En general, las propiedades químicas de los elementos son propiedades que solo se pueden determinar haciendo reaccionar químicamente un elemento con otro, que generalmente reorganiza en gran medida la estructura interna de los materiales involucrados. Los arreglos de los átomos cambian enormemente. Algunos ejemplos de propiedades químicas pueden ser inflamabilidad, calor de combustión, toxicidad, estabilidad química o la capacidad de catalizar una reacción de otros materiales.
A menudo se dice que las propiedades físicas de los elementos son propiedades que se pueden medir sin reorganizar la estructura interna del elemento mediante una reacción química. Se dividen en términos generales en propiedades extensivas e intensivas: las que se escalan con la cantidad de material presente y las que no. Los ejemplos pueden ser masa, conductividad térmica, conductividad eléctrica, densidad, índice de refracción, susceptibilidad magnética.
Pero una vez que incluya cambios de fase, entonces ya hay propiedades químicas involucradas, diría. El carbono, por ejemplo, si se calienta lo suficiente, experimentará una transición a una fase gaseosa que contiene dímeros de carbono a alta temperatura. Pero en estado sólido tiene dos estructuras cristalinas bien conocidas: diamante y grafito. Y luego están los fullerenos. Entonces, existe una superposición clara entre la física que resulta en propiedades químicas y físicas de los elementos puros.
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Si solicita un índice de refracción en el rango de rayos X, está claro que se está alejando un poco del rango de la química. Si pregunta sobre las reacciones de propiedades que implican cambios en los núcleos, como la absorción de neutrones, está claramente fuera del ámbito de la química. Esto es ahora física nuclear y el comportamiento de los electrones ya no será relevante.
Pero hay una gran superposición en algunos casos entre la física subyacente que produce las propiedades físicas de los elementos y las que producen las propiedades químicas de los elementos. Ambos resultan en gran parte de las interacciones colectivas de los átomos, las masas y las cargas de sus núcleos, y de sus electrones, y especialmente sus electrones externos.
Si nos limitamos a considerar átomos de un solo tipo, de un elemento químico, es común decir que se están considerando las propiedades físicas. Pero desde el punto de vista de un químico físico o un científico de materiales, este no es realmente un problema fundamentalmente diferente de un problema que involucra más de un tipo de átomo.
Desde el punto de vista de un físico de partículas elementales, no hay diferencia entre la física que resulta en ferromagnetismo o el punto de fusión del hierro, y la física que resulta en la reacción de hidrógeno libre con oxígeno libre para producir agua.
En principio, todos estos son problemas especiales en la electrodinámica cuántica de un sistema de muchos electrones y muchos núcleos.