El Universo está formado por materia, y la materia por elementos químicos. El numero de elementos químicos que forman el Universo es muy limitado, tan solo 106 figuran en la Tabla Periódica y algunos de ellos no aparecen en la naturaleza. La parte más pequeña de un elemento químico que puede participar en una combinación para formar un compuesto químico se denomina Átomo (en griego indivisible). En la naturaleza existen más átomos diferentes que elementos químicos, porque muchos elementos poseen isótopos. Los átomos se unen entre si para formar moléculas (la más pequeña porción de sustancia pura que puede existir, conservando sus propiedades características). Una molécula puede estar formada por átomos iguales O2 (dos átomos de oxígeno), O3, N2, etc. o por átomos diferentes CO2 (un átomo de carbono y dos de oxígeno), CO3Ca, SO4H2, etc. La fórmula es la representación escrita de una molécula.
Un átomo está formado por el núcleo y la corteza:
En el núcleo se encuentra toda la masa del átomo y está formado por partículas elementales o nucleones, que pueden ser de dos tipos: protones con una unidad de carga eléctrica positiva y una masa casi 2000 veces mayor que la de los electrones y neutrones sin carga eléctrica y una masa similar a la de los protones.
En la corteza se encuentran los electrones de masa casi despreciable comparada con la de los nucleones y poseen una unidad carga eléctrica negativa.
En todos los átomos el número de electrones de su corteza es igual al número de protones de su núcleo
Los electrones de un átomo se hallan distribuidos en la corteza según niveles energéticos, el número de niveles energéticos está determinado por el número cuántico principal n cuyo valor puede ser: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,.. que se designan con las letras K, L, M, N, O, P, Q,..
En cada nivel energético cabrán un determinado número de electrones según la fórmula
Cada nivel de energía consta de 2 o más subniveles energéticos que se designan con las letras s, p, d, y f dando lugar a los siguientes orbitales:
1 orbital s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 orbitales f , y según el principio de exclusión de Pauli en cada orbital solo caben dos electrones con spin antiparalelo.
Si repasamos la configuración electrónica de los elementos alcalinos del grupo 1A
vemos que todos ellos tienen un electrón en el último orbital s, por lo que todos ellos tendrán unas propiedades químicas muy similares. Estos elementos tenderán a ceder ese electrón más externo, para tener su última capa completa.
Las propiedades químicas de un elemento dependen esencialmente del número de electrones de la capa más externa de la corteza.
Se denomina Número atómico al número de protones que posee un átomo en su núcleo, que es igual al número de electrones que tiene en su corteza. Por ejemplo el carbono tiene de número atómico Z=6 tiene por tanto 6 protones en su núcleo y 6 electrones en su corteza.
Se denomina Masa atómica a la suma de la masa de los protones y la de los neutrones. El carbono tiene 12 unidades de masa atómica (6 protones y 6 neutrones).
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