Elementos químicos: Conceptos básicos


Antes de entrar a estudiar los elementos químicos, debemos repasar tres cosas fundamentales del concepto de átomo:

  1. Los átomos son las unidades fundamentales de la materia
  2. Los átomos están formados por:
    1. Electrones, que son partículas de carga negativa que se mueven, constantemente, alrededor del núcleo (en espacios conocidos como orbitales.
    2. Protones, que son de carga positiva y se encuentran en el núcleo.
    3. Neutrones, que son de carga neutra y se encuentran en el núcleo.
  3. Un átomo neutro tiene la misma cantidad de electrones y protones.

Elementos químicos

El concepto de elemento químico se le debe a Robert Boyle. Un elemento químico está formado por átomos que tienen la misma cantidad de protones. Además, el número de protones determina el número atómico de cada elemento y al clasificarlo, determina su ubicación en la tabla periódica. El número atómico se representa con la letra Z. vea los siguientes ejemplos:
 
elemento Símbolo Número de protones Número atómico (Z)
Hidrógeno H 1 1
Carbono C 6 6
Hierro Fe 26 26
azufre S 16 16
Oro Au 79 79

El nombre de los elementos químicos

El nombre de los elementos químicos es arbitrario. Puede estar relacionados con quien los descubrió, con alguna característica del elemento, con un lugar o en honor a alguien. Veamos ejemplos:
 
Nombre Símbolo explicación
Plata Ag Su nombre genérico es argentum que significa brillante.
Einstenio Es En honor a Albert Einstein.
Mercurio Hg Su nombre genérico es hydrargyrum que significa agua brillante.
Polonio Po En homenaje a Polonia, tierra natal de Marie y Pierre Curie quienes lo descubrieron.
Hidrógeno H Su nombre se debe a que hace parte de la molécula de agua, (viene del griego y significa “que produce agua”)

Los símbolos de los elementos químicos

Los símbolos de los elementos químicos, están relacionados con su nombre genérico (original) y deben cumplir dos características:

 

  1. Si el símbolo tiene una sola letra, esta debe escribirse en mayúscula.
  2. Si el símbolo tiene dos letras, la primera debe escribirse en mayúscula y la segunda debe escribirse en minúscula.
Es muy fácil recordar los símbolos porque la mayoría tiene las primeras letras de su nombre (genérico). Veamos ejemplos de elementos cuyo nombre comienza con “c”.
 
elemento símbolo explicación
Carbono C Primera letra del nombre
Calcio Ca Primera y segunda letras del nombre
Cobalto Co Primera y segunda letras del nombre
cromo Cr Primera y segunda letras del nombre
Cadmio Cd Primera y tercera letras del nombre. (Note que la segunda letra del nombre ya fue utilizada para el calcio)
La regla también se cumple para aquellos elementos cuyo nombre genérico está en otro idioma. Veamos ejemplos:
 
Nombre actual Nombre genérico Símbolo
Potasio kalium K
Sodio Natrium Na
Hierro Ferrum Fe
Cobre Cuprus Cu
Oro Aurus Au

Los isótopos

 

Elementos químicosNo todos los átomos de un elemento son exactamente iguales, aunque tienen el mismo número de protones en su núcleo, pueden variar en su cantidad de neutrones. Entonces, isotopos son átomos de un mismo elemento que tienen diferente cantidad de neutrones.

A la suma se protones y neutrones de un átomo se le llama número de masa y se representa con “A”. Así que los isótopos se diferencian por su número de masa. Los isótopos de mayor masa tienden a ser inestables y se descomponen por radiación, generando isótopos de menor masa. Los isótopos de menor masa son los más abundantes en un elemento.
 
Radiación: Emisión de energía o de partículas que producen algunos cuerpos y que se propaga a través del espacio.
Un isotopo se representa como se muestra en el esquema. Veamos ejemplos:
 
El hidrógeno tiene tres isótopos: Protioelementos químicos DeuterioElementos químicos Tritio Elementos químicos
 

El carbono 14

Se usa como trazador en la investigación bioquímica y en la técnica de la datación, que permite estimar la edad de los fósiles y otras materias orgánicas.
 

Uranio 235

 

plutonio 239

son utilizados en la producción de armas y como combustible en reactores nucleares.
 

Yodo 131

utilizado en medicina para diagnóstico y tratamiento de cáncer de la tiroides,

Clasificación de los elementos químicos

En términos generales, los elementos químicos se pueden clasificar en metales y no-metales.

Los metales

Los metales son la mayoría de los elementos químicos. En la tabla periódica se ubican al lado izquierdo en los grupos 1A, 2A y grupos B. (unos pocos en otros grupos). Tienen las características que reconocemos en los metales que vemos a diario, con algunas excepciones. Definamos algunas de ellas:
 
Propiedades físicas de los metales Definición
Estado Son sólidos a temperatura ambiente excepto el mercurio Hg y el galio Ga que son líquidos.
Maleabilidad Tienen capacidad para dejarse reducir a láminas.
Ductilidad Tienen la capacidad para dejarse reducir a hilos.
Conductividad (eléctrica o térmica) Conducen la electricidad y el calor.
Densidad Son más densos que el agua (se hunden en ella) excepto el litio Li, el sodio Na y el potasio K que flotan en ella.
Dureza Tienen poca dureza o resistencia a ser rayados o cortados, aunque algunos como el tungsteno (wolframio) W son muy duros.

Los no-metales

Los elementos no-metales se ubican a la derecha en la tabla periódica. Pueden ser sólidos como el carbono C, el fósforo P o el azufre S; pueden ser líquidos como el bromo Br o pueden ser gaseosos como el nitrógeno N, el oxígeno O y el cloro Cl.
No son ni dúctiles, ni maleables, ni conductores. Su densidad es, por lo general, menor que en la mayoría de los metales.

Curiosidades

  • En el grupo 1A de los metales alcalinos, aparece un elemento no-metal. El hidrógeno H.
  • El diamante es una forma cristalina del carbono
  • Los elementos llamados tierras raras reciben ese nombre por dos razones: porque, o son escasos en la naturaleza o no existen, y porque muchas de sus propiedades no han sido cuantificadas.
  • En la tabla periódica actual, los elementos 113 a 131 son hipotéticos; es decir que no existen y esperan ser sintetizados.

Taller de lectura

  1. Escriba la definición de electrones, protones y neutrones
  2. ¿Qué es un elemento químico?
  3. ¿qué es el número atómico y cómo se representa? Escriba 3 ejemplos
  4. ¿De dónde sale el nombre de los elementos químicos? Dé 3 ejemplos
  5. Escriba las dos características que debe cumplir el símbolo de los elementos químicos
  6. Escriba 10 de los elementos citados en la lectura, con su respectivo símbolo
  7. ¿Qué son isótopos?
  8. ¿Qué es número de masa y cómo se representa?
  9. ¿Por qué se caracterizan los isótopos de mayor masa en un elemento?
  10. ¿Qué se puede decir de los isótopos de menor masa en un elemento?
  11. ¿Qué es radiación?
  12. Copie el esquema de la manera como se representa un isótopo y copie 3 ejemplos con su respectivo uso.
  13. ¿Cómo se clasifican los elementos químicos?
  14. ¿Cómo se ubican los metales en la tabla periódica?
  15. Copie la tabla que define las propiedades químicas de los metales
  16. Escriba, con los ejemplos, la manera como se oxidan los metales
  17. ¿Cómo se ubican los no-metales en la tabla periódica?
  18. ¿En qué estado pueden presentarse los no-metales? Escriba los ejemplos.
  19. ¿Qué propiedades, contrarias a los metales, presentan los no-metales?
  20. De las 4 curiosidades anotadas, escriba las dos que más le llamen la atención.