UNIDAD#1
INTRODUCCIÓN A LA
LA
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
- 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.
RELACIÓN DE LA QUÍMICA CON OTRAS CIENCIAS
MÉTODO CIENTÍFICO
Ejemplo de Método Científico:
Me siento en el sofá dispuesto a ver
un rato la televisión y al apretar el control remoto para encender, la
televisión no se enciende. Repito la operación tres veces y nada.
Ø Observación: La tele no se enciende. El control
remoto no funciona porque las pilas están agotadas.
Ø Hipótesis: La solución consiste en poner pilas
nuevas. Predicción de resultados: Si
cambio las pilas la televisión encenderá.
Ø Experimentación: Quito las pilas antiguas y pongo
nuevas. La televisión enciende.
Ø Conclusión: Se confirmó la hipótesis.
MATERIA
CLASIFICACIÓN
DE LA MATERIA:
SUSTANCIAS
PURAS
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA:
MEZCLAS
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.
PROPIEDADES ORGANOLÉPTICAS
Son aquellas que pueden ser apreciadas
por medio de los sentidos.
PROPIEDADES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS
PROPIEDADES FÍSICAS:
Son
aquellas que se pueden determinar sin alterar la identidad de la sustancia.
Pueden ser generales o particulares.
PROPIEDADES QUÍMICAS:
Son
aquellas que nos indican la tendencia de las sustancias para reaccionar y
transformarse en otras como oxidarse, combustionar, inflamarse, estallar,
enmohecerse.
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
UNIDADES: SISTEMA INTERNACIONAL
DENSIDAD DE UN MATERIAL
Las diferentes partículas que existen en la
naturaleza están conformadas por partículas (átomos, iones o moléculas) que
según las condiciones de presión y temperatura a las que se
encuentran definirán el estado de la materia (sólido, liquido o
gaseoso) y una condición muy característica.
Para caracterizar el estado tan singular de la
sustancia, se emplea la propiedad física intensiva denominada densidad (ρ),
que nos indicara la cantidad de masa del cuerpo material contenido en un
volumen definido de ella.
Por lo
tanto la masa y el volumen de una sustancia la podemos evaluar así:
Masa:
m = ρ. V
Volumen: V = m / ρ
Unidades: Las unidades en la que puede estar
la densidad son:
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
MODELOS ATÓMICOS
ÁTOMO
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
Es una partícula cargada electrónicamente
obtenida de un átomo o de un grupo de átomos enlazados químicamente por adición
o remoción de electrones.
Un átomo que pierde un electrón se
convierte en un ion cargado positivamente, llamado catión. Los átomos
metálicos se caracterizan por la tendencia a ceder electrones de valencia y
formar cationes.
Un átomo que toma un electrón extra
se convierte en un ion cargado negativamente, llamado anión. Los
átomos no metálicos son los que tienden a ganar electrones para formar aniones.
NÚMERO ATÓMICO Y MASA ATÓMICA DE
LOS ELEMENTOS
A es el
número de masa que es igual a la suma de protones (Z) y neutrones (n) y siempre
a cada número entero.
Z es el
número atómico que representa la cantidad de protones en el núcleo del átomo e
identifica a cada elemento, es decir no hay elementos diferentes con igual
número de protones.
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
gráficar 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.
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.
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
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
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.
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
METALES
METALES EN LA TABLA PERIÓDICA:
Los metales en un grupo tienen propiedades similares, la reactividad de los metales tiende a disminuir al movernos de izquierda a derecha en la tabla periódica.
NO METALES
METALOIDES
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.
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