2.11: Elementos y Compuestos

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¿Qué pasa en este vaso de precipitados?

Las burbujas indican que se está formando vapor, lo que le permite saber que se está produciendo una reacción química. Muchas reacciones químicas ocurren constantemente dentro de tu cuerpo. De hecho, probablemente hay miles de reacciones químicas que ocurren cada segundo en cada una de sus células. Y como todos los seres vivos están compuestos por productos químicos, comprender cómo funcionan los químicos es esencial para comprender cómo funcionan los seres vivos.

Químicos de Vida

Los Elementos

Si sacas un pétalo de flor de una planta y lo rompes por la mitad, y luego tomas esa pieza y la rompes por la mitad otra vez, y coges la siguiente pieza y la rompes la mitad, y así sucesivamente, hasta que ya ni siquiera puedas ver la flor, ¿qué crees que encontrarás? Sabemos que el pétalo de flor está hecho de células, pero ¿de qué están hechas las células? Los científicos han descompuesto la materia, o cualquier cosa que ocupe espacio y tenga masa —como una célula— en los trozos más pequeños que ya no se pueden descomponer. Cada objeto físico, incluyendo rocas, animales, flores y tu cuerpo, están todos compuestos de materia.

La materia se compone de una mezcla de cosas llamadas elementos. Los elementos son sustancias que no se pueden descomponer en sustancias más simples. Hay más de 100 elementos conocidos, y 92 ocurren naturalmente a nuestro alrededor. Los otros se han hecho sólo en el laboratorio.

Dentro de los elementos, encontrarás átomos idénticos. Un átomo es la partícula de materia más simple y más pequeña que aún tiene propiedades químicas del elemento. Los átomos son el bloque de construcción de todos los elementos que componen la materia en tu cuerpo o cualquier otra cosa viva o no viviente. Los átomos son tan pequeños que sólo los microscopios más potentes pueden verlos.

Los átomos en sí están compuestos de partículas aún más pequeñas, incluyendo protones cargados positivamente, neutrones no cargados y electrones cargados negativamente. Los protones y neutrones se localizan en el centro del átomo, o el núcleo, y los electrones se mueven alrededor del núcleo. Cuántos protones tiene un átomo determina qué elemento es. Por ejemplo, el hidrógeno (H) tiene solo un protón, el helio (He) siempre tiene dos protones (Figura abajo), mientras que el sodio (Na) siempre tiene 11.

Todos los átomos de un elemento en particular tienen exactamente el mismo número de protones, y el número de protones es el número atómico de ese elemento. Un átomo suele tener el mismo número de protones y electrones, pero a veces un átomo puede ganar o perder un electrón, dando al átomo una carga positiva o negativa. Estos átomos se conocen como iones y se representan con un signo “+” o “-”. Los iones, como H+, Na+, K+ o Cl- tienen papeles biológicos significativos.

La Tabla Periódica

En 1869, un científico ruso llamado Dmitri Mendeleev creó la tabla periódica, que es una forma de organizar los elementos según sus características únicas, como el número atómico, la densidad, el punto de ebullición y otros valores (Figura a continuación). Cada elemento está representado por un símbolo de una o dos letras. Por ejemplo, H significa hidrógeno, y Au significa oro. Las columnas verticales en la tabla periódica se conocen como grupos, y los elementos en grupos tienden a tener propiedades muy similares. La tabla también se divide en filas, conocidas como periodos.

Reacciones Químicas

Una molécula es cualquier combinación de dos o más átomos. El oxígeno en el aire que respiramos son dos átomos de oxígeno conectados por un enlace químico para formar O ₂, o oxígeno molecular. Una molécula de dióxido de carbono es una combinación de un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno, CO ₂. Debido a que el dióxido de carbono incluye dos elementos diferentes, es tanto un compuesto como una molécula.

Un compuesto es cualquier combinación de dos o más elementos diferentes. Un compuesto tiene diferentes propiedades de los elementos que contiene. Elementos y combinaciones de elementos (compuestos) conforman todos los muchos tipos de materia en el Universo. Una reacción química es un proceso que rompe o forma los enlaces entre átomos de moléculas y compuestos. Por ejemplo, dos hidrógenos y un oxígeno se unen para formar agua, H ₂ O. Las moléculas que se unen para iniciar una reacción química son los reactivos. Entonces el hidrógeno y el oxígeno son los reactivos. El producto es el resultado final de una reacción. En este ejemplo, el agua es el producto.

Los átomos también se unen para formar compuestos mucho más grandes que el agua. Son algunos de estos grandes compuestos los que se unen para formar la base de la célula. Entonces, esencialmente, sus células están hechas de compuestos, que están hechos de átomos.

Resumen

Los elementos son sustancias que no se pueden descomponer en sustancias más simples con diferentes propiedades.
Los elementos han sido organizados por sus propiedades para formar la tabla periódica.
Dos o más átomos pueden combinarse para formar una molécula.
Las moléculas que constan de más de un elemento se denominan compuestos.
Los reactivos pueden combinarse a través de reacciones químicas para formar productos.

Explora más

Utilice el siguiente recurso para responder a las siguientes preguntas.

Tabla periódica en http://www.webelements.com/

¿Cuál es el número atómico del nitrógeno? ¿Cuándo y dónde se identificó? ¿En qué estado de materia existe el nitrógeno a temperatura ambiente?
¿Cuál es el número atómico del oxígeno? ¿Cuándo y dónde se identificó? ¿En qué estado de materia existe el oxígeno a temperatura ambiente?
¿Cuál es el número atómico del carbono? ¿Cuándo y dónde se identificó? ¿En qué estado de la materia existe a temperatura ambiente?
¿Cuál es el número atómico del fósforo? ¿De qué se aisló originalmente el fósforo? ¿En qué estado de la materia existe a temperatura ambiente?

Revisar

¿Qué es un elemento?
¿Cuál es la diferencia entre los términos molécula y compuesto?
Describir la composición de un átomo.
¿A quién se le atribuye el desarrollo de la tabla periódica?