Estructura Atómica
Modelos Atómicos
Modelo de Thomson (1897)
Concepto clave: Modelo del pudín de pasas.
Características: El átomo está formado por una esfera de carga positiva donde están incrustados los electrones (partículas con carga negativa). Introducción de los electrones como partículas subatómicas.
Limitaciones: No explica cómo se distribuyen realmente las cargas en el átomo ni la estructura del núcleo.
Modelo de Bohr (1913)
Concepto clave: Órbitas cuantizadas.
Características: Los electrones se mueven en órbitas estacionarias específicas sin emitir energía. Los electrones solo pueden ganar o perder energía al saltar entre órbitas (niveles de energía). Explica los espectros de emisión de elementos como el hidrógeno.
Limitaciones: No explica bien los átomos más complejos y no toma en cuenta el comportamiento ondulatorio de los electrones.
Enlace Químico
Enlace Covalente
Clasificación de los enlaces covalentes:
- Covalente simple: Los átomos comparten un par de electrones (ej., H₂).
- Covalente doble: Se comparten dos pares de electrones (ej., O₂).
- Covalente triple: Se comparten tres pares de electrones (ej., N₂).
Polaridad del enlace covalente:
- Si la diferencia de electronegatividad entre los átomos es significativa, el enlace es polar (ej., H₂O).
- Si no hay diferencia, el enlace es apolar (ej., H₂).
Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis representan los electrones de valencia como puntos alrededor de los símbolos de los elementos y ayudan a visualizar cómo se forman los enlaces covalentes.
Excepciones a la regla del octeto:
- Moléculas con menos de 8 electrones: Algunos átomos, como el boro en BF₃, no completan el octeto.
- Moléculas con más de 8 electrones: Elementos del tercer periodo en adelante pueden expandir su octeto utilizando orbitales d (ej., SF₆).
- Radicales libres: Moléculas con un número impar de electrones, como NO, no pueden cumplir la regla del octeto.
TRPECV (Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia)
Esta teoría predice la geometría de una molécula basada en la repulsión entre los pares de electrones (enlazantes y no enlazantes) alrededor de un átomo central.
Ejemplos: geometría tetraédrica (CH₄), angular (H₂O), lineal (CO₂), trigonal plana (BF₃).
Teoría de la Hibridación de los Orbitales
La hibridación explica cómo los átomos reorganizan sus orbitales para formar enlaces equivalentes.
Ejemplos:
- sp³: geometría tetraédrica (CH₄).
- sp²: geometría trigonal plana (BF₃).
- sp: geometría lineal (C₂H₂).
Propiedades de la Materia
Propiedades de los Compuestos Iónicos
- Punto de fusión y ebullición elevados: Debido a las fuertes fuerzas electrostáticas que mantienen unidos a los iones en la red.
- Dureza y fragilidad: Los sólidos iónicos son duros porque los iones están fuertemente atraídos, pero frágiles porque un desplazamiento puede llevar a repulsiones entre iones del mismo tipo.
- Solubilidad en agua: Muchos compuestos iónicos son solubles en agua debido a la capacidad del agua para estabilizar los iones separados mediante solvatación.
- Conductividad eléctrica:
- Sólidos: No conducen electricidad porque los iones están inmóviles.
- En solución acuosa o fundidos: Conducen electricidad ya que los iones pueden moverse libremente.
- Color: Algunos compuestos iónicos presentan colores debido a transiciones electrónicas en los iones presentes.
Propiedades de los Metales
- Conductividad eléctrica y térmica: Elevada debido a los electrones libres.
- Brillo metálico: Reflejan la luz gracias a los electrones deslocalizados.
- Maleabilidad y ductilidad: Pueden deformarse sin romperse.
- Alta densidad y punto de fusión: Generalmente tienen estructuras densas y enlaces fuertes.
- Capacidad para formar aleaciones: Mezclarse con otros metales para formar materiales con propiedades mejoradas.
- Reactividad química: Varía ampliamente; algunos metales son altamente reactivos (como el sodio), mientras que otros son menos reactivos (como el oro).
Semiconductores
Definición: Los semiconductores son materiales que tienen una conductividad eléctrica intermedia entre los conductores y los aislantes.
Características:
- Band gap moderado: Tienen una brecha de banda que permite la conducción de electrones bajo ciertas condiciones (temperatura, dopaje).
- Dopaje: Introducción de impurezas (dopantes) para aumentar la concentración de portadores de carga (electrones o huecos).
- Tipo n: Dopados con elementos que aportan electrones adicionales.
- Tipo p: Dopados con elementos que crean huecos.
Aplicaciones:
- Electrónica: Fabricación de diodos, transistores y circuitos integrados.
- Fotovoltaicos: Celdas solares.
- Sensores y dispositivos optoelectrónicos.
Ejemplos: Silicio (Si), germanio (Ge), arseniuro de galio (GaAs).