Compuesto químico , cualquier sustancia compuesta por moléculas idénticas que consta de átomos de dos o más elementos químicos.
Molécula de metano El metano, en el que cuatro átomos de hidrógeno están unidos a un solo átomo de carbono, es un ejemplo de un compuesto químico básico. Las estructuras de los compuestos químicos están influenciadas por factores complejos, como los ángulos y la longitud de los enlaces. Encyclopædia Britannica, Inc.
Todo el asunto en el universo está compuesto por átomos de más de 100 elementos químicos diferentes, que se encuentran tanto en forma pura como combinados en forma química compuestos . Una muestra de cualquier elemento puro se compone únicamente de los átomos característicos de ese elemento, y los átomos de cada elemento son únicos. Por ejemplo, los átomos que constituir carbono son diferentes de los que componen el hierro, que a su vez son diferentes de los de oro . Cada elemento está designado por un símbolo único que consta de una, dos o tres letras que surgen del nombre del elemento actual o de su nombre original (a menudo latino). Por ejemplo, los símbolos de carbono, hidrógeno y oxígeno son simplemente C, H y O, respectivamente. El símbolo del hierro es Fe, de su nombre latino original. planchar . El principio fundamental de la ciencia de química es que los átomos de diferentes elementos pueden combinarse entre sí para formar compuestos químicos. El metano, por ejemplo, que se forma a partir de los elementos carbono e hidrógeno en la proporción de cuatro átomos de hidrógeno por cada átomo de carbono, se sabe que contiene distintos CH4moléculas. La fórmula de un compuesto, como CH4—Indica los tipos de átomos presentes, con subíndices que representan el número relativo de átomos (aunque el número 1 nunca se escribe).
Molécula de agua Una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Un solo átomo de oxígeno contiene seis electrones en su capa exterior, que puede contener un total de ocho electrones. Cuando dos átomos de hidrógeno se unen a un átomo de oxígeno, se llena la capa externa de electrones de oxígeno. Encyclopædia Britannica, Inc.
Investigar el enlace iónico similar a un imán que se forma cuando los electrones se transfieren de un átomo a otro. Los iones (átomos con una carga neta positiva o negativa) se unen para formar compuestos iónicos. Encyclopædia Britannica, Inc. Ver todos los videos de este artículo
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Observe cómo funcionan los enlaces moleculares cuando dos átomos de hidrógeno se unen a un átomo de azufre para producir sulfuro de hidrógeno. Los compuestos moleculares se forman cuando moléculas, como las del metano o el agua, se unen compartiendo electrones. Encyclopædia Britannica, Inc. Ver todos los videos de este artículo
Agua , que es un químico compuesto de hidrógeno y oxígeno en la proporción de dos átomos de hidrógeno por cada átomo de oxígeno, contiene H2O moléculas. El cloruro de sodio es un compuesto químico formado a partir de sodio (Na) y cloro (Cl) en una proporción de 1: 1. Aunque la fórmula del cloruro de sodio es NaCl, el compuesto no contiene moléculas de NaCl reales. Más bien, contiene el mismo número de iones de sodio con un cargo de uno positivo (Na+) e iones cloruro con carga negativa (Cl−). ( Vea abajo Tendencias en las propiedades químicas de los elementos para una discusión del proceso para cambiar átomos no cargados en iones [es decir, especies con una carga neta positiva o negativa]. Las sustancias mencionadas anteriormente ejemplifican los dos tipos básicos de compuestos químicos: molecular (covalente) e iónico. El metano y el agua están compuestos de moléculas; es decir, son compuestos moleculares. El cloruro de sodio, por otro lado, contiene iones; es un compuesto iónico.
Los átomos de los diversos elementos químicos se pueden comparar con las letras del alfabeto: así como las letras del alfabeto se combinan para formar miles de palabras, los átomos de los elementos pueden combinarse de diversas formas para formar un miríada de compuestos. De hecho, se conocen millones de compuestos químicos, y son posibles muchos millones más, pero aún no se han descubierto o sintetizado. La mayoría de las sustancias que se encuentran en la naturaleza, como la madera, el suelo y las rocas, son mezclas de compuestos químicos. Estas sustancias se pueden separar en sus constituir compuestos por métodos físicos, que son métodos que no cambian la forma en que los átomos son agregado dentro de los compuestos. Los compuestos se pueden descomponer en sus elementos constituyentes mediante cambios químicos. Un cambio químico (es decir, una reacción química) es aquel en el que se altera la organización de los átomos. Un ejemplo de reacción química es la quema de metano en presencia de oxígeno molecular (O2) para formar dióxido de carbono (CO2) y agua.CH4+ 2O2→ CO2+ 2H2OEn esta reacción, que es un ejemplo de reacción de combustión , se producen cambios en la forma en que los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno se unen en los compuestos.
Los compuestos químicos muestran una asombrosa variedad de características. A temperaturas y presiones ordinarias, algunos son sólidos, algunos son líquidos y algunos son gases. Los colores de los diversos compuestos abarcan los del arco iris. Algunos compuestos son altamente tóxicos para los humanos, mientras que otros son esenciales para la vida. La sustitución de un solo átomo dentro de un compuesto puede ser responsable de cambiar el color, el olor o la toxicidad de una sustancia. Para que se pueda sacar algo de sentido a este gran diversidad , se han desarrollado sistemas de clasificación. Un ejemplo citado anteriormente clasifica compuestos como moleculares o iónicos. Los compuestos también se clasifican como orgánico o inorgánico. Compuestos orgánicos ( vea abajo Compuestos orgánicos ), llamados así porque muchos de ellos se aislaron originalmente de organismos vivos, por lo general contienen cadenas o anillos de átomos de carbono. Debido a la gran variedad de formas en que el carbono puede unirse consigo mismo y con otros elementos, existen más de nueve millones de compuestos orgánicos. Los compuestos que no se consideran orgánicos se denominan compuestos inorgánicos ( vea abajo Compuestos inorgánicos ).
mercurio (Hg) El mercurio (símbolo químico: Hg) es el único elemento metálico que es líquido a temperatura ambiente. marcel / Fotolia
Dentro de las amplias clasificaciones de orgánicos e inorgánicos hay muchas subclases, principalmente basadas en los elementos específicos o grupos de elementos que están presentes. Por ejemplo, entre los compuestos inorgánicos, óxidos contener O2−iones o átomos de oxígeno, los hidruros contienen H−iones o átomos de hidrógeno, los sulfuros contienen S2−iones, etc. Las subclases de compuestos orgánicos incluyen alcoholes (que contienen el grupo ―OH), ácidos carboxílicos (caracterizado por el grupo ―COOH), aminas (que tienen un ―NH2grupo), y así sucesivamente.
Las diferentes capacidades de los diversos átomos para combinarse para formar compuestos se pueden entender mejor en términos de la tabla periódica. La tabla periódica se construyó originalmente para representar los patrones observados en las propiedades químicas de los elementos ( ver enlace químico ). Es decir, a medida que se desarrolló la ciencia química, se observó que los elementos podían agruparse según su reactividad química. Los elementos con propiedades similares se enumeran en columnas verticales de la tabla periódica y se denominan grupos. A medida que se revelaron los detalles de la estructura atómica, quedó claro que la posición de un elemento en la tabla periódica se correlaciona con la disposición de los electrones que poseen los átomos de ese elemento ( ver átomo). En particular, se observó que los electrones que determinan el comportamiento químico de un átomo son los de su capa más externa. Estos electrones se denominan electrones de valencia.
tabla periódica La tabla periódica de los elementos. Encyclopædia Britannica, Inc.
Por ejemplo, los átomos de los elementos en Grupo 1 de la tabla periódica todos tienen un electrón de valencia, los átomos de los elementos del Grupo 2 tienen dos electrones de valencia, y así sucesivamente, hasta alcanzar el Grupo 18, cuyos elementos contienen ocho electrones de valencia. La regla más simple e importante para predecir cómo los átomos forman compuestos es que los átomos tienden a combinarse de maneras que les permiten vaciar su capa de valencia o completarla (es decir, llenarla), en la mayoría de los casos con un total de ocho electrones. . Los elementos del lado izquierdo de la tabla periódica tienden a perder sus electrones de valencia en reacciones químicas. Sodio (en el Grupo 1), por ejemplo, tiende a perder su único electrón de valencia para formar un ion con una carga de +1. Cada átomo de sodio tiene 11 electrones ( es −), cada uno con una carga de -1, para equilibrar la carga +11 en su núcleo. La pérdida de un electrón lo deja con 10 cargas negativas y 11 cargas positivas para dar una carga neta +1: Na → Na++ es −. Potasio , ubicado directamente debajo del sodio en el Grupo 1, también forma iones +1 (K+) en sus reacciones, al igual que los demás miembros del Grupo 1: rubidio (Rb), cesio (Cs) y francio (Fr). Los átomos de los elementos hacia el extremo derecho de la tabla periódica tienden a experimentar reacciones tales que ganan (o comparten) suficientes electrones para completar su capa de valencia. Por ejemplo, el oxígeno del Grupo 16 tiene seis electrones de valencia y, por lo tanto, necesita dos electrones más para completar su capa más externa. El oxígeno logra esta disposición al reaccionar con elementos que pueden perder o compartir electrones. Un átomo de oxígeno, por ejemplo, puede reaccionar con un magnesio (Mg) átomo (en el Grupo 2) tomando los dos electrones de valencia del magnesio, produciendo Mg2+y O2−iones. (Cuando un átomo de magnesio neutro pierde dos electrones, forma el Mg2+ion, y, cuando un átomo de oxígeno neutro gana dos electrones, forma el O2−ion.) El Mg resultante2+y O2−luego combine en una proporción de 1: 1 para dar el compuesto iónico MgO ( Óxido de magnesio ). (Aunque el compuesto de óxido de magnesio contiene especies cargadas, no tiene carga neta, porque contiene cantidades iguales de Mg2+y O2−iones.) Del mismo modo, el oxígeno reacciona con el calcio (justo por debajo del magnesio en el Grupo 2) para formar CaO (óxido de calcio). El oxígeno reacciona de manera similar con el berilio (Be), estroncio (Sr), bario (Ba) y radio (Ra), los elementos restantes del Grupo 2. El punto clave es que, debido a que todos los elementos de un grupo dado tienen el mismo número de electrones de valencia, forman compuestos similares.
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Los elementos químicos se pueden clasificar de muchas formas diferentes. La división más fundamental de los elementos es en metales, que constituyen la mayoría de los elementos, y no metales. Las propiedades físicas típicas de los metales son apariencia lustrosa, maleabilidad (la capacidad de ser aplastado en una hoja delgada), ductilidad (la capacidad de ser estirado en un alambre) y conductividad térmica y eléctrica eficiente. La propiedad química más importante de los metales es la tendencia a ceder electrones para formar iones positivos. El cobre (Cu), por ejemplo, es un metal típico. Es lustroso pero se empaña fácilmente; es un excelente conductor de electricidad y se usa comúnmente para cables eléctricos; y se transforma fácilmente en productos de diversas formas, como tuberías para sistemas de agua. El cobre se encuentra en muchos compuestos iónicos en forma de Cu+o el Cu2+ion.
Los elementos metálicos se encuentran en el lado izquierdo y en el centro de la tabla periódica. Los metales de los Grupos 1 y 2 se denominan metales representativos; aquellos en el centro de la tabla periódica se llaman los metales de transición . Los lantanoides y actinoides que se muestran debajo de la tabla periódica son clases especiales de metales de transición.
elementos metálicos en la tabla periódica Los metales, los no metales y los metaloides están representados en diferentes regiones de la tabla periódica. Encyclopædia Britannica, Inc.
Los no metales, que son relativamente pocos en número, se encuentran en la esquina superior derecha de la tabla periódica, excepto el hidrógeno, el único miembro no metálico del Grupo 1. Las propiedades físicas características de los metales están ausentes en los no metales. En las reacciones químicas con metales, los no metales obtienen electrones para formar iones negativos. Los elementos no metálicos también reaccionan con otros no metales, en este caso formando compuestos moleculares. El cloro es un no metal típico. A temperaturas ordinarias, el cloro elemental contiene Cl2moléculas y reacciona con otros no metales para formar moléculas como HCl, CCl4y PCl3. El cloro reacciona con metales para formar compuestos iónicos que contienen Cl−iones.
La división de los elementos en metales y no metales es solo aproximada. Algunos elementos a lo largo de la línea divisoria exhiben propiedades metálicas y no metálicas y se denominan metaloides o semimetales.
