Fundamentos de Química: Estructura Atómica, Tabla Periódica y Mediciones

Método Científico

El método científico es el procedimiento que sigue todo estudio científico:

1. Observación: Apreciación a través de los sentidos que genera una pregunta.
2. Hipótesis: Conjetura o posible respuesta al problema planteado por la observación.
3. Experimentación: Diseño de experimentos para comprobar la hipótesis. Si la hipótesis es cierta, se elaboran leyes, teorías o modelos. Si la hipótesis no es cierta, se emite otra y se reinicia el proceso.
4. Conclusión: Análisis de los resultados y elaboración de un resumen final.

Informe Científico

Un informe científico debe contener las siguientes partes:

1. Portada: Título, autor, procedimiento y fecha.
2. Introducción: Objetivo, hipótesis y conocimientos previos.
3. Método: Materiales, procedimiento y resultados.
4. Conclusión: Análisis de los resultados y resumen final.
5. Bibliografía: Fuentes de información consultadas.

Magnitudes y Mediciones

Una magnitud es todo aquello que se puede medir. Medir es comparar una magnitud con otra usando un patrón. Se clasifican en:

• Magnitudes fundamentales: Se definen por sí mismas.
• Magnitudes derivadas: Se definen en función de otras magnitudes y por operaciones.

Error en la Medida

• Precisión: Es la mínima cantidad que puede apreciar un instrumento.
• Error: Diferencia entre el valor real y el valor medio.
• Error accidental: Se debe a la precisión del instrumento, el operario u otras razones. El error es aleatorio y tiene difícil corrección.
• Error sistemático: La causa principal es una mala calibración del instrumento. Se da siempre en la misma dirección y tiene fácil corrección.

El error en la medida se expresa como un intervalo: X ± EA, donde X es el valor medio y EA es el error absoluto.

• Error absoluto: |Valor exacto - Valor aproximado|
• Error relativo: (EA / Valor exacto) * 100%
• Media: Suma de todos los valores / Número de valores.

Representación de Especies Atómicas

• A: Número másico (protones + neutrones)
• X: Símbolo del elemento
• Z: Número atómico (número de protones)

En un átomo neutro, el número de protones es igual al número de electrones.

Iones

• Catión: Ion con carga positiva (ha perdido electrones).
• Anión: Ion con carga negativa (ha ganado electrones).

Isótopos

Átomos con el mismo número atómico (Z) y distinto número másico (A). Por lo tanto, los isótopos tienen distinta masa. La masa atómica se calcula como una media ponderada de la masa de cada isótopo y su abundancia en la naturaleza:

Masa atómica = (I₁ * R₁) + (I₂ * R₂) + (I₃ * R₃) / 100, donde I es la masa de cada isótopo y R es su abundancia relativa.

Modelos Atómicos

• Demócrito: Propuso la idea del átomo como partícula indivisible.
• Dalton: Postuló que los elementos están formados por átomos idénticos, los compuestos por átomos de diferentes elementos en proporciones fijas, y que las reacciones químicas implican la separación, combinación o reordenamiento de átomos.
• Thomson: Describió el átomo como una esfera de carga positiva con electrones incrustados.
• Rutherford: Propuso un modelo atómico con un núcleo positivo y electrones orbitando alrededor.
• Bohr: Postuló que los electrones giran en órbitas estacionarias con niveles de energía específicos y que pueden saltar entre órbitas al absorber o emitir energía.
• Sommerfeld: Introdujo la idea de subniveles de energía dentro de las órbitas.

Espectros Atómicos

• Espectro discontinuo: Se observa al analizar la luz emitida por átomos excitados. Cada elemento tiene un espectro único.
• Espectro de emisión: Se produce cuando los átomos emiten radiación después de ser excitados. Las líneas representan las frecuencias emitidas.
• Espectro de absorción: Se forma cuando la radiación pasa a través de un elemento y algunas frecuencias son absorbidas. Las líneas oscuras corresponden a las frecuencias absorbidas.

La Tabla Periódica

• Grupos (18): Los elementos del mismo grupo tienen el mismo número de electrones de valencia y propiedades químicas similares.
• Períodos (7): Los elementos del mismo período tienen el mismo número de niveles de energía. Las propiedades cambian progresivamente de izquierda a derecha.
• Radio atómico: Aumenta al descender en un grupo y disminuye al avanzar en un período.
• Electronegatividad: Mide la afinidad por los electrones. Disminuye al descender en un grupo y al avanzar hacia la izquierda en un período.
• Carácter metálico: Capacidad de liberar electrones. Aumenta al descender en un grupo y al avanzar hacia la izquierda en un período.