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EL INTERIOR DE LA MATERIA
¿Qué entendemos por materia?
Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio.
¿De qué está constituida la materia?
Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia. Unos
400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la materia estaba
constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas.
Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible".
Estructura del átomo
En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza. - El núcleo es la parte central del
átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga
eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual
a la de un neutrón. Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo
número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los
demás, es el número atómico y se representa con la letra Z. - La corteza es la parte exterior del
átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos
niveles, giran alrededor del núcleo.
¿Qué son los isótopos?
Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en el
número de neutrones que tienen en el núcleo.
Sistema periódico de los elementos
En 1869 el químico ruso D. Mendeleiev presentó una tabla en la que aparecían los elementos
distribuidos en filas y columnas, agrupados ordenadamente en diversas familias, siguiendo un
orden creciente de masas atómicas. En la actualidad en esta tabla aparecen los elementos por
orden creciente de número atómico. Dicha tabla, a la que llamamos Tabla Periódica o
Sistema Periódico, es una expresión de las relaciones que existen entre los elementos
químicos. Por eso, favorece su estudio y nos permite deducir muchas de sus propiedades con
sólo saber su situación en ella.
Las 7 filas horizontales reciben el nombre de períodos y las 18 columnas se llaman grupos.
Todos los átomos pretenden llenar su última capa.
Iones: El átomo es, en principio, eléctricamente neutro por tener el mismo número de protones
que de electrones.
No obstante, respondiendo a la tendencia de todo átomo a saturar su última capa con ocho
electrones, puede ocurrir, en presencia de otros átomos de tendencia opuesta, que ganen o
pierdan un cierto número de electrones (cediéndolos o recibiéndolos). En este caso cambia la
carga eléctrica del átomo, que deja de ser neutra. Se convierte en un ión.
Puede suceder así:
a) Que el átomo ceda electrones de su capa exterior, convirtiéndose en un ión positivo o
catión.
Ejemplo: Na - 1e-
+
Na (ión sodio).
b) Que el átomo tome electrones convirtiéndose en un ión negativo o anión.
Ejemplo: O + 2e-
2-
O (ión oxígeno).
- Metales: Se transforman fácilmente en iones positivos, se sitúan a la izquierda de la tabla.
- No metales: Se transforman fácilmente en iones negativos. Se sitúan en el lado derecho.
- Gases nobles: No forman iones.
Enlaces entre átomos
Prácticamente todas las sustancias que encontramos en la naturaleza están formadas por
átomos unidos, a estas uniones se les llama enlaces químicos.
¿Por qué se unen los átomos? Los átomos se unen porque, al estar unidos, adquieren
una situación más estable que cuando estaban separados. Esta situación de mayor
estabilidad suele darse cuando el número de electrones que poseen los átomos en su
último nivel es igual a ocho, estructura que coincide con la de los gases nobles.
Enlace iónico
Este enlace se produce cuando átomos de elementos metálicos (especialmente los situados
más a la izquierda en la tabla periódica -períodos 1, 2 y 3) se encuentran con átomos no
metálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica -especialmente los
períodos 16 y 17).
En este caso los átomos del metal ceden electrones a los átomos del no metal,
transformándose en iones positivos y negativos, respectivamente. Al formarse iones de
carga opuesta éstos se atraen por fuerzas eléctricas intensas, quedando fuertemente unidos y
dando lugar a un compuesto iónico.
Enlace covalente
En este caso el enlace se forma al compartir un par de electrones entre los dos átomos, uno
procedente de cada átomo. El par de electrones compartido es común a los dos átomos y los
mantiene unidos, de manera que ambos adquieren la estructura electrónica de gas noble.
Enlace metálico
Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1, 2 ó 3.
Éstos átomos pierden fácilmente esos electrones (electrones de valencia) y se convierten en
iones positivos, por ejemplo Na+, Cu2+, Mg2+. Los iones positivos resultantes se ordenan en el
espacio formando la red metálica. Los electrones de valencia desprendidos de los átomos
forman una nube de electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo
todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones
con carga negativa que los envuelve.
Las fórmulas químicas
Una fórmula química es una representación abreviada de la composición de una sustancia.
Una fórmula consta de los símbolos de los átomos que componen la sustancia y de subíndices,
que indican el número de átomos que hay de cada clase en dicha sustancia.
H 2O
La fórmula representa una molécula de una sustancia llamada agua y nos informa que la sustancia está formada por
dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno.
Las moléculas del aire, el agua, la Tierra y los seres vivos.
El aire es una mezcla formada en un 99% de nitrógeno y oxígeno. La molécula del agua está formada por
dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Los elementos más abundantes en la Tierra son, entre otros:
hierro, oxígeno, magnesio, y silicio; y en los seres vivos: el oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno.