agua y el cloruro de sodio, que están presentes en los seres vivos.
• Los compuestos orgánicos contienen carbono y forman parte de los seres vivos.

Moléculas

• Los elementos no metálicos se unen para formar moléculas mediante enlaces covalentes, donde se comparten electrones.
• Las moléculas son agrupaciones estables de átomos, generalmente en pequeño número.
• Las moléculas se clasifican en sustancias simples (átomos iguales) y compuestos (átomos diferentes).
• Las sustancias simples se representan con el símbolo del elemento y un subíndice.
• Los compuestos se representan con los símbolos de los elementos y subíndices.
• Las sustancias moleculares son malas conductoras de electricidad y calor.
• Las fuerzas entre las moléculas son débiles, por lo que suelen ser gases o líquidos a temperatura ambiente.

Cristales

• Los átomos se combinan formando agrupaciones de átomos en una estructura ordenada llamados cristales.
• Los cristales pueden ser iónicos, covalentes y metálicos.

Cristales Iónicos

• Los átomos de metales tienden a perder electrones y formar cationes.
• Los átomos de no metales tienden a ganar electrones y formar aniones.
• Los cationes se atraen a los aniones mediante una fuerza electrostática formando cristales iónicos, debido a la transferencia de electrones (enlace iónico).
• Los cristales iónicos son sólidos a alta temperatura, tienen puntos de fusión y ebullición altos.
• Son duros, pero frágiles.
• No conducen electricidad en estado sólido, pero sí fundidos o en disolución.
• Son solubles en agua.

Cristales Covalentes

• Los cristales covalentes son estructuras tridimensionales formadas por átomos no metálicos unidos por enlaces covalentes, donde se comparten electrones.
• Son sólidos a temperatura ambiente, tienen puntos de fusión y ebullición altos y son muy duros.
• No conducen el calor ni la electricidad (excepto el grafito).
• No son solubles en agua ni en otros disolventes.

Cristales Metálicos

• Los cristales metálicos están formados por átomos metálicos ordenados que ceden electrones, formando cationes.
• Los cristales metálicos poseen las siguientes propiedades:
• La atracción eléctrica entre iones metálicos positivos y la nube de electrones forma el enlace metálico.
• Los cristales metálicos son sólidos a temperatura ambiente, tienen puntos de fusión y ebullición altos, son dúctiles y maleables., son buenos conductores del calor y la electricidad y no son solubles en agua.
• Algunos metales, denominados nobles, no se oxidan en presencia de oxígeno.