Principios Químicos Fundamentales: Enlace Atómico, Propiedades y Números Cuánticos

Principio de Pauli: En un átomo, no pueden existir dos electrones con los mismos números cuánticos. En cada orbital caben dos electrones con espines distintos.

Principio de máxima multiplicidad (Regla de Hund): Cuando se llenan orbitales de la misma energía (3p, 5d, 7f), los electrones se disponen de manera que el desapareamiento es máximo y se van colocando de uno en uno.

Propiedades Atómicas Periódicas

Radio atómico: A lo largo de un grupo, los radios atómicos van aumentando porque al pasar de un elemento al siguiente se incrementa el número de niveles electrónicos, y por tanto, el tamaño del átomo (medido en nanómetros). Cuando un átomo neutro pierde un electrón de su último nivel, se convierte en un catión, siendo atraídos con más fuerza, por lo que el tamaño del catión es más pequeño que el del átomo neutro. Si un átomo gana electrones y se transforma en anión, aumentan las fuerzas de repulsión, por lo que el radio del anión aumenta (se analiza el periodo y el grupo).

Energía de ionización: Energía que hay que suministrar a un átomo en estado gaseoso para que dé lugar a un ion positivo o catión, también en estado gaseoso. Disminuye al aumentar el tamaño atómico porque el electrón que se va a arrancar está en un nivel superior, es decir, más lejos del núcleo, requiriendo menos energía. Cuanto mayor es la carga nuclear, más difícil es arrancar electrones.

Afinidad electrónica: Variación de energía que se produce cuando un átomo en estado gaseoso capta un electrón y se transforma en un anión. A lo largo de un periodo, la afinidad aumenta de izquierda a derecha, ya que aumenta la atracción del núcleo. A lo largo de un grupo, la afinidad disminuye.

Electronegatividad: Tendencia o capacidad que tiene un átomo, cuando forma parte de una molécula, para atraer hacia sí los electrones del enlace del otro átomo. Los elementos con valores muy dispares forman un enlace iónico; si son semejantes, formarán enlaces covalentes más o menos polares. Disminuye hacia abajo en un grupo y aumenta de izquierda a derecha. En los gases nobles, la electronegatividad es prácticamente 0 porque no tienden a enlazarse.

Metales y No Metales

Metales: Baja electronegatividad, baja afinidad electrónica (AE) y baja energía de ionización (EI), por lo que muestran mucha tendencia a formar cationes. Son más reactivos cuanto mayor es su tendencia a formar cationes.

No metales: Alta electronegatividad, alta AE y alta EI. Tendencia a ganar electrones para formar aniones. Son más reactivos cuanto mayor es su electronegatividad (N, O, F, Cl y gases nobles).

Tipos de Enlace Químico

Polaridad del enlace covalente: Cuando los dos átomos unidos por enlace covalente pertenecen al mismo elemento (O2), los pares de electrones son compartidos equitativamente. Cuando los dos átomos unidos son distintos, el más electronegativo origina un dipolo eléctrico, donde uno tiene carga parcial negativa y el otro positiva.

Fuerzas de Van der Waals:

• Entre dipolos permanentes: Son fuerzas de tipo electrostático que se dan entre moléculas covalentes polares, produciéndose entre electrones con cargas opuestas.
• Entre dipolos instantáneos o transitorios (I + I)

Enlace de hidrógeno: Se da cuando un átomo de hidrógeno está unido a un elemento muy pequeño y muy electronegativo (F, O, N).

Enlace iónico: Se produce al unirse un elemento de carácter metálico con uno no metálico. Son sólidos y duros a temperatura ambiente, ya que forman redes cristalinas, con temperaturas de fusión y ebullición elevadas. Su solubilidad es buena en disolventes polares como el agua, mientras que los disolventes apolares no son capaces de disolverlos. Su conductividad es nula, ya que sus iones permanecen fijos, excepto cuando están disueltos o fundidos.

Enlace covalente: Se produce entre dos elementos no metálicos y también cuando el H se une a un no metálico. En las sustancias moleculares pueden estar en estado gaseoso (H2), líquido (H2O) o sólido (I2). Tienen temperaturas de fusión y ebullición bajas, su solubilidad es variable y su capacidad conductora es nula. Pueden hallarse en forma de redes (SiO2) que forman compuestos con altos puntos de fusión y ebullición, duros, malos conductores e insolubles.

Enlace metálico: Se da entre dos metales. Son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio. Pueden estirarse en hilos y sus superficies son pulidas, prácticamente no absorben la luz, sino que la reflejan. Tienen alta capacidad conductora térmica y eléctrica.

Números Cuánticos

Números cuánticos:

1. Cuántico principal (n): Determina el nivel energético de un electrón.
2. Cuántico azimutal (l): Determina el tipo de subnivel (s, p, d, f).
3. Cuántico magnético (ml): Determina el número de orbitales que componen el subnivel.
4. Cuántico de espín (s): Característico del electrón (+1/2 o -1/2).