El número
de oxidación o
estado de oxidación de un elemento en una
especie química, es el número de electrones que un átomo de dicho elemento,
pierde o gana (de acuerdo a su electronegatividad) en la unión química para
formar la especie o sustancia.
El grupo de la tabla periódica al que
pertenece un elemento indica el número de oxidación o valencia (como se lo
conocía anteriormente) que generalmente tiene ese elemento, pero puede tener
más de 1 estado de oxidación.
Por ejemplo, los elementos del grupo 1
(metales alcalinos) poseen 1 electrón en
su última capa, por lo tanto es más fácil perder ese electrón en una unión
química, que ganar 7 electrones para completar los 8 electrones (Regla del
octete). En consecuencia, el estado de oxidación de los metales del grupo 1 es + 1,
pues el átomo queda con un electrón menos. Para los elementos del grupo 2 (metales alcalino-térreos), sucede lo mismo: pierden 2 electrones,
y el estado de oxidación es + 2.
Los elementos del grupo 13 tienden a
formar uniones con estado de oxidación +3.
Para los elementos del grupo 14 es
prácticamente similar ganar 4 electrones que perder 4, para completar el
octete, por lo tanto el estado de oxidación puede ser +4 o
–4, dependiendo de la electronegatividad del otro
elemento que forma la unión. Así el C puede tener nº de oxidación +4 en la
molécula de CO2, o –4 en el CH4. Pero también debe
tenerse presente que al aumentar el Z disminuye la electronegatividad por lo
tanto los elementos más pesados del grupo 14 tienden a tener estado de
oxidación +4, como es el caso del Sn.
Los electrones se dibujan de a pares
para indicar que están “apareados, lo cual implica mayor
“estabilidad”.
Es la unión característica de los
metales. Es la que explica como están unidos entre sí los átomos que
constituyen un cuerpo metálico. Los átomos pueden ser de un mismo elemento, como
el caso de un hilo de cobre, o de elementos diferentes, como ocurre en las
aleaciones, por ejemplo el bronce.
Como los átomos metálicos pierden
fácilmente electrones, quedan los correspondientes cationes unidos por un
cierto número de electrones móviles que van ocupando, en constante movimiento, los
orbitales libres de los iones positivos. Por lo tanto puede decirse que un
trozo de metal es “un conjunto de cationes sumergidos en un mar de electrones
móviles”. Estos electrones son los que conducen la corriente eléctrica.
Es característica de algunas
sustancias, y ocurre debido a la presencia de átomos de hidrógeno H y de átomos
fuertemente electronegativos pequeños como O, N, ó F. Es una unión poco común,
de naturaleza principalmente electrostática. Al ser éstos átomos tan
electronegativos, atraen electrones y por lo tanto se produce una densidad de
carga negativa sobre los mismos.
En consecuencia existe una densidad de
carga positiva sobre los átomos de H, que se atrae con la densidad de carga
negativa de la molécula vecina. Y así sucesivamente. Son uniones débiles, pero
capaces de otorgar propiedades características a los compuestos que las forman.
Los ejemplos más conocidos son los
representados a continuación, donde la línea punteada es la unión puente
hidrógeno:
tabla periódica. Por ejemplo, el agua
es un líquido en condiciones normales de temperatura y presión, mientras que
los compuestos análogos H2S, H2Se y H2Te son gases.
El peso
atómico o
masa atómica relativa de un elemento, se
define como el cociente entre la masa promedio de un átomo de dicho elemento y
una u.m.a. Una u.m.a. es la doceava parte de la masa de un átomo de 12C. Si mx es la masa promedio (considerando
la abundancia relativa de los isótopos) de 1 átomo del elemento x, y m12 C es la masa de un
átomo de 12C, entonces:
donde PAX
es
el peso atómico de x.
Este valor es un número sin unidades,
que figura en la tabla periódica para cada elemento.
El peso
molecular o
masa molecular relativa de un compuesto M, se
define como el cociente entre la masa promedio de una molécula de dicho
compuesto y una u.m.a. Se obtiene sumando los pesos atómicos de cada uno de los
elementos que conforman el compuesto químico. Por ejemplo, el peso molecular
del ácido fosfórico H3PO4 se calcula de la siguiente
manera:
1. 3 átomos de H ⇒ 3 . PAH = 3 . 1,00797 = 3,02391
2. 1 átomo de P ⇒ 1 . PAP = 30,9738
3. 4 átomos de O ⇒ 4 . PAO = 4 . 15,9994 = 63,9976
4. 3,02391 + 30,9738 + 63,9976 = 97,99531
NÚMERO DE AVOGADRO
El número de átomos, moléculas o iones
que intervienen en una reacción química producida en la naturaleza, en la
industria o en el laboratorio, es corrientemente muy elevado. Por lo tanto es necesario
definir una unidad conveniente de cantidad de materia. Esta unidad se denomina mol, y es la unidad de cantidad de materia en el
Sistema Internacional de Unidades (SI).
El número de átomos presentes en 12 g
de 12C es 6,022 . 1023 y este valor se
denomina Número o constante de Avogadro (NA). Por definición, 1 mol
o “átomo gramo” es la cantidad de materia de cualquier
elemento, que contiene 6,022 . 1023 “átomos”.
Vale
decir que un mol de 12C contiene 6,022 . 1023 átomos. Y 1 mol de 14N, por ejemplo,
también contiene 6,022 . 1023 átomos y equivale a 14,
0067 g. Un mol de cualquier elemento equivale a su
peso atómico.
Cuando se trata de moléculas, también
se habla de mol o “molécula gramo” y se define como la cantidad de materia de
cualquier compuesto, que contiene 6,022 . 1023 “moléculas”.
Un mol de cualquier compuesto químico
equivale a su peso molecular. Así 1 mol de agua H2O equivale a 18 g (16+2) y contiene 6,022 .
1023 moléculas de agua. En
el ejemplo anterior, 1 mol de ácido fosfórico equivale a 97,99531g. Para
ejemplificar éstos conceptos, se considera la siguiente reacción química:
2 Mg + O2 → 2 MgO óxido de magnesio Aquí reaccionan 2
moles de Mg con 1 mol de O2
para producir
2 moles de MgO. Que es lo mismo que decir: reaccionan 2. 24,305 = 48,61 g de Mg
con 32 g de O2
para
producir 2.(24,305 +16) = 80,61g de MgO.
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