Agrupación de átomos en la materia (PDF)

# Agrupación de átomos en la materia * **Átomos aislados:** - En la naturaleza, los átomos se unen para formar sustancias, pero existen ciertos elementos cuyos átomos se presentan aislados. - Los gases nobles se encuentran en la naturaleza en forma de átomos aislados y a temperatura ambient...

# Agrupación de átomos en la materia * **Átomos aislados:** - En la naturaleza, los átomos se unen para formar sustancias, pero existen ciertos elementos cuyos átomos se presentan aislados. - Los gases nobles se encuentran en la naturaleza en forma de átomos aislados y a temperatura ambiente son gases. Esto se debe a que estos elementos tienen 8 electrones en su capa de valencia (última capa) (excepto el Helio que tiene 2) y esta estructura es tan estable que hace que no suelen combinarse ni consigo mismo, ni con otros elementos, por lo que se le determinan gases inertes. * **Moléculas:** - Las partículas que contienen más de un átomo se denominan moléculas. Pueden estar constituidas por átomos iguales o distintos. - La fórmula de las sustancias moleculares con un mismo átomo, es su símbolo con un subíndice que indica el número de átomos que forman la materia: - Ej: H₂, O₂, N₂, F₂, Cl₂, I₂, Br₂, P₄, S₈, O₃ - La fórmula de las sustancias moleculares formados por átomos distintos se representa por los símbolos de cada elemento y un subíndice que indica el número de átomos de cada elemento: - Ej: CO₂, H₂O, C₆H₁₂ (glucosa) - En general, las moléculas se mantienen entre sí y prácticamente aisladas/unidades por fuerzas débiles y esto hace que a temperatura ambiente, la mayoría de las sustancias moleculares son gases, aunque también hay líquidos y sólidos - Ej: H₂, O₂, F₂, NH₃, HCl; (sólido) - Br₂, H₂O; (líquido) - I₂, C₆H₁₂O₆ (sólido) * **Cristales:** - Los cristales son sólidos cuyas partículas constituyentes se ordenan conforme a un patrón que se repite en las tres direcciones del espacio. Sus puntos de fusión son mucho más altos que los de las sustancias moleculares. - **Tipos:** - **Covalentes:** Se forman cuando se unen átomos mediante enlaces covalentes y siguiendo una estructura ordenada en el espacio. Ej: Diamante, C grafito, SiO₂. - **Metálicos:** Se forman cuando se unen átomos mediante enlaces metálicos, formando redes cristalinas. Todos los metales son sólidos. Ej: Na, K, Cu, Ag, Au. - **Iónicos:** Son cristales que se forman cuando se unen átomos por enlaces iónicos. Ej: NaCl, KCl, LiBr, AgCl. # Enlace químico. Regla de Octeto - En la naturaleza son muy pocos los átomos que se encuentran libres y aislados, la mayoría de los átomos se presentan unidos formando elementos y compuestos porque así se reduce su energía y aumenta su estabilidad. El conjunto de interacciones que mantienen unidas las partículas, ya sean átomos, moléculas o iones reciben el nombre de: enlaces químicos y con ellos las partículas que permanecen unidas tienen una energía menor y una mayor estabilidad ## Regla de Octeto - Los gases nobles que poseen átomos muy estables, que no se combinan con otros átomos y no modifican su estructura electrónica, ya que tienen 8 electrones en su última capa, salvo el Helio que tiene 2 electrones. De ello se deduce que la disposición electrónica de un gas noble es muy estable y se llama "Disposición de Octeto"; esta regla dice que en la formación de compuestos, los átomos intercambian electrones hasta conseguir los 8 electrones en su última capa: (el octeto completo). Pueden ser iónicos, covalentes y metálicos. # Enlace iónico - El enlace iónico es la unión de un metal y un no metal por atracción electrostática, formando redes cristalinas o cristales que están constituidos por iones positivos y negativos - Ej: NaCl, KBr, Al₂O₃, CaF₂... ## Formación del enlace iónico - De acuerdo a la regla del octeto, muchos átomos tienden a ganar o perder electrones para adquirir mayor estabilidad - Los metales tienden a perder electrones, formando iones positivos o cationes. - Los no metales tienden a ganar electrones, formando iones negativos o aniones. - Estos iones, al tener cargas opuestas, se atraen y permanecen unidos por fuerzas electrostáticas. Cuando un número muy grande de iones positivos interactúan con un número muy grande de iones negativos, el conjunto adquiere estabilidad y se forma un cristal iónico. - **Formación del NaCl:** Na (Z=11), Cl (Z=17) - Na= 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ e-= Na⁺ - Cl= 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ +1e-= Cl^- ] Na⁺Cl^-= NaCl; +1 +1-1=0 - **Formación del CaF₂:** Ca (Z=20);F(Z=9) - **Formación del Al₂O₃:** Al (Z=13): O (Z=8) - 2(Al= 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹)- 3e-= Al³⁺ - O=1s² 2s² 2p⁴+2e-=O^2- - 2(3+) +3(2-) = 6-6 = 0 2Al³⁺ + 3O^2- ## Propiedades de las sustancias iónicas - Son duros (difíciles de rallar) pero frágiles (se rompen fácilmente) - Son solubles en agua - En estado sólido, no conducen la electricidad, pero sí en estado fundido. - Forman cristales - Puntos de fusión y ebullición altos. # Enlace covalente - Es la unión de elementos no metálicos por compartición de electrones para formar moléculas o cristales: - Ej: O₂, H₂O, CO₂, N₂, HCl, H₂SO₄, CH₄, Br₂, C₆H₁₂O₆ (glucosa) - Ej: Diamante, grafito, SiO₂, BF₃, CCl₄ (Sustancias Covalentes Moleculares) - Ej: diamante, grafito, SiO₂ (Sustancias Covalentes Cristales) ## Formación del enlace covalente - Cuando dos átomos de elementos no metálicos se aproximan, tienden a captar electrones para completar su octeto, y dado que ninguno de ellos cede fácilmente electrones, los comparten. - Hidrógeno comparte un electrón y adquiere la configuración electrónica del gas noble (dos electrones en su última capa). - Los demás elementos comparten tantos electrones como sean necesarios para parecerse al gas noble más cercano en el sistema periódico. - Esta unión se representa mediante el "Diagrama de Lewis", en la que los puntos y las cruces representan los electrones en la última capa de los átomos. El par de electrones "compartidos" se denomina: "Par de enlace" ## Propiedades de las sustancias covalentes - **Sustancias Covalentes Moleculares:** - A temperatura ambiente pueden ser gases, líquidos y sólidos - Se disuelven en disolventes polares y son poco solubles en agua - Puntos de fusión y ebullición bajos - Conducen la corriente eléctrica (excepto el H₂O). - **Sust. Cristales Covalentes:** - Son sólidos a temperatura ambiente. - Son muy duros. - Puntos de fusión y ebullición altos. - En general, no conducen la corriente eléctrica excepto el Grafito. - No se disuelven en ningún disolvente. # Enlace metálico - El enlace metálico es la unión de metales del mismo elemento en forma de estructura cristalina o cristal que comparten electrones en la red. Son agrupaciones de átomos iguales, y por ello, su fórmula coincide con su símbolo metálico. ## Formación del enlace metálico - Los átomos de los metales tienden a ceder electrones para completar su octeto, por lo que todos se convierten en iones positivos o cationes. Estos iones se disponen ordenadamente en los nudos de una red cristalina y todos comparten los electrones cedidos, lo que produce una nube o gas electrónicos, en toda la red. - Ca (Z=20) - Ca= 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² -2e-= Ca²⁺ 2 ⁺2 ⁺2 ⁺ ## Propiedades de las sustancias metálicas - Forman redes cristalinas - Tienen alta densidad y son duras. - Tienen, por lo general, altos puntos de fusión y ebullición. - Son sólidos a temperatura ambiente, excepto el Hg. - Son dúctiles y maleables. - Son buenos conductores del calor y de la electricidad. - No se disuelven en disolventes ordinarios. - Tienen brillo metálico. # Masa atómica - Cada uno de los elementos del “*Sistema Periódico*" tiene una masa denominada masa atómica (I.A.) - Ej: Ma-Cl=35.45 u: Ma-O=16 u - La unidad de masa atómica (uma, o u) se define como: - 1 uma = 1/12 de la masa de un átomo del carbono-12 - Por tanto, la masa atómica es la masa de cada átomo en umas. Cuando en vez de elementos (Cl, N, H, O) se tienen compuestos (NaCl, H₂O, N₂H₄), no es masa atómica, es molecular. (M. malec) # Masa molecular - La masa molecular de un compuesto químico, se calcula sumando las masas atómicas de cada elemento, teniendo en cuenta el número de átomos que las componen. - Ej: H₂O= 18 u - M H₂O = (1u+ 2) + 16u = 2u+16u = 18u # Composición centesimal - Porcentaje en el que se encuentra cada elemento dentro de la fórmula de un compuesto químico, ya que en dicha fórmula cada elemento se encuentra en la misma posición.