Tema 4. Elementos y compuestos
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TEMA 4: ELEMENTOS Y COMPUESTOS. 1.- SUSTANCIAS PURAS. 1.1.-DEFINICIÓN DE SUSTANCIA PURA Sustancia pura (o simplemente sustancia) es cada una de las distintas clases de materia que existen en la Naturaleza. Una sustancia, por tanto, es un tipo de materia, diferente de cualquier otro, con una composición y unas propiedades específicas fijas, propias y exclusivas de esa sustancia que nos permiten definirla y diferenciarla de todas las demás. Conocer qué es una sustancia pura no resuelve nada si, en la práctica, no somos capaces de saber si un sistema material, de los muchos que hay a nuestro alrededor, es o no una sustancia pura, es decir si está hecho de una única clase de materia o, por el contrario, está hecho de varios tipos diferentes de materia. Para resolver esta cuestión, basta someter al sistema material que queremos estudiar a procedimientos físicos de separación (los métodos de separación de mezclas vistos en el tema 2), ya que una sustancia pura es aquella que no puede descomponerse en otra (u otras) distinta utilizando procedimientos físicos. 1.2.-CLASIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS PURAS: ELEMENTOS Y COMPUESTOS Aunque las sustancias puras no pueden descomponerse en otras por procedimientos físicos, la mayoría de ellas (no todas) sí pueden hacerlo aplicando procedimientos químicos. Esto nos permite hacer una primera clasificación de las sustancias puras, distinguiendo entre: a) Sustancia simple: es una sustancia pura que no puede descomponerse en otras más sencillas por procedimientos químicos. b) Sustancia compuesta: es la que sí puede descomponerse mediante procedimientos químicos en las sustancias simples que la constituyen. Una segunda forma de clasificar las sustancias puras es según la cantidad de elementos que contienen. Hablamos entonces de: a) Sustancia elemental: es una sustancia pura que está formada por un único tipo de elemento, (formada por átomos de un mismo elemento químico). b) Sustancia compuesta: es una sustancia pura formada por dos o más elementos combinados siempre en una proporción fija, (formada por átomos de distintos elementos químicos y combinados entre sí en una relación numérica sencilla y constante). En realidad, esta segunda clasificación que atiende a la composición de las sustancias, no al procedimiento por el que se obtienen, es otra manera diferente de definir las sustancias simples y compuestas, ya que ambas clasificaciones coinciden. Así, las sustancias simples o elementales no se pueden descomponer en otras más sencillas porque están constituidas por átomos de un solo elemento, mientras que las sustancias compuestas, al estar formada por varios elementos, sí se pueden descomponer en las sustancias simples que la forman, obteniendo de ellas por procedimientos químicos los elementos constituyentes de las mismas. A partir de ahora llamaremos elemento a las sustancias simples o elementales y compuesto a las sustancias compuestas. De este modo, podemos decir que las sustancias puras se clasifican en elementos y compuestos. 2.- TEORÍA ATÓMICA Para explicar las características estructurales de los sólidos, los líquidos y gases, y los procesos de cambio de estado, hemos tenido que suponer que la materia está formada por partículas minúsculas que están en movimiento, según la temperatura a la que se encuentran. Esto constituye la teoría cinética de la materia vista en temas anteriores. Con esta teoría, además de poder explicar las propiedades de sólidos, líquidos y gases, somos capaces de explicar los cambios de estado. La teoría atómica afirma que estas partículas pequeñísimas de las que habla la teoría cinética son átomos o agregados de átomos que actualmente llamamos moléculas. El padre de la teoría atómica es John Dalton, quien afirma, entre otras cosas que: - Toda la materia está formada por átomos. Los átomos son partículas indivisibles e indestructibles, que pueden combinarse entre sí o con otros átomos de distintos elementos. - Un elemento es una sustancia formada por átomos iguales. - Un compuesto es una sustancia formada por átomos distintos (de elementos diferentes) combinados en proporciones fijas de números enteros. - Una reacción química consiste en la reorganización de los átomos de las sustancias que intervienen. Aunque actualmente se sabe que los átomos no son indivisibles ya que están formados por protones, neutrones y electrones, la teoría atómica de Dalton fue la primera teoría química que consiguió explicar en qué consisten las reacciones químicas y las leyes que se cumplen en este tipo de procesos. 3.- CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS Estudiar los elementos químicos es fundamental ya que, en última instancia, son los ingredientes de cualquier sistema material. Para darse cuenta de lo anterior basta recordar que un sistema material puede ser una sustancia pura o una mezcla de varias sustancias puras y, como además las sustancias puras están constituidas por un solo elemento (elementos) o por varios elementos (compuestos), entonces podemos decir que los elementos químicos son los componentes primeros y más simples de cualquier cuerpo o sistema material. 3.1.-METALES Y NO METALES La primera clasificación de los elementos se hizo atendiendo a su aspecto y a sus propiedades físicas, distinguiendo entre: - Metales: poseen brillo metálico, son buenos conductores del calor y la electricidad y son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio. Suelen tener altos puntos de fusión. - No metales: no tienen brillo metálico, son malos conductores del calor y la electricidad y pueden ser sólidos, líquidos o gases a temperatura ambiente, es decir, suelen tener bajos puntos de fusión. 3.2.-TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS A medida que se fueron descubriendo nuevos elementos químicos, fue cada vez más necesario clasificarlos no solo en elementos metálicos y no metálicos. Surge así la tabla periódica. En la tabla periódica actual aparecen ordenados los 116 elementos químicos conocidos hasta el momento, distribuidos en 18 grupos (columnas) y 7 periodos (filas). La línea divisoria en forma de escalera separa los elementos metálicos de los no metálicos. El carácter metálico aumenta cuanto más a la izquierda y más abajo en la tabla periódica. El carácter no metálico aumenta de izquierda a derecha en un mismo periodo y de abajo hacia arriba en un mismo grupo, sin contar los gases nobles que no se combinan.
