Ahora hablemos de los elementos químicos: son sustancias puras que están constituidas por átomos idénticos, que pueden ser monoatómicos como el sodio $(Na)$, diatómicos como el oxígeno $(O_2)$ o poliatómicos como el azufre $(S_8)$ . Aun cuando algunos de ellos se encuentran libres en la naturaleza, es decir en su forma elemental, la mayoría de los elementos se encuentran formando compuestos o sustancias puras formados por uno o más átomos distintos.
Los 118 elementos que hasta hoy se conocen, de acuerdo con sus propiedades, se encuentran ordenados en la tabla periódica en dos grandes grupos: los elementos metálicos y los elementos no metálicos, que se diferencian por sus propiedades o características físicas y químicas. También existen los llamados metaloides.
Los metales
- La mayoría de los metales son maleables (pueden formar láminas delgadas, por ejemplo con un centímetro cúbico de oro se puede hacer una placa que cubra un campo de fútbol), y son dúctiles (pueden estirarse para formar hilos muy delgados o alambres).
- Son sólidos a temperatura ambiente (excepto el Hg, que es líquido).
- Tienden a tener energías de ionización bajas y típicamente pierden electrones; es decir, se oxidan en sus reacciones químicas.
- Los metales alcalinos siempre pierden un electrón y presentan iones con carga 1+.
- Los metales alcalino-térreos siempre pierden dos electrones y presentan iones con carga 2+.
- Los metales de transición no tienen un patrón común y sus iones pueden tener cargas 1+, 2+, y 3+, pero pueden encontrarse otros cationes.
- Los compuestos entre un metal y un no metal tienden a ser iónicos.
- La mayoría de los óxidos metálicos son básicos y al disolverse en agua reaccionan para formar hidróxidos metálicos.
\[ \textit{Óxido no Metálico}+ H_2O \rightarrow \textit{Hidróxido metálico} \]
\[Na_2O_{(s)} + H_2O_{(I)} \rightarrow 2NaOH_{(aq)}\]
\[CaO_{(s)} + H_2O_{(I)} \rightarrow Ca(OH)_{2(aq)}\]
- Los óxidos metálicos presentan su carácter básico al reaccionar con los ácidos para formar sus sales y agua.
\[\textit{Óxido metálico}+\textit{ácido} \ rightarrow \textit{sal}+ \textit{agua}\]
\[MgO_{(s)}+ HCl_{(aq)} \rightarrow MgCl_{2(aq)} + H_2O_{(I)}\]
\[NiO_{(s)}+ H_2SO_{4(aq)} \rightarrow NiSO_{4(aq)} + H_2O_{(I)}\]
Los no metales
- En general no presentan lustre metálico.
- No son buenos conductores de la electricidad ni del calor.
- En general, los puntos de fusión son menores que los de los metales.
- Existen siete no metales que, en condiciones normales, son moléculas diatómicas: $H_{2(g)}$, $N_{2(g)}$, $O_{2(g)}$, $F_{2(g)}$, $Cl_{2(g)}$, $Br_{2(l)}$, $I_{2(s)}$ (sólido que se evapora fácilmente, es decir, se sublima).
- Cuando los no metales reaccionan con los metales, tienden a ganar electrones (obteniendo así la configuración del gas noble más cercano) y generan aniones, es decir se reducen:
a) No metal $+$ Metal $\rightarrow$ sal
$3Br_{2(l)} + 2Al_{(s)} \rightarrow 2AlBr_{3(s)}$
- Los compuestos que están formados únicamente por no metales son sustancias moleculares (es decir no son iónicas).
- La mayoría de los óxidos no metálicos son óxidos ácidos y, al disolverse en agua, reaccionan para formar ácidos:
b) Óxido no Metálico $+$ agua $\rightarrow$ ácido
$CO_{2(g)} + H_2O_{(l)} \rightarrow H_2CO_{3(aq)}$
(El ácido carbónico, el agua mineral con gas y, en general, todos los refrescos con gas son ligeramente ácidos.)Los óxidos no metálicos pueden combinarse con bases para formar sales.
c) Óxido no metálico $+$ base $\rightarrow$ sal
$CO_{2(g)} + 2NaOH_{(aq)} \rightarrow Na_2CO_{3(aq)} + H_2O_{(l)}$
Los metaloides
Tienen propiedades intermedias entre los metales y los no metales.
El silicio, por ejemplo, tiene lustre, pero no es maleable ni dúctil, sino que es quebradizo como muchos no metales. Además es un mal conductor de la electricidad o el calor.
Los metaloides se usan muy a menudo en la industria de los semiconductores (procesadores y memoria de las computadoras).
Tendencias periódicas del carácter metálico
El carácter metálico es mayor en los elementos de la izquierda de la tabla periódica y tiende a decrecer conforme nos movemos a la derecha en un periodo (renglón); esto es lo mismo que decir que el carácter de un no metal crece al aumentar el valor de la energía de ionización.
En cualquier familia (columna) el carácter metálico crece de arriba abajo (los valores de la energía de ionización disminuyen al bajar en la familia.) Esta tendencia general no se observa necesariamente en los metales de transición.
El comportamiento periódico del carácter metálico y no metálico se muestra en los siguientes esqueletos de tablas periódicas.
En general, todos los elementos metales y no metales reaccionan con el oxígeno (se oxidan) y forman los compuestos llamados óxidos.
Ecuación química general: $metal(s) + oxígeno(g) → óxido metálico(s)$
Observa los siguientes ejemplos:
- Oxidación de sodio $4Na_{(s)} + O_{2(g)} \rightarrow 2Na_2O_{(s)}$
- Oxidación de calcio $2Ca_{(s)} + O_{2(g)} \rightarrow 2CaO_{(s)}$
- Oxidación de magnesio $2Mg_{(s)} + O_{2(g)} \rightarrow 2MgO_{(s)}$
¿Sabías que una reacción de síntesis es cuando el hierro (Fe) se combina con el oxígeno del aire (fácilmente se oxida) y se forma el óxido de hierro, que es un sólido de color rojizo?.
$4Fe_{(s)} + 3O_{2(g)} \rightarrow 2Fe_2O_{3(s)}$
¿En qué son diferentes los metales de los no metales?
Después de haber estudiado y aprendido las propiedades o características físicas y químicas que hacen diferentes a los metales de los no metales, y de haber estudiado algunos de los compuestos más importantes que forman los metales, como los óxidos, probablemente te has preguntado ¿por qué unos elementos son metálicos y otros son no metálicos?
Para encontrar respuestas a esta pregunta, es necesario hablar de la estructura de la materia, es decir de la estructura de los elementos, el átomo, los electrones, los protones, los neutrones y los diferentes modelos atómicos: Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr y el modelo cuántico.
