QUÍMICA

Es una ciencia natural que estudia la materia: su constitución, sus propiedades químicas y físicas, los cambios químicos y físicos que esta experimenta, su comportamiento y leyes que la rigen.

            OBJETIVOS DE LA QUÍMICA

*Interpretar claramente el concepto de química y su gran importancia en el campo de la industria.

*Comprender todo lo relacionado a la materia (estructura, componentes, propiedades, etc.)

*Aprender a diferenciar las propiedades de la materia y su estructura.

*Explicar las relaciones que encontramos entre materia y energía.

*Aprender a interpretar las reacciones  que se generan entre los cuerpos y las leyes que las rigen.

*Comprender los fenómenos que se producen y que de cierta forma modifican de un modo permanente las propiedades de la materia.

 

 

Operaciones Fundamentales de la Química:

 La química ha descubierto operaciones o procedimientos experimentales para un mejor estudio de la composición y estructura de la materia que será muy útil para descomponer los materiales conocidos para hallar sus componentes más sencillos.   Las operaciones más fundamentales de la química son:

•         Análisis

•         Suele ser la simplificación, descomposición o desintegración de los materiales que son comúnmente conocidos para investigar los componentes más sencillos de una muestra química.

•         Síntesis

•         Esta operación es totalmente contraria al análisis. La síntesis consiste en formar una sustancia partiendo de los elementos q lo componen.

RELACIÓN DE LA QUÍMICA CON OTRAS CIENCIAS

LA QUÍMICA QUE NOS RODEA

BENEFICIOS DE LA QUÍMICA

La química de la mano con otras ciencias nos brindará muchos beneficios; dichos beneficios son:

Nos permite la conservación de los alimentos.

Muy importante para nuestra salud (medicamentos) y para una mejor calidad de vida.

También tiene fines estéticos (labiales, esmaltes, etc.)

La química se utiliza para la elaboración de material de construcción.

RIESGOS DE LA QUÍMICA

Es todo material nocivo o perjudicial, que durante su fabricación, almacenamiento, transporte o uso, puede generar o desprender humos, gases, vapores, polvos o fibras de naturaleza peligrosa, ya sea explosiva, inflamable, tóxica, infecciosa, radiactiva, corrosiva o irritante en cantidad que tengan probabilidad de causar lesiones químicas y daños a personas, instalaciones o medio ambiente.

•ACTIVIDADES QUE NOS EXPONEN A RIESGOS QUÍMICOS

•Actividad docente y de investigación en laboratorios.

• Tareas de soldadura.

•Operaciones de desengrase.

•Operaciones de fundición.

•Destilaciones, rectificaciones y extracciones.

•Limpieza con productos químicos.

•NORMAS PARA REDUCIR RIESGOS  QUÍMICOS

•Mantener la cantidad almacenada al mínimo operativo.

•Considerar las características de peligrosidad de los productos y sus incompatibilidades.

•Agrupar los de características similares.

•Separar los incompatibles.

•Aislar o confinar los de características especiales.

•Comprobar etiquetados.

•Llevar un registro actualizado de productos almacenados.

•Emplear armarios de seguridad.

LA QUÍMICA Y EL MEDIO AMBIENTE

MATERIALES PELIGROSOS: HAZMAT

Los accidentes más comunes en el laboratorio, derivados de la utilización de reactivos son:

* Quemaduras  químicas.
* Lesiones en la piel y los ojos por contacto con productos químicamente agresivos.
* Intoxicación por inhalación, ingestión o absorción de sustancias tóxicas.
* Incendios, explosiones y reacciones violentas.
* Exposición a radiaciones perjudiciales

Un Material Peligroso es cualquier sustancias que pueden estar en estado sólido, líquido o gaseoso, y que tienen las características de causar daños a la salud, los bienes, y/o al medio ambiente.

Esa sustancia o puede ser un producto químico, agente físico, o biológico (organismos vivientes).

MÉTODO CIENTÍFICO

El método científico (del griego: -μετά = hacia, a lo largo- -οδός = camino-; y del latín scientia = conocimiento; camino hacia el conocimiento) es un método de investigación usado principalmente en la producción de conocimiento en las ciencias. Para ser llamado científico, un método de investigación debe basarse en la empírica y en la medición, sujeto a los principios específicos de las pruebas de razonamiento.1 Según el Oxford English Dictionary, el método científico es: «un método o procedimiento que ha caracterizado a la ciencia natural desde el siglo XVII, que consiste en la observación sistemática, medición, experimentación, la formulación, análisis y modificación de las hipótesis.

El método científico está sustentado por dos pilares fundamentales. El primero de ellos es la reproducibilidad, es decir, la capacidad de repetir un determinado experimento, en cualquier lugar y por cualquier persona. Este pilar se basa, esencialmente, en la comunicación y publicidad de los resultados obtenidos (por ej. en forma de artículo científico). El segundo pilar es la refutabilidad, es decir, que toda proposición científica tiene que ser susceptible de ser falsada o refutada (falsacionismo). Esto implica que se podrían diseñar experimentos, que en el caso de dar resultados distintos a los predichos, negarían la hipótesis puesta a prueba. La falsabilidad no es otra cosa que el modus tollendo tollens del método hipotético-deductivo experimental. Según James B. Conant, no existe un método científico. El científico usa métodos definitorios, métodos clasificatorios, métodos estadísticos, métodos hipotético-deductivos, procedimientos de medición, entre otros. Y según esto, referirse a el método científico es referirse a este conjunto de tácticas empleadas para constituir el conocimiento, sujetas al devenir histórico, y que eventualmente podrían ser otras en el futuro.3 Ello nos conduce tratar de sistematizar las distintas ramas dentro del campo del método científico.

Ejemplo
a) OBSERVACIÓN: Observo que las hojas de los árboles son de color verde.
b) PROBLEMA: ¿Porqué las hojas de los árboles son de color verde?
c) HIPÓTESIS:
1- Las hojas de los árboles son de color verde porque tienen un pigmento verde llamado Clorofila.
2- Las hojas de los árboles son de color verde porque realizan la Fotosíntesis (fabricación del alimento y desprendimiento de O2 a la atmósfera).
d) EXPERIMENTACIÓN: Para demostrar que las hojas de los árboles son de color verde hago un sencillo experimento en cual coloco en un frasco de vidrio alcohol e introduzco hojas de color verde y la coloco a hervir. Luego de hervir observo que el alcohol se ha tornado de color verde y la hoja cambió de color y ese color es debido a la Clorofila (pigmento verde) que poseen todos los vegetales de color verde indispensable para realizar la Fotosíntesis.
e) CONCLUSIÓN: En conclusión la Hipótesis 1 y 2 son VÁLIDAS, ya que las hojas de los árboles son verdes por la presencia de un pigmento verde llamado Clorofila, indispensable para realizar la Fotosíntesis.

Materia

Es todo lo que posee masa y ocupa un lugar en el espacio.

Los cambios que la materia sufre involucra ganancia o  pérdida  de energía.

La materia está integrada por átomos, partículas diminutas que, a su vez, se componen de otras aún más pequeñas, llamadas partículas subatómicas, las cuales  se agrupan para constituir los diferentes objetos.

ENERGÍA Y CUERPO

Energía.- es la capacidad para Hacer un trabajo

Cuerpo.- es la porción limitada de materia con forma determinada.

Sustancia

•         Es una forma de materia que tiene una composición definida (constante)  propiedades y características.

•         Ejemplos: El agua, El amoniaco, el azúcar (sacarosa), el oro, y el oxigeno.

•         Las sustancias difieren entre si en su composición y pueden identificarse por su apariencia, olor, sabor y otras propiedades.

SUSTANCIAS PURAS

Es aquella sustancia que está conformada por un solo componente, tiene propiedades constantes, es decir, no varían cualquiera que sea su estado, y ademas sirven para identificarlas. Las sustancias puras pueden ser:

MEZCLAS

Las mezclas se encuentran formadas por 2 ó más sustancias puras. Su composición es variable. Se distinguen dos grandes grupos: Mezclas homogéneas y Mezclas heterogéneas.

• Mezclas homogéneas:

También llamadas Disoluciones. Son mezclas en las que no se pueden distinguir sus componentes a simple vista. Ejemplo: Disolución de sal en agua, el aire, una aleación de oro y cobre, etc.

• Mezclas heterogéneas:

Son mezclas en las que se pueden distinguir a los componentes a simple vista. Ejemplo: Agua con aceite, granito, arena en agua, etc.

2 EJERCICIOS PARA LOS VISITANTES DE MI BLOG:

• 2.1

• 2.2

Aprenderse los  tipos de sistemas homogéneos:

SISTEMA MATERIAL

Un sistema material es un elemento o conjuntos de elementos que se aísla imaginariamente para facilitar su estudio, por Ej.

*       Recipiente con sal disuelta en agua

*       Mezcla de agua y alcohol

*       Recipiente con hielo  y agua

Los sistemas están formados por fases, si son homogéneos por una sola fase, si son heterogéneos pueden tener dos, tres, cuatro o múltiples fases.

EJEMPLOS

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Cada material o sustancia tiene un conjunto de propiedades, características que le dan su identidad única.  Las propiedades de las sustancias se clasifican como físicas o químicas.

Las sustancias se identifican y se distinguen unas de otras por medio de sus cualidades físicas y químicas. Las propiedades de la materia son las que nos permiten diferenciar el agua del alcohol, el azúcar de la sal o el oro de la plata. Se dividen en 2 grandes grupos: generales y específicas.

Propiedades generales

Son aquellas que presentan todos los cuerpos, así que no permiten diferenciar una sustancia de otra.

– Masa: es la cantidad de materia contenida en cualquier volumen. La masa de un cuerpo es la misma en cualquier parte de la Tierra o fuera de ésta.

– Volumen: se refiere al espacio que ocupa un cuerpo.

– Peso: es la fuerza con que la Tierra atrae un cuerpo por acción de la gravedad. Hay lugares en donde la fuerza de gravedad es menor, como en la Luna o en una montaña, en donde el peso de un cuerpo disminuye.

– Divisibilidad: es la propiedad que tiene cualquier cuerpo de romperse en pedazos más pequeños hasta llegar a la unidad mínima: el átomo.

– Porosidad: todos los cuerpos están formados por partículas diminutas, éstas dejan espacios entre sí llamados poros.

– Inercia: esta propiedad de los cuerpos a tender a mantenerse en estado de reposo o de movimiento.

– Impenetrabilidad: es la imposibilidad de que dos cuerpos ocupen el mismo espacio al mismo tiempo.

– Movilidad: esta propiedad permite a los cuerpos cambiar su posición como consecuencia de su interacción con otros cuerpos.

– Elasticidad: propiedad que tienen los cuerpos de cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza adecuada, y de recobrar la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza. La elasticidad tiene un límite, si se sobrepasa, el cuerpo sufre una deformación permanente o se rompe. 

Propiedades específicas

Estas propiedades caracterizan a cada sustancia y permiten su identificación y diferenciación. Las propiedades específicas pueden ser físicas o químicas, dependiendo de si se manifiestan con o sin alteración de su composición molecular.
Propiedades específicas físicas : son las que se pueden medir y observar sin que cambie la composición o identidad de la sustancia.

– Densidad: la cantidad de masa por volumen de un cuerpo.

– Estado físico: sólido, líquido o gaseoso.

– Propiedades organolépticas: color, sabor, olor, etcétera.

– Temperatura de ebullición: ¿a qué temperatura debe de estar el cuerpo para pasar de estado líquido a gaseoso?

– Punto de fusión: la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido-líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde.

– Solubilidad: la capacidad de una determinada sustancia de disolverse en un determinado medio.

– Dureza: la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como penetración, abrasión, rayado, cortadura, deformaciones permanentes, entre otras.

– Conductividad eléctrica: la medida de la capacidad de un material para dejar pasar libremente la corriente eléctrica.

– Conductividad calorífica o térmica: propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor.

– Calor latente: es la energía absorbida por las sustancias al cambiar de estado, de sólido a líquido (calor latente de fusión) o de líquido a gaseoso (calor latente de vaporización).

A su vez las propiedades físicas se pueden dividir en extensivas o intensivas:

– Propiedades extensivas: el valor medido de estas propiedades depende de la masa. Por ejemplo: inercia, peso, área, volumen, presión de gas, calor ganado o perdido, etc.

– Propiedades intensivas: el valor medio de estas propiedades no depende de la masa. Por ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, color, olor, sabor, reactividad, etc.

Propiedades específicas químicas

Son las que se manifiestan al alterar la estructura molecular de la materia.
Son aquellas que nos indican la tendencia de las sustancias para reaccionar y transformarse en otras como oxidarse, combustionar, inflamarse, estallar, enmohecerse.

Sufren alteración en su estructura interna o molecular cuando actúan con otras sustancias.  Ejemplo: El sodio reacciona violentamente con el agua fría para formar Hidróxido de sodio mientras que el Calcio reacciona muy lentamente con el agua para formar Hidróxido de Calcio

– Reactividad química: es la propiedad de las sustancias químicas de reaccionar unas con otras para formar nuevas sustancias.

– Combustión: es una reacción química de oxidación, en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de puntos en forma de calor y luz, manifestándose visualmente gracias al fuego u otros elementos.

– Oxidación o reducción: toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio corrosivo ocasionado por el oxígeno en los estados iniciales de la materia.

– Poder calorífico: es la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química.

– Acidez: es el grado en el que una sustancia es ácida. El concepto complementario es la alcalinidad.

– Inflamabilidad: es la capacidad de un objeto para atrapar el fuego, o en términos químicos, la capacidad de someterse a una reacción térmica en un estado sólido.

– Toxicidad: es la capacidad de la materia para causar daño a otras sustancias.

CONCEPTUALIZANDO UNA VEZ MAS LAS PROPIEDADES DE LA MATERIA EN ESTE M.C.

CAMBIOS FÍSICOS

•         NO VARÍA LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA MATERIA. 

•         LO QUE SE TIENE AL PRINCIPIO SE TIENE AL FINAL.

•         NO SE FORMAN NUEVAS SUSTANCIAS.

CAMBIOS QUÍMICOS

•         ALTERAN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA MATERIA.

•         ORIGINAN OTRAS SUSTANCIAS.

EJEMPLO CAMBIOS FÍSICOS Y QUÍMICOS

Una hoja de libro puede ser separada del libro y cambiada de lugar, puede ser cortada en tres pedazos y puede ser quemada con la ayuda de un fósforo.

Se puede observar en los dos primeros casos, la sustancia papel, no cambia, sigue siendo papel, pero en el tercero el papel, desaparece y se transforma en cenizas, gas, etc.  Se puede establecer con este ejemplo que un fenómeno físico es aquel cambio que se produce sobra la materia sin modificar su composición, en cambio fenómeno químico  es el cambio que ocurre en una porción de la materia y altera su composición.

CAMBIOS QUÍMICOS

•         ALTERAN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA MATERIA.

•         ORIGINAN OTRAS SUSTANCIAS.

ESTADOS DE LA MATERIA

La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso.

• Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.
• Las fuerzas de cohesión de sus moléculas son mayores que las fuerzas de repulsión, sus cuerpos son compactos, presentan volumen y forma definida. Ej. Hierro, aluminio, azúcar

   

• Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
• Las fuerzas de cohesión son similares a las fuerzas de dispersión, presentan un volumen definido, su forma es variable (de acuerdo al recipiente que lo contiene) Ej. Agua oxigenada.
•  

• Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.
• Las fuerzas de dispersión o expansión son mayores que las fuerzas de atracción en las moléculas de los gases, por lo tanto no tienen volumen ni forma definida. Ej. Aire, oxígeno.

•          

CAMBIOS DE ESTADO

                                                                             

ENERGÍA

*       La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.

*       La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.

*       La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica.

TIPOS DE ENERGÍA

ENERGÍA QUIMICA

•         La energía química es la que se produce en las reacciones químicas.  Puede  estar retenida en alimentos, elementos  o combustibles.

ENERGÍA ELÉCTRICA (LA ELECTRICIDAD)

•         Energía eléctrica  es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores.  Es una de las formas de energía más empleadas

 

ENERGÍA LUMINOSA (energía radiante  o lumínica)

La energía luminosa es la que se transporta por la luz y siempre es producida por las ondas de la luz.  Proviene de cualquier fuente de  luz como el sol, una bombilla, el fuego, etc

ENERGÍA SOLAR

•         La energía solar es la que llega a la tierra en forma de radiación electromagnética (luz, calor, rayos ultravioletas principalmente) procedente del sol

ENERGÍA MECÁNICA
La energía mecánica es la empleada para hacer mover a otro cuerpo.
 Ésta se divide a su vez en dos energías:

la energía potencial (es la que poseen los cuerpos debido a la posición en que se encuentran, es decir un cuerpo en altura tiene más energía potencial que un cuerpo en la superficie del suelo)
 
 y energía cinética (es la que poseen los cuerpos debido a su velocidad).

ENERGÍA HIDRÁULICA

La Energía hidráulica es la producida por el agua retenida en embalses o pantanos a gran altura (que posee energía potencial gravitatoria).
Si en un momento dado se deja caer hasta un nivel inferior, esta energía se convierte en energía cinética y, posteriormente, en energía eléctrica en la central hidroeléctrica.  

 ENERGÍA NUCLEAR
La energía nuclear o atómica es la que procede del núcleo del átomo, la más poderosa conocida hasta el momento. Se le llama también energía atómica, aunque este término en la actualidad es considerado incorrecto. 
Esta energía se obtiene de la transformación de la masa de los átomos de uranio, o de otros metales pesados.

PLANTA NUCLEAR Y SU ESTRUCTURA.

Energía  Electromagnética

•         La energía electromagnética se define como la cantidad de energía almacenada en una parte del espacio y que se expresa  según la fuerza de un campo eléctrico y magnético

Energía  Eólica

•         Energía eólica se obtiene a través del viento, gracias a la energía cinética generada por el efecto corrientes de aire.  Es utilizada para producir electricidad o energía eléctrica

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA

*       Respaldada por el trabajo del científico Antoine Lavoisier, esta ley sostiene que la materia (la masa) no puede crearse o destruirse durante una reacción química, sino solo transformarse o sufrir cambios de forma.  Es decir, que la cantidad de materia al inicio y al final de una reacción permanece constante

"En toda reacción química la masa se conserva, esto es, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos"

Así, por ejemplo, cuando se hacen reaccionar 7 g de hierro con 4 g de  azufre se obtienen 11 g de sulfuro de hierro:

 

A + B = C
5g + 18 g =23g ----> La suma de sus componentes debe ser igual a la suma de sus productos

A+ B + C --> AB + C
      56g      ≠      56g

REACTIVOS.- La suma de los reactivos es igual a la masa total de los productos.
Ejemplo:
C=Carbono
g=gramo
O=Oxígeno

12gC si se combina con 32gO
(se lee 12 gramos de Carbono si se combina con 32 gramos de Oxígeno)

            REACTIVOS                    
                  12gC
                  32gO 
                  46gCO2 ----> PRODUCTO
En este ejercicio no se cumple la ley de conservación, para que se cumpla su producto de la suma de reactivos sería 44g.

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

Esta ley fue propuesta por el alemán Robert Meyer, sin embargo se le atribuyó al inglés James Joule el cual establece que la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor.

                                                                 

DENSIDAD DE UN MATERIAL

La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen.

LA CUAL SE LA EVALUA DE LA SIGUIENTE FORMA:

masa: m = ρ . V

Volumen: V =   m  

                           ρ

Unidades: Las unidades en la que puede estar la densidad son: 

                                      

¿Cuál es la densidad de un material, si 30 cm cúbicos tiene una masa de 600 gr?

Solución: Sabemos que, de los datos del problema sabemos que:
m = 600 gr. 

V = 30 cm³

Entonces reemplazando en la formula: 

ρ = m / V 

ρ = 600 gr / 30 cm³ 

ρ = 20 gr / cm³

• 83 cm ³ de fosfato de bismuto si la densidad es de 3,32 g/cm ³

v= 83cm³ 

d= 3,32g/cm³

d= m / v

m= d.v= 83cm³x3,32g/cm³= 275,56g

m= 275,56g

• 253mm³ de oro si la densidad es de 13,3g/cm³

v=253mm³

d= 16,3g/cm³

253mm³ x      1cm³     = 0,25cm³

                   1000mm³

m = d.v = 16,3g/cm³ . 0,25cm³ = 4,08g

           FORMÚLAS           

CONCEPTOS

 
UNIDADES DE MEDIDA TEMPERATURA

la temperatura es una magnitud física que refleja la cantidad de calor, ya sea de un cuerpo, de un objeto o del ambiente. Dicha magnitud está vinculada a la noción de frío (menor temperatura) y caliente (mayor temperatura).

ESCALAS DE TEMPERATURA

•      Escalas Relativas: Consideran como referencia el punto de ebullición y solidificación de una sustancia o mezcla.

        Escala Celsius o Centígrado: Toma como compuesto de referencia el agua: punto de ebullición 100 ° C y punto de solidificación 0 °C.  El nombre se debe al físico Andrés Celsius que la propuso en 1742

         Escala Fahrenheit: Toma como referencia el punto de congelamiento de una solución amoniacal 0 °F.  La temperatura de congelación del agua es de 32° F y la de ebullición es de 212 °F. 

•      Escalas absolutas: Son las que consideran al cero absoluto como punto de referencia, en el cero absoluto se considera que no existe movimiento molecular

         Escala Kelvin: El punto de congelamiento del agua es 273 K y el de ebullición 373 K.  Llamada así en honor a su creador, el físico inglés William Kelvin.  No lleva el símbolo de grados °

Escala Rankine: El punto de congelamiento del agua es 492 ° R

FÓRMULAS:

°C = 5(°F-32)/9

°F = 9 °C/5 + 32

K = °C + 273

R = °F  + 459,67

EL ÁTOMO

El átomo (del latín atŏmum, y este del griego ἄτομον 'sin partes, indivisible') es un constituyente de la materia ordinaria, con propiedades químicas bien definidas, formado a su vez por constituyentes más elementales sin propiedades químicas bien definidas. Cada elemento químico está formado por átomos del mismo tipo (con la misma estructura electrónica básica), y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

                                                                        

1.1.- La teoría atómica de Dalton

En 1808, John Dalton  publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de Demócrito. Según la teoría de Dalton:

1.- Los elementos están formados por partículas diminutas, indivisibles e inalterables llamadas átomos.

Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos:

2.- Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en el resto de las propiedades físicas o químicas. Por el contrario, los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.

3.- Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante.

De la teoría atómica de Dalton se pueden obtener las siguientes definiciones:

- Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades.

- Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales.

- Un compuesto es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en una relación numérica sencilla y constante.

Modelo atómico de Thomson

Por ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés J. J. Thomson supuso, en 1904, que la mayor parte de la masa del átomo correspondía a la carga positiva, que, por tanto, debía ocupar la mayor parte del volumen atómico. Thomson imaginó el átomo como una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los electrones (como las pasas en un pudin).

Este modelo permitía explicar varios fenómenos experimentales como la electrización y la formación de iones.

- La electrización: Es el exceso o la deficiencia de electrones que tiene un cuerpo y es la responsable de su carga eléctrica negativa o positiva.

- La formación de iones: Un ion es un átomo que ha ganado o ha perdido electrones. Si gana electrones tiene carga neta negativa y se llama anión y si pierde electrones tiene carga neta positiva y se llama catión.

Modelo atómico de Rutherford

El modelo de Thomson tuvo una gran aceptación hasta que, en 1911, el químico y físico inglés Ernest Rutherford y sus colaboradores llevaron a cabo el "Experimento de Rutherford".

En esta página puedes ver cómo este experimento ofrecía unos resultados que no podían explicarse con el modelo de átomo que había propuesto Thomson y, por tanto, había que cambiar el modelo.

En el experimento se bombardeaba una fina lámina de oro con partículas alfa (positivas) procedentes de un material radiactivo y se observaba que:

- La mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina sin cambiar de dirección, como era de esperar.

- Algunas partículas alfa se desviaron considerablemente.

- Unas pocas partículas alfa rebotaron hacia la fuente de emisión.

El Modelo atómico de Rutherford o modelo nuclear establece que:

- El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y casi toda la masa.

- La carga positiva de los protones del núcleo se encuentra compensada por la carga negativa de los electrones, que están fuera del núcleo.

- El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo.

- Los electrones giran a mucha velocidad alrededor del núcleo y están separados de éste por una gran distancia.

El Modelo de Bohr (1913):

Después de los descubrimientos de Rutherford, los científicos pensaron en el átomo como un sistema solar microscópico, con los electrones girando en órbita alrededor del núcleo, Bohr al principio supuso que los electrones se movían en órbitas circulares, pero la física clásica decía que una partícula con carga eléctrica debía perder energía, lo que llevaría en un momento hacer al electrón caer hacia el núcleo, entonces Bohr dijo que las leyes conocidas de la física eran inadecuadas para describir algunos procesos de los átomos.   El físico Danés Niels Bohr, premio Nobel de Física en 1922, introdujo en 1913 los tres postulados siguientes:

Primer Postulado: El producto del impulso o cantidad de movimiento (mv) del electrón por la longitud de la órbita que describe es un múltiplo del cuanto de energía (primer postulado).

Segundo Postulado: Mientras un electrón gira en una orbita fija no emite energía radiante.

Tercer Postulado: Un electrón puede saltar desde una orbita de energía a otra inferior de menor energía. En este salto el átomo emite una cantidad de energía radiante igual a la diferencia de energía de los estados inicial y final.

Aunque la teoría de Bohr fue de gran utilidad, tenía fallas, para empezar años después el electrón se identificó con un comportamiento de onda y en este modelo eso no se tomó en cuenta, además el modelo solo funcionaba para el hidrógeno, dejando fuera las relaciones electrón - electrón en átomos de muchos electrones.

Modelo Cuántico:

El físico E. Schrödinger estableció el modelo mecano-cuántico del átomo, ya que el modelo de Bohr suponía que los electrones se encontraban en órbitas concretas a distancias definidas del núcleo; mientras que, el nuevo modelo establece que los electrones se encuentran alrededor del núcleo ocupando posiciones más o menos probables, pero su posición no se puede predecir con exactitud.

Con estas dos partículas, se intentó construir todos los átomos conocidos, pero no pudo ser así porque faltaban unas de las partículas elementales del núcleo que fue descubierto por J. Chadwick en 1932 y que se llamó neutrón. Esta partícula era de carga nula y su masa es ligerísimamente superior a la del protón (1,6748210-27kg.). Sin negar el considerable avance que supuso la teoría atómica de Bohr, ésta solo podía aplicarse a átomos muy sencillos, y aunque dedujo el valor de algunas constantes, que prácticamente coincidían con los valores experimentales sencillos, el modelo no fue capaz de explicar los numerosos saltos electrónicos, responsables de las líneas que aparecen en los espectros de los átomos que poseen más de un electrón. Al modelo de Bohr se le fueron introduciendo mejoras, pero la idea de un átomo compuesto por orbitas alrededor de un núcleo central puede considerarse demasiado sencilla, no fue posible interpretar satisfactoriamente el espectro de otros átomos con más de un electrón (átomos poli electrónicos) ni mucho menos la capacidad de los átomos para formar enlaces químicos.

                       

ÁTOMO Y MOLÉCULA

•         Atomo.- El átomo es la mínima unidad de materia que puede existir representando las características de un elemento.

•         Se representa por medio de Símbolos: Es la letra o letras que se emplean para representarlos

EJEMPLO: Al (aluminio), Na (sodio), P (fósforo), C (carbono), He (helio), etc.

Molécula.- Una molécula es un conjunto de átomos, iguales o diferentes, que se encuentran unidos mediante enlaces químicos

. El caso que los átomos sean idénticos se da por ejemplo en el oxígeno (O2) que cuenta con dos átomos de este elemento; o pueden ser diferentes, como ocurre con la molécula del agua, la cual tiene dos átomos de hidrógeno y uno solo de oxígeno (H2O).

También se puede definir como la mínima unidad que puede existir representando las características de compuestos y son representados en fórmulas que son la estructura fundamental de un compuesto.

EJEMPLO: P2O5 (Pentóxido de di fósforo  o Anhídrido fosfórico), BaCl2 (Cloruro de Bario), FeS (sulfuro de hierro II o Sulfuro ferroso), etc.

ION: CATION Y ANION

Se define al ion como un átomo o una molécula cargados eléctricamente, debido a que ha ganado o perdido electrones de su dotación normal, lo que se conoce como ionización.

Los iones cargados negativamente, producidos por la ganancia de electrones, se conocen como aniones  y los cargados positivamente, consecuencia de una pérdida de electrones, se conocen como cationes.

Un catión es un ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica positiva, esto es, con defecto de electrones. Los cationes se describen con un estado de oxidación positivo.

Un anión es un ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica negativa, esto es, con exceso de electrones. Los aniones se describen con un estado de oxidación negativo.

NÚMERO ATÓMICO Y MASA ATÓMICA DE LOS ELEMENTOS

La masa atómica o número másico

La masa atómica es la cantidad de materia que tiene un átomo y generalmente se obtiene de sumar Z + N = A

Z= el número de protones

N= el número de neutrones

A= masa atómica

El número atómico:
El número atómico es el número entero positivo que equivale al número total de protones en un núcleo del átomo. Se suele representar con la letra Z. Es característico de cada elemento químico y representa una propiedad fundamental del átomo.  Este hecho permitió clasificar a los elementos en la tabla periódica en orden creciente de número atómico.

MOLÉCULA:

Es un conjunto de átomos unidos unos con otros por enlaces fuertes. Es la expresión mínima de un compuesto o sustancia química, es decir, es una sustancia química constituida por la unión de varios átomos que mantienen las propiedades químicas específicas de la sustancia que forman.

Una macromolécula puede estar constituida por miles o hasta millones de átomos, típicamente enlazados en largas cadenas.

Cada molécula tiene un tamaño definido y  puede contener los átomos del mismo elemento o los átomos de diversos elementos.

Una sustancia que está compuesta por moléculas que tienen dos o más elementos químicos, se llama compuesto químico.

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

La configuración electrónica de un átomo es una designación de la distribución de los electrones entre los diferentes orbitales, en las capas principales y las subcapas. La notación de la configuración electrónica utiliza los símbolos de subcapa (s, p, d y f) y cada uno con un superíndice que indica el número de electrones en ese subnivel.
Por ejemplo para el Li el cual tiene 3 electrones sería, 1s2 2s1; el número que se encuentra al lado de la subcapa es n, la letra representa el subnivel y el superíndice el número de electrones en ese subnivel.

                                                

Tipos de configuración electrónica

Para graficar la configuración electrónica existen cuatro modalidades, con mayor o menor complejidad de comprensión, que son:

Configuración estándar: Se representa la configuración electrónica que se obtiene usando el cuadro de las diagonales.  Es importante recordar que los orbitales se van llenando en el orden en que aparecen, siguiendo esas diagonales, empezando siempre por el 1s.

Aplicando el mencionado cuadro de las diagonales la configuración electrónica estándar, para cualquier átomo, es la siguiente:

1s²    2s²    2p⁶    3s²    3p⁶    4s²    3d¹⁰    4p⁶    5s²    4d¹⁰    5p⁶    6s²    4f¹⁴    5d¹⁰    6p⁶    7s²    5f¹⁴    6d¹⁰    7p⁶

Configuración condensada: Los niveles que aparecen llenos en la configuración estándar se pueden representar con un gas noble (elemento del grupo VIII), donde el número atómico del gas coincida con el número de electrones que llenaron el último nivel.  Los gases nobles son He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn.

Configuración desarrollada: Consiste en representar todos los electrones de un átomo empleando flechas para simbolizar el spin de cada uno. El llenado se realiza respetando el principio de exclusión de Pauli y la Regla de máxima multiplicidad de Hund.

Configuración semidesarrollada: Esta representación es una combinación entre la configuración condensada y la configuración desarrollada. En ella sólo se representan los electrones del último nivel de energía.

EJEMPLO:

Configuración electrónica del Ra:  Z = 88 quiere decir que tiene 88 e^-

                                    NÚMEROS CUÁNTICOS

1) NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL (n)

Representa los niveles energéticos. Se designa con números enteros positivos desde n=1 hasta n=7 para los elementos conocidos.

2) NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO O AZIMUTAL ( l )

Determina el subnivel y se relaciona con la forma del orbital.
Cada nivel energético ( n ) tiene "n" subniveles.

3) NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO (m)

Representa los orbitales presentes en un subnivel.

4) NÚMERO CUÁNTICO POR SPIN (s)
Se relaciona con el giro del electrón sobre su propio eje. Al estar juntos en un mismo orbital, un electrón gira hacia la derecha y otro hacia la izquierda. Se le asignan números fraccionarios: -1/2 y +1/2

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

Tabla Periódica de Elementos Químicos. La Tabla Periódica de Elementos Químicos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características. La misma se le atribuye al químico ruso Dimitri Ivanovich Mendeléiev, quien ordenó los elementos basándose en la variación manual de las propiedades químicas, si bien Jullius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos. La forma actual es una versión modificada de la de Mendeléiev, fue diseñada por Alfred Werner.

Descripción: Los elementos se hallan distribuidos:

•         En 7 filas denominadas (periodos).

•         En 18 columnas o familias, las cuales se ordenan en grupos; 8 grupos A y 8 grupos B. 

PERIODOS: Son las filas horizontales, nos indican el último nivel de energía del elemento. Existen 7 periodos o niveles.

•         Periodo 1, 2 y 3, formados por 2, 8 y 8 elementos respectivamente, son denominados Periodos cortos.

•         Periodos 4, 5 y 6 son los Periodos largos, el 7º periodo se halla incompleto.

Ubiquen el periodo 2 de la tabla periódica:
Veremos que comienza con el Li con Z= 3, (1s²2s¹) Grupo 1 y que termina con el Ne, Z= 10 (1s²2s²2p⁶) Grupo 8

CLASIFICACIÓN DE LAVOISIER

El propio Lavoisier dio la primera clasificación de elementos agrupando los mismos en:  Metales,  no metales y  metaloides o metales de transición

NO METALES

Propiedades Físicas

•         El C, I y S, son sólidos a temperatura ambiente.

•         El Br es el único no metal que es líquido a temperatura ambiente

•         Tienen puntos de fusión muy bajos y baja densidad

Propiedades Físicas

•         El C, I y S, son sólidos a temperatura ambiente.

•         El Br es el único no metal que es líquido a temperatura ambiente

•         Tienen puntos de fusión muy bajos y baja densidad

HALÓGENOS

•         Son formadores de sales

•         Son muy reactivos

•         El cloro se utiliza para eliminar bacterias en el agua y vegetales

•         NITROGENOIDES

•         Esta familia está compuesta por los elementos químicos del grupo 15: N, P, As, Sb y Bi. 

•         A altas temperaturas son muy reactivos

ANFÍGENOS

•         También llamado familia del oxígeno y es el grupo 16 (formado por los siguientes elementos: (O), (S), (Se), (Te) y (Po).

•         El nombre de anfígeno en español deriva de la propiedad de algunos de sus elementos de formar compuestos con carácter ácido o básico.

•         El oxígeno y el azufre se utilizan abiertamente en la industria

•         El telurio y el selenio en la fabricación de semiconductores.

CARBONOIDES

•         La mayoría de los elementos de este grupo son muy conocidos y difundidos, especialmente el carbono, elemento fundamental de la química orgánica.

•         El silicio es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre (28%), y de gran importancia en la sociedad a partir del siglo XX ya que es el elemento principal de los circuitos integrados.

Los ENLACES son las uniones entre átomos para formar moléculas. Siempre que existe una molécula es porque ésta es más estable que los átomos que la forman por separado. A la diferencia de energía entre estos dos estados se le denomina energía de enlace.

Generalmente, los átomos se combinan en proporciones fijas para dar moléculas. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno para dar una molécula de agua. Esta proporción fija se conoce como estequiometria.

                                   

Unidad # 2

No. De Oxidación

El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo recibe (signo menos) o que pone a disposición de otros (signo más) cuando forma un compuesto determinado. 

Eso significa que el número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos.

Un COMPUESTO es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica. Una característica esencial es que tiene una fórmula química.  Los compuestos químicos son aquellas sustancias que están compuestas por la unión de al menos dos elementos incluidos en la tabla periódica. Los compuestos químicos pueden ser clasificados en los siguientes grupos:

Óxidos básicos: están conformados por oxígeno y un metal.

Óxidos ácidos: estos compuestos, en cambio, están formados por oxígeno y un no mental.

Hidruros: estos compuestos pueden ser no metálicos o metálicos y sus componentes son hidrógeno y algún otro elemento

Hidrácidos: son aquellos hidruros no metálicos que al ser disueltos en agua se tornan ácidos y están compuestos por hidrógeno y otro elemento.

Hidróxidos: compuestos por agua y algún óxido básico cuya reacción se caracteriza por contar con el grupo oxidrilo

Oxácidos: están compuestos por oxígeno, un no metal e hidrógeno y se obtienen a partir de la reacción de agua y un óxido ácido

Oxisales: compuestas por la reacción de un hidróxido y un oxácido

Sales binarias: compuestos por un hidróxido y un hidrácido.

REGLAS PARA FORMAR COMPUESTOS

El hidrógeno (H) presenta número de oxidación +1 con los no metales y –1 con los metales. 

El oxígeno (O) presenta el número de oxidación –2, excepto en los peróxidos donde es –1.

 El compuesto se lee de derecha a izquierda

Se intercambian las valencias, pero prescindiendo del signo

Siempre que sea posible se simplifica:

Cu₂S₂ " CuS

En cualquier fórmula química se escribe en primer lugar los elementos situados a la izquierda de la Tabla periódica (menos electronegativos) y en segundo lugar, los  situados a la derecha (más electronegativos)

 

Sistemas de Nomenclaturas