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La importancia de la relación de la química con otras ciencias y cómo influye en la vida cotidiana.

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La importancia de la relación de la química con otras ciencias y cómo influye en la vida cotidiana.

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La relación de la química con otras ciencias es fundamental para comprender y abordar una amplia gama de fenómenos en la vida cotidiana. Desde la biología hasta la física y la medicina, la química se entrelaza con estas disciplinas de manera interdependiente, proporcionando conocimientos y herramientas indispensables.

En la biología, por ejemplo, la química permite comprender los procesos fundamentales de la vida a nivel molecular, como la replicación del ADN, la síntesis de proteínas y la metabolización de nutrientes. La química también es crucial en la medicina, ya que proporciona la base para el desarrollo de fármacos, la comprensión de las reacciones bioquímicas en el cuerpo humano y la fabricación de dispositivos médicos avanzados.

En la física, la química está presente en la comprensión de la estructura de la materia, las interacciones entre partículas subatómicas y la transferencia de energía en diversos sistemas. Por ejemplo, la termodinámica y la cinética química son áreas en las que la física y la química se superponen, proporcionando herramientas para entender y predecir el comportamiento de los sistemas químicos en función de variables como la temperatura, la presión y la concentración.

En la ingeniería y la tecnología, la química es esencial para el desarrollo de nuevos materiales, la optimización de procesos industriales y la creación de dispositivos electrónicos y energéticos más eficientes. Desde la síntesis de plásticos y polímeros hasta la creación de baterías de última generación, la química impulsa la innovación tecnológica en múltiples campos.

Además, la química tiene un impacto directo en nuestra vida cotidiana a través de productos y procesos que utilizamos a diario. Desde los alimentos que consumimos hasta los productos de limpieza que utilizamos en nuestros hogares, la química está presente en cada aspecto de nuestra vida. La comprensión de conceptos químicos básicos, como el pH, la solubilidad y la reactividad, nos permite tomar decisiones informadas sobre cómo interactuamos con nuestro entorno y cómo podemos mejorar nuestra calidad de vida de manera sostenible.

En resumen, la química es una ciencia interdisciplinaria que influye profundamente en nuestra vida cotidiana al entrelazarse con otras disciplinas y proporcionar la base para la comprensión y la innovación en una amplia gama de campos.

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El modelo atómico de Broglie fue propuesto por el físico francés Louis Broglie en 1924. En su tesis doctoral, Broglie aseveró la dualidad onda-partícula de los electrones, sentando las bases de la mecánica ondulatoria. Broglie publicó importantes hallazgos teóricos sobre la naturaleza onda-corpúsculo de la materia a escala atómica.

Posteriormente los enunciados de Broglie fueron demostrados experimentalmente por los científicos Clinton Davisson y Lester Germer, en 1927. La teoría de onda de los electrones de Broglie se fundamenta en la propuesta de Einstein sobre las propiedades ondulatorias de la luz en longitudes de onda cortas.

Características del modelo atómico de Broglie

Para desarrollar su propuesta, Broglie partió del principio de que los electrones tenían una naturaleza dual entre onda y partícula, similar a la luz.

En ese sentido, Broglie realizó un símil entre ambos fenómenos, y con base en las ecuaciones desarrolladas por Einstein para el estudio de la naturaleza ondulatoria de la luz, indicó lo siguiente:

La energía total del fotón y, en consecuencia, la energía total del electrón, resulta del producto de la frecuencia de la onda y la constante de Plank (6,62606957(29) ×10 ⁻³⁴ Jules x segundos), tal como se detalla en la siguiente expresión:

E = h * f

En esta expresión:

E= energía del electrón.

h= constante de Plank.

f= frecuencia de la onda.

– El momento lineal del fotón, y por ende, del electrón, es inversamente proporcional a la longitud de la onda, y ambas magnitudes se relacionan a través de la constante de Plank

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Explicación de cómo la materia puede experimentar cambios físicos y químicos, además de cómo se involucran los estados de agregación de la materia y la energía.

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Explicación de cómo la materia puede experimentar cambios físicos y químicos, además de cómo se involucran los estados de agregación de la materia y la energía.

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La materia puede experimentar cambios tanto físicos como químicos, los cuales implican alteraciones en su estructura y composición. Estos cambios están estrechamente relacionados con los estados de agregación de la materia y la energía involucrada en los procesos.

Los cambios físicos implican modificaciones en las propiedades físicas de la materia, como la forma, el tamaño o el estado de agregación, sin alterar su composición química. Ejemplos comunes de cambios físicos incluyen la fusión (cambio del estado sólido al líquido), la vaporización (cambio del estado líquido al gaseoso) y la condensación (cambio del estado gaseoso al líquido). En estos procesos, la energía se transfiere en forma de calor, pero la identidad de las sustancias no cambia.

Por otro lado, los cambios químicos implican la formación de nuevas sustancias mediante reacciones químicas, donde las sustancias originales se transforman en otras con composiciones químicas diferentes. Estas reacciones pueden implicar la ruptura y formación de enlaces químicos entre átomos y moléculas. Ejemplos de cambios químicos incluyen la oxidación de un metal, la fermentación de alimentos y la combustión de combustibles. En los cambios químicos, la energía también puede estar involucrada, ya sea absorbida o liberada durante la reacción.

Los estados de agregación de la materia (sólido, líquido, gaseoso) están determinados por la relación entre la energía cinética de las partículas y las fuerzas de atracción intermoleculares. En el estado sólido, las partículas están muy cercanas unas de otras y tienen una energía cinética baja, lo que resulta en una estructura ordenada y una forma definida. En el estado líquido, las partículas tienen más energía cinética y están más separadas, lo que les permite fluir y adoptar la forma del recipiente que las contiene. En el estado gaseoso, las partículas tienen una alta energía cinética y están muy separadas, moviéndose libremente y llenando por completo el volumen del recipiente.

La energía juega un papel crucial en todos estos procesos, ya que se requiere energía para cambiar el estado de la materia o para llevar a cabo reacciones químicas. La energía puede ser absorbida o liberada durante estos procesos, lo que afecta la dirección y la velocidad de los cambios. Por ejemplo, durante la fusión de un sólido, se absorbe energía para romper las fuerzas de atracción intermoleculares y cambiar el estado de la materia de sólido a líquido. En contraste, durante la condensación de un gas, se libera energía cuando las partículas pierden energía cinética y se agrupan para formar un líquido.

Los cambios físicos y químicos en la materia están estrechamente relacionados con los estados de agregación de la materia y la energía involucrada en los procesos. Estos conceptos son fundamentales para comprender cómo interactúa la materia en nuestro entorno y cómo podemos manipularla para diversos fines.

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Un modelo atómico representa una explicación o esquema de cómo son y cómo se comportan los átomos.

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Teorías y modelos atómicos de: Dalton, Thompson, Rutherford

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Teorías y modelos atómicos de: Dalton, Thompson, Rutherford

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Las teorías y modelos atómicos propuestos por Dalton, Thomson y Rutherford fueron hitos importantes en el desarrollo de nuestra comprensión de la estructura y la naturaleza de los átomos. Cada uno de estos científicos ofreció una perspectiva única que contribuyó significativamente al panorama general de la física y la química.

1. Modelo Atómico de Dalton: John Dalton propuso su modelo atómico a principios del siglo XIX. Según Dalton, los átomos eran esferas sólidas e indivisibles, similares a billares, y cada elemento estaba compuesto por átomos de una sola masa y propiedades características. Además, Dalton sugirió que los átomos de diferentes elementos tenían masas diferentes. Si bien este modelo fue revolucionario en su época, más tarde se descubrió que los átomos no eran indivisibles, sino que estaban compuestos de partículas subatómicas.

2. Modelo del Budín de Pasas de Thomson: Desarrollado a fines del siglo XIX por J.J. Thomson, este modelo propuso que los átomos eran una esfera de carga positiva con electrones incrustados en ella, como pasas en un budín. Esta idea surgió de los experimentos de Thomson con tubos de rayos catódicos, que demostraron la existencia de partículas negativamente cargadas (electrones). El modelo de Thomson fue el primero en sugerir que los átomos no eran indivisibles y que contenían partículas subatómicas.

3. Modelo Nuclear de Rutherford: Ernest Rutherford y su equipo llevaron a cabo el famoso experimento de la lámina de oro a principios del siglo XX. Descubrieron que la mayoría de las partículas alfa pasaban a través de la lámina de oro, pero unas pocas eran desviadas en ángulos grandes. Este resultado llevó a Rutherford a proponer un nuevo modelo atómico en el que los átomos tenían un núcleo central denso y cargado positivamente, rodeado por electrones que orbitaban a su alrededor como planetas alrededor del sol. Este modelo, aunque exitoso en explicar la dispersión de las partículas alfa, fue modificado posteriormente para dar cuenta de las leyes de la mecánica cuántica.

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Niels Bohr fue un físico danés que en 1913 propuso un nuevo modelo para explicar la estructura del átomo y su comportamiento a través de la estabilidad de los electrones. Por este decisivo aporte al conocimiento recibió el Premio Nobel de Física en 1922.

El modelo planteado por Bohr funcionó para comprender el funcionamiento de ciertos tipos de átomos, como el de hidrógeno, pero no para otros de estructura más compleja. Sin embargo, su modelo abrió las puertas para establecer las teorías siguientes y fue la base del modelo atómico moderno o de la actualidad.

Origen del modelo atómico de Bohr

Durante la época de la antigua Grecia se pensaba que la materia estaba constituida por principios o elementos indivisibles, es decir, que no podían ser fraccionadas en partes aún más pequeñas (como el agua o el aire).

Sin embargo, el trabajo del químico John Dalton hacia finales de la Edad Moderna aportó los primeros enfoques científicos que sentaron las bases de la estequiometría química. En 1803 expuso su teoría atómica de que la materia estaba compuesta por átomos de diferentes estructuras.

En 1897 Joseph Thomson descubrió el electrón como parte del átomo y en 1911 Ernest Rutherford elaboró una teoría sobre la estructura interna del átomo. Niels Bohr fue quien comprendió y describió la organización de esas partículas llamadas electrones y su distribución en órbitas específicas alrededor del núcleo del átomo.

El modelo atómico de Bohr, que resultó la base del modelo atómico actual, explicaba la estabilidad de la materia y la conformación de los enlaces químicos. Observar la representación gráfica del modelo de Bohr hará más sencillo comprender las siguientes características:

Los electrones que rodean el núcleo de un átomo pueden ser internos o externos. Ambos tipos de electrones se encuentran en órbitas circulares alrededor del núcleo, pero los electrones no pueden estar en todas las órbitas, solo en las permitidas.

Los electrones están en niveles definidos de energía y a distancias fijas. La órbita más cercana al núcleo tiene energía más baja respecto a la órbita más alejada del núcleo, que tiene más energía.

Las órbitas tienen un número determinado de electrones, según su distancia respecto al núcleo. Esa escala de distribución se denomina “configuraciones electrónicas” y es equivalente a la escala de la tabla periódica (representada en el orden de las filas).

Los electrones pueden saltar de nivel o de órbita, y este salto solo puede ocurrir desde y hacia las órbitas permitidas. Por ejemplo, un electrón que salta de una órbita exterior a una interior pierde energía, que se desprende en forma de fotón o luz. Si salta de una órbita interior a una exterior, gana energía.

La mínima cantidad de energía que se puede ganar o perder en cualquier longitud de onda se denomina “cuanto de energía”, de allí surge la expresión “salto cuántico” para hacer referencia a un cambio de los electrones de un nivel energético a otro. Este cambio está asociado a una pérdida o ganancia de energía.

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La teoría y modelo atómico de: Schrödinger

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La teoría y modelo atómico de: Schrödinger

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El modelo atómico de Schrödinger es una propuesta del funcionamiento y estructura del átomo desarrollado por Erwin Schrödinger en 1926. Es conocida como el modelo mecánico cuántico del átomo, y describe el comportamiento ondulatorio del electrón.

Para ello, el destacado físico austríaco se fundamentó en la hipótesis de Broglie, quien enunció que cada partícula en movimiento está asociada a una onda y puede comportarse como tal.

Schrödinger sugirió que el movimiento de los electrones en el átomo correspondía a la dualidad onda-partícula, y en consecuencia, los electrones podían movilizarse alrededor del núcleo como ondas estacionarias.

Schrödinger, quien fue galardonado con el Premio Nobel en 1933 por sus aportes a la teoría atómica, desarrolló la ecuación homónima para calcular la probabilidad de que un electrón se encuentre en una posición específica.

Características del modelo atómico de Schrödinger

Este modelo del átomo describe el movimiento de los electrones como ondas estacionarias.

Los electrones se mueven constantemente, es decir, no tienen una posición fija o definida dentro del átomo.

Este modelo no predice la ubicación del electrón, ni describe la ruta que realiza dentro del átomo. Solo establece una zona de probabilidad para ubicar al electrón.

Estas áreas de probabilidad se denominan orbitales atómicos. Los orbitales describen un movimiento de traslación alrededor del núcleo del átomo.

Estos orbitales atómicos tienen diferentes niveles y subniveles de energía, y pueden definirse entre nubes de electrones.

El modelo no contempla la estabilidad del núcleo, solo se remite a explicar la mecánica cuántica asociada al movimiento de los electrones dentro del átomo.

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La teoría y modelo atómico de: Schrödinger

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La teoría y modelo atómico de: Schrödinger

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¿Qué es el modelo atómico de Heisenberg?

El modelo atómico de Heisenberg (1927) introduce el principio de incertidumbre en los orbitales de electrones que rodean el núcleo atómico. El destacado físico alemán instauró los cimientos de la mecánica cuántica para estimar el comportamiento de las partículas subatómicas que conforman un átomo.

El principio de incertidumbre de Werner Heisenberg indica que no es posible conocer con certeza la posición y el momento lineal de un electrón al mismo tiempo. El mismo principio aplica para las variables tiempo y energía; es decir, si tenemos un indicio sobre la posición del electrón, desconoceremos el momento lineal del electrón, y viceversa.

En síntesis, no es posible predecir simultáneamente el valor de ambas variables. Lo anterior no implica que no pueda conocerse con precisión alguna de las magnitudes mencionadas previamente. Siempre que sea por separado, no existe ningún impedimento para obtener el valor de interés.

Sin embargo, la incertidumbre tiene lugar cuando se trata de conocer simultáneamente dos magnitudes conjugadas, como es el caso de la posición y el momento lineal, y del tiempo junto a la energía.

Características del modelo atómico de Heisenberg

En marzo de 1927 Heisenberg publicó su obra Sobre el contenido perceptivo de la cinemática y la mecánica teóricas cuánticas, donde detalló el principio de incertidumbre o indeterminación.

Este principio, fundamental en el modelo atómico propuesto por Heisenberg, se caracteriza por lo siguiente:

El principio de incertidumbre surge como una explicación que complementa las nuevas teorías atómicas sobre el comportamiento de los electrones. A pesar de emplear instrumentos de medición con una alta precisión y sensibilidad, la indeterminación sigue estando presente en cualquier ensayo experimental.

A causa del principio de incertidumbre, al analizar dos variables relacionadas, si se tiene un conocimiento certero de una de estas, entonces la indeterminación sobre el valor de la otra variable será cada vez mayor.

El momento lineal y la posición de un electrón, u otra partícula subatómica, no se pueden medir al mismo tiempo.

La relación entre ambas variables viene dada por una inecuación. Según Heisenberg, el producto de las variaciones del momento lineal y de la posición de la partícula siempre es mayor al cociente entre la constante de Plank (6,62606957(29) ×10 ⁻³⁴ Jules x segundos) y 4π

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Información sobre las subpartículas radiactivas.

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Información sobre las subpartículas radiactivas.

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¿Qué es la radiactividad?

Toda la materia está compuesta de átomos que son, en su mayoría, estables. Sin embargo, existen elementos cuyos átomos tienen un núcleo inestable, por lo cual esos materiales reciben el nombre de radiactivos, pues emiten radiaciones que pueden atravesar capas metálicas delgadas, ionizar los gases y hacerlos conductores de electricidad.

La emisión de esas radiaciones por parte de algunos materiales es lo que se conoce como radiactividad.

El elemento radiactivo más conocido es el uranio. A fin de alcanzar la estabilidad, su inestable núcleo va cambiando y, durante el proceso, emite radiaciones en forma de pequeñas partículas y rayos, hasta convertirse finalmente en plomo, un elemento estable.

Descubrimiento de la radiactividad

En 1896,el francés Henry Becquerel descubrió que los minerales de uranio emiten radiaciones invisibles que se propagan en línea recta, impresionan las placas fotográficas e ionizan los gases cuando los atraviesan.

Aunque Becquerel fue el primero en descubrir este fenómeno, su nombre se debe a Maruie Curie quien lo estudió e interpretó.

Tipos de partículas

En las radiaciones emitidas por las sustancias radiactivas se identifican tres tipos de partículas: alga, beta y gamma.

Partículas Alfa (α)

Las partículas más pesadas son núcleos de helio, de masa 4 unidades y de carga +2. Aunque esta radiación es muy energética es poco penetrante, al punto de que una hoja de papel, la ropa y la capa exterior de la piel son capaces de detenerlas.

Normalmente no se desplazan más de cinco centímetros por el aire y su velocidad depende del elemento que las emite, pero tiene un rango que va desde los 10.000 hasta los 20.000 km/s.

Partículas Beta (β)

Las partículas beta, mínimas y de carga -1, son electrones de gran velocidad que poseen una energía inferior a las partículas alfa debido a que su masa es 7.000 veces menor.

Sin embargo, son más penetrantes que las alfa por lo que pueden atravesar unos metros de aire, pero una delgada plancha de aluminio o de vidrio logra impedir su avance.

Rayos Gamma (γ)

De todas las partículas radiactivas, los rayos gamma son las más penetrantes y por ende, las más peligrosas. No tienen carga eléctrica, se propagan a la velocidad de la luz (300.000 km/s).

Los rayos gamma atraviesan sin desvirarse, campos magnéticos y eléctricos, por lo tanto, para protegernos de esa clase de radiación necesitamos gruesas barreras de plomo u hormigón.

Familias radiactivas

1. La del Uranio: elemento de número atómico 92 y masa atómica 238.

2. La del Torio: elemento de número atómico 90 y masa atómica 232.

3. La del Actinio: elemento de número atómico 89 y masa atómica 227.

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Lo que refiere a la energía nuclear, usos y aplicaciones, así como las ventajas y desventajas.

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Lo que refiere a la energía nuclear, usos y aplicaciones, así como las ventajas y desventajas.

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La energía nuclear es una forma de energía generada a partir de reacciones nucleares, como la fisión nuclear (división de núcleos pesados) o la fusión nuclear (unión de núcleos ligeros). Tiene una serie de usos y aplicaciones, así como ventajas y desventajas:

Usos y Aplicaciones:

1. Generación de Electricidad: La principal aplicación de la energía nuclear es la producción de electricidad en centrales nucleares. Estas plantas utilizan la fisión nuclear para generar calor, que luego se convierte en electricidad a través de turbinas y generadores.

2. Propulsión Nuclear: La energía nuclear se utiliza en aplicaciones de propulsión, como en submarinos nucleares y naves espaciales. La fisión nuclear proporciona la energía necesaria para propulsar estos vehículos de manera eficiente y continua durante largos períodos de tiempo.

3. Medicina Nuclear: En medicina, se utilizan isótopos radiactivos en diagnósticos por imágenes, radioterapia y tratamientos de cáncer. Por ejemplo, el isótopo radiactivo tecnecio-99m se utiliza en estudios de medicina nuclear para diagnosticar enfermedades y afecciones.

4. Investigación Científica: La energía nuclear también se emplea en la investigación científica, incluyendo física de partículas, química y biología. Los aceleradores de partículas y los reactores nucleares de investigación son herramientas importantes en diversas áreas de la ciencia.

Ventajas:

1. Bajo Impacto Ambiental: Las centrales nucleares no emiten dióxido de carbono ni otros gases de efecto invernadero durante la generación de electricidad, lo que las hace una opción atractiva para combatir el cambio climático.

2. Alta Eficiencia Energética: La energía nuclear tiene una alta densidad energética y puede generar grandes cantidades de electricidad con una cantidad relativamente pequeña de combustible nuclear.

3. Independencia Energética: La energía nuclear puede reducir la dependencia de los combustibles fósiles importados, ya que el uranio, principal combustible nuclear, se puede extraer de fuentes nacionales o de países con reservas nucleares significativas.

Desventajas:

1. Residuos Radiactivos: La generación de energía nuclear produce residuos radiactivos de larga vida que requieren un manejo cuidadoso y seguro durante miles de años. El almacenamiento y disposición de estos residuos son problemas importantes y controvertidos.

2. Riesgos de Seguridad: Los accidentes nucleares, como los de Chernobyl y Fukushima, han destacado los riesgos inherentes asociados con la energía nuclear, incluyendo la liberación de materiales radiactivos y sus efectos en la salud humana y el medio ambiente.

3. Proliferación Nuclear: Existe el riesgo de que los materiales nucleares utilizados en la generación de energía puedan ser desviados para la fabricación de armas nucleares, lo que plantea preocupaciones de seguridad global y proliferación nuclear.

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Información sobre las diversas clasificaciones que se da en la tabla periódica y lo referente a enlaces químicos.

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Información sobre las diversas clasificaciones que se da en la tabla periódica y lo referente a enlaces químicos.

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La tabla periódica es una representación gráfica de información sobre los elementos químicos, como el símbolo o el número atómico, en columnas y filas, es decir, en una disposición tabular. Si se lee de izquierda a derecha y de arriba a abajo, el número atómico es creciente. La masa atómica también es creciente en este sentido, salvo algunas excepciones.

Las filas de la tabla periódica se conocen como períodos. Se numeran del 1 al 7 en sentido descendente; el período 1 es el período superior y el período 7 es el inferior. A mayor período, es decir, al descender por la tabla periódica, aumenta el número de niveles energéticos del átomo en estado fundamental (no excitado).

Cada columna de la tabla periódica es un grupo y hay un total de 18. Los grupos se unen para formar 4 bloques en función del último orbital ocupado: s, p, d y f.

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Además de las representaciones y descripciones sistemáticas basadas en características atómicas, en la tabla periódica se pueden establecer categorías o tipos atendiendo a propiedades físicas y químicas generales compartidas por un grupo de elementos. Una de las clasificaciones más extendidas tiene tres grandes categorías: metales, metaloides y no metales. Estas categorías se dividen a su vez en grupos más pequeños:

Metales: alcalinos, alcalinotérreos, metales de transición, metales postransicionales, lantánidos, actínidos.

Metaloides

No metales: halógenos, gases nobles

Metales alcalinos

Los metales alcalinos incluyen a los elementos del grupo 1, desde el Litio (Li) hasta el Francio (Fr). El Hidrógeno está en el grupo 1 pero no es un metal alcalino, de hecho el hidrógeno muestra muy pocas características metálicas y es frecuentemente categorizado como un no metal.

Metales alcalinotérreos

Los metales alcalinotérreos coinciden con el grupo 2, desde el berilio (Be) hasta el radio (Ra). Suelen tener un punto de fusión muy alto y sus compuestos óxidos

forman soluciones alcalinas muy básicas.

Lantánidos

Los lantánidos son el grupo formado desde el elemento con número atómico 57, el lantano (La), que le da nombre al grupo, hasta el elemento de número atómico 71, el Lutecio (Lu). La capa de valencia de los lantánidos es 4f; junto a los actínidos (5f) forman el bloque f.

Actínidos

Los actínidos es el grupo que comprende desde el número atómico 89, el Actinio (Ac), hasta el 103, el Lawrencio (Lr). La capa de valencia es 5f y son todos son radioactivos. Son elementos poco abundantes, de hecho solo el torio (Th) y el uranio (U) se dan en la naturaleza en cantidades significativas.

Metales de transición

Los metales o elementos de transición se sitúan en el centro de la tabla periódica, en el bloque d, que abarca desde el grupo 3 al grupo 12. Se caracterizan por tener un orbital d parcialmente ocupado en su configuración electrónica.

Metales postransicionales

Los metales postransicionales, a veces referidos simplemente como «otros metales», son el Aluminio (Al), Galio (Ga), Indio (In), Talio (Tl), Estaño (Sn), Plomo (Pb) y Bismuto (Bi). Estos elementos se consideran metales pero suelen tener características metálicas más moderadas; por ejemplo, suelen ser más blandos o relativamente peores conductores.

Metaloides

Los metaloides son sustancias con propiedades intermedias entre los metales y los no metales. Se comportan típicamente como no metales, pero pueden presentar aspecto metálico o conducir la electricidad en algunas circunstancias. Los elementos metaloides, también conocidos como semimetales, son el Boro (B), Silicio (Si), Germanio (Ge), Arsénico (As), Antimonio (Sb), Telurio (Te) y Polonio (Po); a veces se incluye también al Astato (At).

No metales

Bajo el término «no metales» se englobarían a todos los demás elementos, desde los halógenos a los gases nobles, pero es muy frecuente que se utilice para elementos no metálicos que no se pueden clasificar como halógenos ni como gases nobles, es decir, para Hidrógeno (H), Carbono (C), Nitrógeno (N), Fósforo (P), Oxígeno (O), Azufre (S) y Selenio (Se).

Halógenos

Los halógenos son un tipo de elementos no metálicos que coinciden con el grupo 17 de la tabla periódica, lo que abarca desde el Flúor (F) hasta el Astato (At), este último a veces incluido en los metaloides. Los halógenos suelen ser elementos muy reactivos, por eso es común que se encuentren en la naturaleza formando parte de otras sustancias y rara vez en forma pura.

Gases nobles

Los conocidos como gases nobles coinciden con el grupo 18. Todos estos elementos son gaseosos en condiciones normales de presión y temperatura, no tienen color, no tienen olor, y su gran estabilidad les hace merecedores del adjetivo común de ser «inertes químicamente».

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¿Qué es un compuesto químico?

Un compuesto químico es una sustancia formada por la unión de dos o más átomos de elementos químicos distintos. Los compuestos químicos se mantienen unidos gracias a los enlaces químicos, los cuales se relacionan con los electrones de los átomos enlazados; es decir, en un compuesto químico los electrones (más externos) de los átomos intervienen en la formación de los enlaces.

Los componentes de los compuestos químicos (los elementos químicos) no pueden ser separados unos de otros por métodos físicos, como por ejemplo: destilación, centrifugación, filtración, etc., requiriéndose en su lugar métodos químicos para lograrlo.

Un ejemplo de compuesto químico es el agua. Está formada por solo dos átomos de dos elementos químicos diferentes: oxígeno e hidrógeno, teniendo la fórmula química H₂O. Por lo tanto, dos H se unen con un O para formar H₂O.

Un elemento químico, a diferencia de los compuestos químicos, es la forma más sencilla y básica que constituye la materia. Se presenta como un tipo único de átomo que no puede ser descompuesto en sustancias más simples por reacciones químicas.

Tipos de compuestos químicos

Los compuestos químicos pueden ser clasificados principalmente siguiendo dos criterios:

Según el tipo de enlace que une a los elementos químicos presentes en el compuesto químico.

Según a la composición y estructura del compuesto químico.

Según el tipo de enlace

Según el tipo de enlace los compuestos químicos pueden ser:

Moléculas. Son compuestos químicos formados por dos o más tipos de elementos químicos distintos, los cuales se unen mediante un enlace covalente. Este enlace se caracteriza por la compartición de uno o más pares de electrones externos, o de valencia, entre dos átomos.

Iones. Los compuestos químicos cargados eléctricamente reciben el nombre de compuestos químicos iónicos, y sus iones están unidos por el enlace iónico. Este enlace se produce al unirse un elemento químico del tipo metal con un elemento químico no metal.

Compuestos intermetálicos. Es un tipo de aleación metálica que constituye un material sólido que se ubica entre dos o más elementos químicos metálicos para mantenerlos unidos.

Coordinación. Están formados por un elemento metálico central, llamado centro de coordinación, y que le rodean un conjunto de moléculas o iones unidos conocidos como ligandos. La hemoglobina, por ejemplo, es una proteína que se encuentra en los glóbulos rojos y que transporta el oxígeno en la sangre. La hemoglobina tiene un compuesto de coordinación que se llama grupo hemo. En el centro del hemo hay un átomo de hierro que interviene en el transporte de oxígeno por la hemoglobina.

Según la composición y estructura

Según este criterio los compuestos químicos se clasifican en orgánicos e inorgánicos.

Compuestos orgánicos. Son compuestos cuyo principal elemento químico es el carbono, el cual suele formar enlaces con átomos del mismo carbono y el hidrógeno. No obstante, también están presentes, aunque en menor proporción, el oxígeno, el nitrógeno, el azufre, el boro, el fósforo, etc. Los compuestos orgánicos pueden ser:

Alifáticos. Las moléculas de los compuestos alifáticos pueden tener formas lineales o cíclicas, es decir, en formas cerradas como triángulos, cuadrados, pentágonos, etc. Pueden presentar enlaces de carbono de tres tipos: simples (C-C), dobles (C=C) o triples (C≡C).

Aromáticos. Son compuestos cíclicos que presentan en forma alternada enlaces de carbono-carbono sencillos y enlaces dobles carbono-carbono.

Heterocíclicos. Son compuestos que tienen una estructura cíclica, los cuales pueden presentar la sustitución de un átomo de carbono por otro elemento químico (O, S, N, etc.).

Organometálicos. Son compuestos orgánicos que pueden presentar en su composición elementos metálicos.

Polímeros. Son moléculas de gran tamaño (macromoléculas) que están formadas por unidades pequeñas e idénticas que se repiten a lo largo del polímero, y que reciben el nombre de monómeros.

Compuestos inorgánicos. Los compuestos inorgánicos, a diferencia de los orgánicos, no tienen al carbono como el elemento químico central, sino que intervienen en su composición la mayoría de los elementos químicos conocidos. Los compuestos inorgánicos pueden ser:

Óxidos básicos. Se forman por la reacción de un elemento químico metálico, como sodio, calcio, hierro, cobre, etc., con el oxígeno. Por ejemplo, el óxido de sodio (NaO) es un óxido básico. Reciben el nombre de óxidos básicos porque van a dar origen a las bases o hidróxidos.

Óxidos ácidos. Se originan por la reacción de un elemento químico no metálico, como cloro, flúor, azufre, bromo, etc., con el oxígeno. Por ejemplo, el óxido brómico (Br₂O₅) es un óxido ácido. Reciben el nombre de óxidos ácidos porque dan origen a los ácidos.

Hidruros. Presentan en su composición química la presencia de hidrógeno. Existen dos tipos: los hidruros metálicos y los hidruros no metálicos.

Metálicos. Se forman por la reacción del hidrógeno, con el estado de oxidación -1, con un metal. Estos compuestos químicos son los únicos en que está presente el hidrógeno con el estado de oxidación -1. Por ejemplo, el CaH₂ es el hidruro de calcio.

No metálicos. Se forman por la reacción del hidrógeno, con  estado de oxidación + 1, con un elemento no metálico con su estado de oxidación menor. El hidruro de cloro (HCl) es un gas que cuando se disuelve en el agua origina el ácido clorhídrico.

Ácidos. Son compuestos químicos inorgánicos, aunque existen ácidos orgánicos, que tienen un pH menor a 7 y tornan al color del papel tornasol a rojo. Pueden ser clasificados en hidrácidos y oxácidos.

Hidrácidos. Se originan por la reacción del hidrógeno con un no metal para formar un hidruro que al disolverse en agua origina un ácido; por ejemplo, el ácido yodhídrico (HI).

Oxácidos. Se origina por la reacción de un óxido de un elemento químico no metálico con el agua. Por ejemplo, la reacción del óxido sulfúrico (SO₃) con el agua produce el ácido sulfúrico (H₂SO₄).

Sales. Son compuestos químicos que se originan por la interacción de compuestos ácidos y básicos. En su composición puede haber tantos elementos metálicos como no metálicos. Las sales se clasifican en:

Sales neutras. Se originan en una reacción de neutralización entre un ácido y una base con la formación de la sal y el agua. Por ejemplo, la reacción del hidróxido de sodio (NaOH) con el ácido clorhídrico (HCl) produce el cloruro de sodio (NaCl), una sal y agua. Se llaman neutras porque no producen una variación de pH.

Sales ácidas. Se forman por la reacción de un hidróxido de un metal con valencia +1, con un ácido con varios hidrógenos. La reacción del hidróxido de litio (LiOH) con el ácido carbónico (H₂CO₃), produce la sustitución de solo un hidrógeno por un litio, lo que origina el bicarbonato de litio (LiHCO₃), una sal ácida y agua.

Sales básicas. Se producen por la reacción de una base que posee más de un grupo OH con un ácido hidrácido, por ejemplo, el ácido clorhídrico. Al reaccionar el ácido con el hidróxido de calcio, Ca(OH)₂, un átomo de cloro sustituye a un grupo hidroxilo (OH). Esto produce hidroxicloruro de calcio (CaClOH), una sal básica y agua.

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Diferencias entre los compuestos químicos y los elementos químicos

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Diferencias entre los compuestos químicos y los elementos químicos

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Cada elemento químico se corresponde con un átomo específico y solo con ese tipo de átomo; es decir, un elemento químico no tiene diferentes tipos de átomos. El átomo es la partícula elemental de la materia que no se divide por métodos físicos ni químicos.

El átomo de un elemento químico puede unirse con los átomos de otros elementos químicos para formar los compuestos químicos, los cuales sí pueden separarse en sus componentes (elementos químicos) utilizando métodos químicos.

Podría equiparse los elementos químicos y los compuestos químicos con un rompecabezas: las piezas del rompecabezas tienen diferentes características, por lo que pueden equipararse a los elementos químicos.

Las piezas del rompecabezas pueden unirse para formar diferentes figuras. Las figuras formadas podrían equipararse con los compuestos químicos. Una vez terminada la actividad, las figuras del rompecabezas pueden separarse en las piezas que lo constituyen.

Ejemplos de compuestos químicos

A continuación puedes ver una serie de ejemplos de compuestos químicos cotidianos:

HCl: Ácido clorhídrico

H₂S: Ácido sulfhídrico

HF: Ácido fluorhídrico

H₂SO₄: Ácido sulfúrico

HClO₄: Ácido perclórico

H₃PO₄: Ácido fosfórico

H₂CO₃: Ácido carbónico

HNO₃: Ácido nítrico

NaOH: Hidróxido de sodio

Ca(OH)₂: Hidróxido de calcio

Fe(OH)₂: Hidróxido ferroso

Fe(OH)₃: Hidróxido férrico

NaH: Hidruro de sodio

Cu₂O: Óxido cuproso

CuO: Óxido cúprico

Fe₂O₃: Óxido férrico

Cl₂O₇: Óxido perclórico

Br₂O: Óxido hipobromoso

I₂O₃: Óxido hipoyodoso

NaCl: Cloruro de sodio

FeCl₃: Cloruro férrico

HCO₃: Bicarbonato de sodio

CH₃COONa: Acetato de sodio

Na₂SO₄: Sulfato de sodio

FeSO₄: Sulfuro ferroso

H₂O: Agua

CO₂: Dióxido de carbono

C₆H₁₂O₆: Glucosa

C₁₂H₂₂O₁₁: Sacarosa