Resumen de Fundamentos de Química: Estructura y Materia

## Introducción La estructura atómica y la formación de iones son conceptos fundamentales para comprender la materia y sus propiedades. En este material repasaremos las partículas subatómicas, cómo se determinan los números atómico y másico, y cómo se forman iones al ganar o perder electrones. Habrá ejemplos resueltos y tablas para practicar. ### Partes que desglosaremos - Partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones - Número atómico ($Z$) y número másico ($A$) - Isótopos - Formación de iones (cationes y aniones) - Ejercicios resueltos y tablas para completar > **Definición:** Una partícula subatómica es una entidad más pequeña que el átomo que contribuye a su estructura: protón (carga positiva), neutrón (sin carga) y electrón (carga negativa). ## Partículas subatómicas - **Protón**: carga positiva; se encuentra en el núcleo; su número determina el elemento químico. - **Neutrón**: sin carga eléctrica; se encuentra en el núcleo; contribuye a la masa del átomo. - **Electrón**: carga negativa; orbita alrededor del núcleo en la nube electrónica; determina la reactividad y la formación de iones. > **Definición:** El número atómico $Z$ es el número de protones en el núcleo de un átomo y define el elemento. > **Definición:** El número másico $A$ es la suma de protones y neutrones en el núcleo: $$A = Z + N$$ donde $N$ es el número de neutrones. ### Reglas de interacción eléctrica (breve) - Dos partículas de igual carga eléctrica se repelen. - Dos partículas de distinta carga eléctrica se atraen. ## Isótopos - Los isótopos son átomos del mismo elemento ($Z$ igual) con diferente número de neutrones ($N$ distinto). - Se representan como $$^{A}_{Z}\text{X}$$ donde X es el símbolo del elemento. Por ejemplo, $$^{23}_{11}\text{Na}$$ tiene $Z=11$, $A=23$. Fun fact: ¿Sabías que algunos isótopos son radiactivos y se usan en medicina para diagnóstico y tratamiento, por ejemplo, $$^{99}_{43}\text{Tc}$$ en medicina nuclear? ## Formación de iones - Cuando un átomo gana electrones, adquiere carga negativa y se forma un **anión**. - Cuando un átomo pierde electrones, adquiere carga positiva y se forma un **catión**. > **Definición:** Un ion es una especie con carga eléctrica neta resultante de una diferencia entre el número de protones y electrones. Tabla comparativa básica: | Tipo | Cambio de electrones | Carga resultante | Nombre | | --- | --- | --- | --- | | Gana electrones | +e en electrones (ganados) | Negativa | Anión | | Pierde electrones | -e en electrones (perdidos) | Positiva | Catión | ## Cómo calcular cantidades subatómicas - Número de protones = $Z$ (número atómico) - Número de electrones en átomo neutro = $Z$ - Número de neutrones = $A - Z$ - Para iones: electrones = $Z -$ carga (si catión) o $Z +$ carga absoluta (si anión) Ejemplos resueltos paso a paso: 1) "El núcleo contiene 11 protones y 12 neutrones". - $Z = 11$, $N = 12$. - Número másico $A = Z + N = 11 + 12 = 23$. - Símbolo: $$^{23}_{11}\text{Na}$$ Nombre: sodio. 2) "Átomo con $Z=15$ y $A=31$". - Protoness = 15. - Neutrones $N = A - Z = 31 - 15 = 16$. - Electrones en átomo neutro = 15. - Símbolo: $$^{31}_{15}\text{P}$$ (fósforo). 3) "Elemento con 20 neutrones y número de masa 40". - $N = 20$, $A = 40$ implica $Z = A - N = 20$. - Elemento con $Z=20$ es calcio, símbolo $$^{40}_{20}\text{Ca}$$. - Nombre: calcio. Electrones en átomo neutro: 20. ## Ejercicios tipo tabla (explicado y resuelto) Rellenaremos y explicamos cómo completar tablas con ejemplos genéricos. - Si una fila indica 6 protones y 6 electrones en átomo neutro, entonces $Z=6$, elemento carbono, neutrones dependerán del $A$ si se da. - Si una fila da $N=18$ y $A=35$, entonces $Z = A - N = 35 - 18 = 17$; elemento cloro, símbolo $$^{35}_{17}\text{Cl}$$. - Si $Z=47$ y masa aparente 108, entonces $N = A - Z = 108 - 47 = 61$; elemento plata, $$^{108}_{47}\text{Ag}$$. - Si $Z$ desconocido pero $Z=26$ y $A=56$ proviene de hierro, entonces $N = 56 - 26 = 30$, símbolo $$^{56}_{26}\text{Fe}$$. ##