CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE ÁTOMOS

SUSTANCIAS SIMPLES
Las sustancias simples están formadas por uno o varios átomos de un mismo elemento.
Las fórmulas de las sustancias simples están formadas por el símbolo del elemento y un subíndice que indica el número de átomos iguales que lo forman.
Estas moléculas (unión de 2 o más átomos de un mismo elemento o de diferentes elementos) se nombran según la nomenclatura sistemática (IUPAC) que antepone un prefijo numeral al nombre del elemento.

NOMENCLATURA SISTEMÁTICA = PREFIJO DE CANTIDAD + ELEMENTO
1-Mono. Ejemplo: Monoplata o plata
2-Di. Ejemplo: Dioxígeno
3- Tri. Ejemplo: Trioro
4- Tetra. Ejemplo: Tetrafósforo
5- Penta. Ejemplo: Pentanitrógeno
6- Hexa.
7- Hepta.
8- Octo. Ejemplo: Octoazufre

Podemos encontrar las sustancias simples:
- Como átomos aislados: los gases nobles.
Los elementos del grupo 18, se encuentran en la naturaleza en forma de átomos aislados. A temperatura ambiente son sustancias gaseosas.
Una de las características de los elementos del grupo 18 es que todos tienen ocho electrones en su capa más externa, excepto el helio que tiene solo dos. Esta estructura es la más estable posible.
Por otra parte, el hecho de que los átomos de estos elementos tengan una estructura electrónica tan estable hace que no suelan combinarse ni consigo mismos ni con los átomos de otros elementos; de ahí que sean denominados gases nobles o inertes.
- Formando moléculas
- Formando cristales (sólidos cuyas partículas se ordenan conforme a un patrón que se repite en las tres direcciones del espacio)


COMPUESTOS
Los compuestos están formados por la unión de varios elementos diferentes combinados en proporciones fijas, y que se pueden separar por métodos químicos. Se representan mediante fórmulas químicas. Los subíndices indican el número de átomos de cada elemento.

Los átomos de elementos diferentes se unen entre sí para formar compuestos. Estas agrupaciones de átomos pueden ser en forma de moléculas o en forma de cristales.
- En forma de moléculas.
- En forma de cristales.

ABUNDANCIA EN LA NATURALEZA

          De los 117 elementos que se conocen actualmente, 29 han sido producidos artificialmente en las últimas décadas y no se encuentran en la naturaleza.

De los 88 restantes, más de 70 son tan escasos que reciben el nombre de elementos traza.

Los elementos en el universo

       Al analizar la materia que compone el universo, se descubren dos hechos:

-         Los elementos que constituyen los diversos cuerpos celestes son prácticamente iguales en todo el universo.

-         La abundancia de los elementos químicos, e incluso de sus isótopos, es similar en todos los cuerpos del universo.

Los elementos en la Tierra

          Al analizar la materia que constituye la Tierra se han encontrado en estado libre el oxígeno, el nitrógeno, el carbono, el oro, la plata y el platino. El resto de los elementos se halla combinado con otros elementos.

EN LA ATMÓSFERA

En la atmósfera, los elementos más abundantes son el nitrógeno, el oxígeno (libre, y combinado con el hidrógeno formando vapor de agua), el hidrógeno (casi en su totalidad combinado con el oxígeno en el vapor de agua), el carbono (combinado con el oxígeno formando dióxido de carbono) y el argón.

 EN LA CORTEZA TERRESTRE    

  

        En el gráfico de abundancia de los elementos que parece a la derecha, podrás comprobar que el silicio ocupa el segundo lugar en la corteza terrestre, tras el oxígeno. El silicio forma parte de la arena, la arcilla, el asbesto y la mica. Por ejemplo, el 47% de la arena del desierto está formada por silicio.

En la hidrosfera el segundo elemento más abundante es el hidrógeno que está combinado con el oxígeno en el agua.

Los elementos en los seres vivos

      Del centenar de elementos conocidos, menos de 30 forman parte de la materia viva. 

Los elementos que entran en la constitución de los seres vivos reciben el nombre de bioelementos.

Nuestro organismo está compuesto, fundamentalmente, por átomos de carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno y, en menor proporción, de fósforo y azufre. Todos ellos son denominados bioelementos primarios y aportan el 96,2% del total.

Los bioelementos más abundantes en los seres vivos son:

      -         El oxígeno, que se encuentra libre en la naturaleza, es elaborado por las plantas mediante la fotosíntesis.

      -         El carbono es unas doscientas veces más abundante en la biosfera que el la litosfera. 

       Es el elemento básico para la formación de las moléculas de los seres vivos, por lo que es captado directamente de la atmósfera en forma de dióxido de carbono por las plantas y a través de los alimentos, por los animales.

      -         El 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.

SISTEMA PERIÓDICO

La tabla periódica actual

         En la tabla periódica actual, los elementos aparecen ordenados de izquierda a derecha y de arriba abajo, en orden creciente de números atómicos.

Los elementos dentro de la tabla periódica están organizados en:

-         Grupos: Los elementos con el mismo número de electrones en su última capa (electrones de valencia) y, por lo tanto, con propiedades similares, se encuentran en un mismo grupo. Hay 18 grupos numerados del 1 a l8 formando columnas.

-         Periodos: Los elementos con el mismo número de capas electrónicas se encuentran en un mismo periodo. Hay 7 periodos formando filas.

Los inconvenientes de la tabla periódica actual son:

-         El hidrógeno no ocupa un lugar adecuado en la tabla, pues sus propiedades no se parecen a las de ninguno de los electos de los distintos grupos. Está situados en el grupo 1 por tener solo1 electrón.

-         Los elementos con números atómicos del 58 al 71 y del 90 al 103 no están situados dentro de la tabla.

Los metales y los no metales en la tabla periódica

Para saber dónde están situados los elementos metálicos y los no metálicos en la tabla periódica, hay que tener en cuenta lo siguiente:

-         Dentro de un mismo periodo, las propiedades metálicas de los elementos se acentúan a medida que nos desplazamos a la izquierda y disminuyen conforme vamos hacia la derecha.

-         Dentro de un mismo grupo, las propiedades metálicas de los elementos se acentúan a medida que bajamos en la tabla y disminuye conforme subimos por ella.

CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

           La primera clasificación de los elementos, atendiendo a su aspecto y propiedades físicas, distinguió entre metales y no metales.                  

Características de los elementos:                                                                              Cobre

-         Metálicos:

Poseen un brillo característico (lustre metálico).

Son opacos.

Son buenos conductores del calor y de la corriente eléctrica.

Son metales y dúctiles, es decir, pueden formar láminas delgadas y alambres.

Con excepción del mercurio, son sólidos a temperatura ambiente, y 

la mayoría tiene elevados puntos de fusión.

-         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, esto es, se rompen con facilidad.

Por lo general, los sólidos tienen puntos de fusión bajos, y los líquidos, puntos de ebullición también bajos.

azufre

APLICACIONES DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

A continuación, se muestra una tabla en la que se detallan las aplicaciones de algunos de los elementos químicos más comunes:

Alcalinos	Litio	Baterías eléctricas, lentes de telescopios y cerámicas.
	Sodio	Células fotoeléctricas, refrigerantes, lámparas de alumbrado público.
	Potasio	Células fotoeléctricas.
Alcalinotérreos	Berilio	Placas de rayos X, hardware, reactores nucleares.
	Magnesio	Envases de bebidas, flashes fotográficos, componentes del automóvil.
	Calcio	Purificador de metales, productos lácteos, medicamentos.
	Bario	Pirotecnia, recubrimiento de conductores eléctricos.
Elementos de transición	Hierro	Productos siderúrgicos. El acero lo forma con el carbono.
	Cobalto	Aleaciones para turbinas de aviones, recubrimientos resistentes a la corrosión, catálisis del petróleo, pigmentos, radioterapia, secante de pinturas.
	Níquel	Acero inoxidable, baterías recargables, robótica, acuñación de monedas.
	Cobre	Cables eléctricos y telefónicos, radiadores y frenos de coches, catenarias de trenes, monedas, tuberías de agua.
	Cinc	Protector contra la corrosión. Industria aeroespacial y de ordenadores.
	Plata	Monedas, orfebrería, medicina, industria fotográfica.
	Cadmio	Baterías, reactores nucleares.
	Mercurio	Espejos, termómetros, lámparas, explosivos.
Térreos	Boro	Industrias aeroespaciales y pirotécnicas.
	Aluminio	Espejos de telescopios, carpintería metálica, embalaje de alimentos, combustible cohetes.
Carbonoideos	Carbono	Aceros, reactores nucleares, medicina, fibras poliméricas, datación radiométrica.
	Silicio	Fabricación de chips, siliconas, cerámicas.
	Estaño	Protector de metales, obtención bronce.
	Plomo	Recubrimiento de cables, pigmentos.
Nitrogenoideos	Nitrógeno	Fabricación de amoníaco y atmósferas inertes.
	Fósforo	Raticidas, cerillas.
Anfígenos	Oxígeno	Propulsión cohetes, soldadura, fabricación de acero, medicina.
	Azufre	Fabricación de pólvora, fungicidas, vulcanizado del caucho.
Halógenos	Flúor	Plásticos, semiconductores, medicina.
	Cloro	Plásticos, fármacos, insecticidas, colorantes.
	Bromo	Síntesis de antidetonante de gasolina.
	Iodo	Medicinas y colorantes.
Gases nobles	Helio	Criogenia, reactores nucleares, láseres.
	Neón	Tubos luminosos, criogenia, láseres.

Breve historia de los elementos químicos

¿Qué es un elemento químico?

Un elemento químico es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras por medios químicos. 

Está caracterizado por su número atómico (Z) y su número másico (A). Se representa con una letra mayúscula y si necesita dos letras, la primera será mayúscula, y la segunda, minúscula.

Breve historia de los elementos químicos

Los elementos químicos que hoy conocemos se han ido descubriendo progresivamente a lo largo de la historia. Hasta el año 1850, el número de elementos químicos descubiertos no alcanzaba la mitad de los conocidos actualmente.

       Elementos como el oro, la plata, el cobre, el plomo, y el mercurio eran ya conocidos desde la antigüedad, pero el primer elemento químico descubierto científicamente fue el fósforo, alrededor de 1669, por el alquimista alemán Henning Brand.

Los nombres de los elementos químicos suelen proceder del griego, del latín o del inglés, aunque en algunos casos proceden del nombre de su descubridor o de la ciudad en que se realizó el descubrimiento.

Por ejemplo, el fósforo toma su nombre del griego phosphoros, que significa ‘portador de luz’ ya que este elemento arde al combinarse lentamente con el oxígeno del aire y emite luz en la oscuridad.

Durante el siglo XVIII, gracias al trabajo de científicos como Antoine de Lavoisier, se conocieron muchos nuevos elementos, la mayoría de ellos gases, como el oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno.

La aplicación de la pila eléctrica al estudio de fenómenos químicos, a principios del siglo XIX, facilitó el descubrimiento de nuevos elementos, como el sodio, el potasio o el calcio. Así, en 1830 se conocían ya 55 elementos.

Posteriormente, la invención del espectroscopio, a mediados del siglo XIX, permitió el descubrimiento de nuevos elementos, como el cesio, el talio, o el rubidio.

        Cuando, en 1869, el ruso Dmitri Mendeleiev publicó su Tabla Periódica, se conocían ya 63 de los 90 elementos químicos que existen en la naturaleza. A estos hay que sumar también los gases nobles, descubiertos en el aire a finales del siglo XIX e incorporados a la tabla de Mendeleiev. 
Esta ordenación periódica permitió a Mendeleiev pronosticar la existencia de otros muchos elementos, cuyo descubrimiento se produciría después. Este es el caso de, entre otros, el tecnecio, que fue el primer elemento químico obtenido artificialmente en un laboratorio, en 1937.

En la actualidad se conocen 115 elementos aproximadamente, y la mayoría se encuentran en la naturaleza.

LIMITACIONES DEL MODELO ATÓMICO DE BOHR

         A lo largo de la historia se han ido formulando diversas teorías sobre la composición de la materia.
Niels Bohr formuló en 1913  una nueva hipótesis para rebatir lo afirmado por Rutherford en años anteriores.

         Algunas de las limitaciones más destacadas del modelo atómico de Bohr fueron:

- Suponer que los electrones están en órbitas establecidas.Con el tiempo se encontró que no se puede determinar con tanta precisión la ubicación de las partículas (Principio de Incertidumbre de Heisenberg), por lo tanto, los electrones no están en órbitas fijas, sino que se encuentran en ciertas regiones, denominadas orbitales.
-Creer que las órbitas de los electrones son circulares, como en los sistemas planetarios, en vez de elípticas.
- Solo es aplicable al hidrógeno o hidrogenoides (átomos con un solo electrón He+ o Li2+).
- No conseguir explicar las nuevas rayas en los espectros, mostradas por los nuevos avances en espectroscopia.

         Por lo tanto, este modelo no fue el definitivo. Por 1920 se introdujeron modificaciones y se desarrollaron nuevos modelos atómicos para explicar, al menos cualitativamente, las propiedades químicas de los elementos.