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Simbologia quimica para representar atomos moleculas e iones

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Simbologia quimica para representar atomos moleculas e iones

Capítulo 2 átomos, moléculas e iones respuestas a los ejercicios

La química es la ciencia que estudia la composición de las sustancias, sus propiedades y las reacciones entre ellas. Las sustancias pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas, en sistemas vivos o no vivos, pero todas tienen un factor común: están formadas por sustancias químicas.

Toda la materia está formada por un número limitado de materiales fundamentales; éstos se conocen como elementos. Los elementos no pueden separarse en sustancias más simples. Menos de 100 de estos materiales fundamentales se encuentran en la naturaleza, aunque un puñado de elementos adicionales han sido sintetizados en laboratorios.

Algunos elementos existen en este estado elemental, por ejemplo el hidrógeno, el oxígeno, el hierro y el oro. Sin embargo, la mayoría están unidos a otros elementos; estas sustancias se denominan compuestos. Por ejemplo, los combustibles simples se denominan hidrocarburos, porque son compuestos formados por los elementos carbono e hidrógeno. El más simple y pequeño de estos compuestos es el metano, que está formado por una unidad de carbono y cuatro de hidrógeno. La unidad más pequeña posible de un elemento se llama átomo.

Ejemplos de átomos, moléculas e iones

Las propiedades de los elementos y los compuestos están determinadas por sus estructuras. La unidad estructural más simple de un elemento es el átomo. Los átomos son muy pequeños. Cien millones (100.000.000) de átomos de hidrógeno colocados uno al lado del otro sólo miden un centímetro.

Algunos elementos son monatómicos, lo que significa que están formados por un solo átomo (mon-) en su forma molecular. El helio (He, ver Fig. 2.8) es un ejemplo de elemento monatómico. Otros elementos contienen dos o más átomos en su forma molecular (Fig. 2.8). Las moléculas de hidrógeno (H2), oxígeno (O2) y cloro (Cl2), por ejemplo, contienen dos átomos cada una. Otra forma de oxígeno, el ozono (O3), tiene tres átomos, y el azufre (S8) tiene ocho átomos. Todas las moléculas elementales están formadas por átomos de un solo elemento.

Las moléculas de los compuestos tienen átomos de dos o más elementos diferentes. Por ejemplo, el agua (H2O) tiene tres átomos, dos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). El metano (CH4), un gas de efecto invernadero común, tiene cinco átomos, uno de carbono (C) y cuatro de hidrógeno (H, véase la Fig. 2.9).

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La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa. La materia está formada por elementos que poseen propiedades físicas y químicas únicas. Los elementos se representan con símbolos químicos de una o dos letras, como C (carbono), Ca (calcio), H (hidrógeno), O (oxígeno), N (nitrógeno) y P (fósforo). La cantidad más pequeña de un elemento que aún posee las características de ese elemento es un átomo.  Los átomos se unen químicamente para formar moléculas, y la composición de una molécula viene dada por su fórmula química (O 2, H 2O, C 6H 12O 6). Cuando los átomos de una molécula son diferentes, la molécula es un compuesto (H 2O y C 6H 12O 6, pero no O 2).

Los átomos de los elementos están formados por un núcleo que contiene protones con carga positiva y neutrones con carga neutra.  Los electrones con carga negativa se disponen fuera del núcleo. Los átomos de cada elemento se diferencian por su número de protones, neutrones y electrones. Por ejemplo, el hidrógeno tiene un protón, un electrón y ningún neutrón, mientras que el carbono tiene seis protones, seis neutrones y seis electrones. El número y la disposición de los electrones de un átomo determinan los tipos de enlaces químicos que forma y cómo reacciona con otros átomos para formar moléculas. Hay tres tipos de enlaces químicos:

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Una fórmula química es una forma de presentar la información sobre las proporciones químicas de los átomos que constituyen un determinado compuesto químico o molécula, utilizando símbolos de elementos químicos, números y, a veces, también otros símbolos, como paréntesis, guiones, corchetes, comas y signos de más (+) y menos (-). Se limitan a una sola línea tipográfica de símbolos, que pueden incluir subíndices y superíndices. Una fórmula química no es un nombre químico y no contiene palabras. Aunque una fórmula química puede implicar ciertas estructuras químicas simples, no es lo mismo que una fórmula estructural química completa. Las fórmulas químicas sólo pueden especificar completamente la estructura de las moléculas y sustancias químicas más sencillas, y suelen tener un poder más limitado que los nombres químicos y las fórmulas estructurales.