UNIDAD I

 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

             EJEMPLO DE MÉTODO CIENTÍFICO

a) Observación: Una manzana cayó de un árbol. ¿Porqué los objetos caen?

b) Hipótesis: Debe haber algo que lo atraiga hacia el centro de la Tierra

c) Experimentación: "Lanzaré una piedra, una pluma, una hoja y un zapato repetidas          

     veces, para analizar qué sucede".

d) Conclusión: “A mayor masa, mayor es la velocidad con la que los objetos caen".

La ley que tiene que ver con este fenómeno es la "Ley de la gravitación universal".

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.

 a) Observación: La tele no se enciende. El control remoto no funciona porque las pilas están agotadas.

 b)Hipótesis: La solución consiste en poner pilas nuevas.  Predicción de resultados: Si cambio las pilas la televisión encenderá.

 c)Experimentación:  Quito las pilas antiguas y pongo nuevas. La televisión enciende.

 d) Conclusión:  Se confirmó la hipótesis.

           

              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.

        

       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.

                                       MEZCLA

•Es una combinación de dos o mas sustancias en la cual las sustancias conservan sus propiedades características.  Ejemplos: El Aire, las bebidas gaseosas, la leche y el cemento.

•Las mezclas no tienen una composición constante, por tanto, las muestras de aire recolectadas de varias ciudades probablemente tendrán una composición distinta debido a sus diferencias en altitud y contaminación, entre otros factores.

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA: SUSTANCIAS             PURAS

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA: MEZCLAS

      

         ¿CÓMO LO CLASIFICARÍA?

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.  

        PROPIEDADES ORGANOLÉPTICAS

Son aquellas que pueden ser apreciadas por medio de los sentidos.

         PROPIEDADES INTENSIVAS 

*Propiedades Intensivas:

No dependen de la cantidad de la materia, color, dureza, densidad, punto de fusión, etc.

*Propiedades Extensivas:

Dependen de la cantidad de materia, volumen, peso , longitud, etc.

PROPIEDADES FÍSICAS:

•INERCIA: Es la propiedad por la que todos los cuerpos tienden a mantenerse en su estado de reposo o movimiento.

   •IMPENETRABILIDAD: Es la imposibilidad de que dos cuerpos distintos ocupen el mismo espacio simultáneamente.  Es la resistencia que pone un cuerpo a ser traspasado.  Ej. En un recipiente de 20 lts solo se puede colocar 20 lts de líquido, si se quiere colocar más este no cabe.

    •DISCONTINUIDAD: Se refiere a que la materia está formada por partículas, antes se pensaba que la materia era continua, es decir, que podía dividirse infinitamente y cada pedacito conservaba sus propiedades.  Pero al estar formada por partículas tiene un límite para la división por                  lo que se dice que la materia es                       discontinua.

    •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.

•INDESTRUCTIBILIDAD: Propiedad que tienen los cuerpos de ser indestructibles – Ley de Lavoisier. Ej. El Tungsteno, El Oro

•DENSIDAD: Cantidad de masa ejercida por un volumen dado de un material.   Usualmente expresada en libras por pie cúbico (lb/ft3) o gramos por centímetro cúbico (g/cm3).En el caso de los gases, la densidad es afectada de manera importante por la temperatura y la presión.  Cuando hablamos de sólidos y líquidos el punto de referencia es la densidad del agua.  Cuando hablamos de la densidad de los gases el punto de referencia es la densidad del aire.   Es la cantidad de masa por la unidad de volumen

•DUREZA: Propiedad de los sólidos, es la resistencia a la deformación.   En mineralogía se utiliza la escala Mohs creada por el austríaco Friedrich Mohs, que mide la resistencia al rallado de los materiales. 

MASA

•Es la cantidad de materia contenida en un volumen cualquiera, la masa de un cuerpo es la misma en cualquier parte de la tierra.

  PESO 

•Es la acción de la gravedad de la Tierra sobre los cuerpos.

VOLUMEN 

•Es una magnitud definida como el espacio ocupado por un cuerpo.

•MALEABILIDAD:





•Capacidad para convertirse en láminas.  Ejemplo: Estaño

•DUCTILIDAD

•Facilidad para transformarse en hilos.  Ejemplo: cobre

•VISCOSIDAD

•Es la propiedad de los fluidos por la que presentan resistencia a la velocidad de deformación.  Resistencia que opone  un líquido a fluir como consecuencia de la atracción molecular (cohesión)

PROPIEDADES QUÍMICAS:

    EJEMPLOS DE PROPIEDADES QUÍMICAS

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.

      

     ESTADOS DE LA  MATERIA 

            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

                                                     

LEY DE 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:

  Fe + S  FeS

7g + 4g     =  11g

 masa           =  masa

Reactivos       productos

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 energía del Universo se mantiene constante de tal manera que no puede ser creada ni destruida y si cambiar de una forma a otra”

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA.

*Si analizamos el ejemplo del funcionamiento de un automóvil, nos daremos cuenta como la energía va sufriendo cambios, es decir, se va transformando. Al introducir la llave en el switch y girarla (energía mecánica) cerramos el circuito que activa la energía de la batería (energía química), produciéndose una corriente eléctrica (energía eléctrica) que alimenta al motor de arranque y a las bujías, en estas se produce la chispa que provoca la ignición de la gasolina comprimida en los cilindros (energía química), originando la explosión que provoca el movimiento del cigüeñal (energía mecánica) que hace que el automóvil se mueva. Además de este tipo de conversiones de la energía, pueden existir otros mas. Lo importante de esto es que la energía involucrada en cualquier proceso siempre se conserva manifestándose de alguna forma durante o después de llevado a cabo el proceso del que se trate. Este hecho se expresa en la ley de la conservación de la energía, que dice: * La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

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:

 CALCULAR LA DENSIDAD DE UN MATERIAL

¿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

*

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

EL ÁTOMO 

El Modelo de DALTON (1808):

John Dalton (1766-1844) fue un químico y físico británico que creó una importante teoría atómica de la materia basada en las leyes de la combinación química. Considerado el padre de la teoría atómica – molecular.  Para Dalton los átomos eran esferas rígidas. Su teoría se puede resumir así:

•Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos.

•Todos los átomos de un elemento químico dado son idénticos en su masa y demás propiedades.

•Los átomos de diferentes elementos químicos son distintos, en particular sus masas son diferentes.

•Los átomos son indestructibles y retienen su identidad en los cambios químicos.

•Los compuestos se forman cuando átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, en una relación de números enteros sencilla, formando entidades definidas (hoy llamadas moléculas). 

El Modelo de THOMSON (1898):

      Sir Joseph John Thomson (1856 -1940),

       fue un físico británico que descubrió 

        la existencia del ELECTRÓN, partícula subatómica cargada negativamente. Según el modelo de Thomson, conocido como "modelo del pastel de pasas", el átomo consistía en una esfera uniforme de materia cargada positivamente en la que se hallaban incrustados los electrones de un modo parecido a como lo están las semillas en una sandía (patilla). Este sencillo modelo explicaba el hecho de que la materia fuese eléctricamente neutra, pues en los átomos de Thomson la carga positiva era neutralizada por la negativa.

       Para explicar la formación de iones, positivos y negativos, y la presencia de los electrones dentro de la estructura atómica, Thomson ideó un átomo parecido a un pastel de frutas: una nube positiva que contenía las pequeñas partículas negativas (los electrones) suspendidos en ella

El Modelo de Rutherford (1911):

      Sir Ernst Rutherford (1871 - 1937), famoso hombre de ciencia inglés que obtuvo el premio Nobel de Química en 1919, fue un físico neozelandés que identificó en 1898 dos tipos de las radiaciones emitidas por el Uranio, a las que llamó alfa y beta.

   El hecho de que sólo unas pocas radiaciones sufriesen desviaciones hizo suponer que las cargas positivas que las desviaban estaban concentradas dentro de los átomos ocupando un espacio muy pequeño en comparación a todo el tamaño atómico; esta parte del átomo con electricidad positiva fue llamado NÚCLEO.

En el modelo de Rutherford, los electrones se movían alrededor del núcleo como los planetas alrededor del Sol. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutralizan entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro. Los electrones no caían en el núcleo, ya que la fuerza de atracción electrostática era contrarrestada por la tendencia del electrón a continuar moviéndose en línea recta. Este modelo fue satisfactorio hasta que se observó que estaba en contradicción con una información ya conocida en aquel momento: de acuerdo con las leyes del electromagnetismo, un electrón o todo objeto eléctricamente cargado que es acelerado o cuya dirección lineal es modificada, emite o absorbe radiación electromagnética.

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

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. 

 ION+

Mayor cantidad de protones en relación a los electrones

ATOMO NEUTRO

Igual cantidad de protones y electrones

                                        ION-
                                  

Mayor cantidad de electrones en relación a los protones

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.

•Determinar la cantidad de protones y electrones

•Busca en la tabla el elemento cuyo número de protones, neutrones y electrones estás tratando de averiguar.

•Localiza el número atómico del elemento en la tabla periódica. Lo encontrarás mirando en la esquina superior izquierda de la casilla donde está el elemento. El número atómico te informa del número de protones que tiene un determinado elemento.

•Calcula el número de electrones usando una vez más el número atómico. Un átomo contiene el mismo número de protones que de electrones. Por lo tanto, el número atómico de un elemento te indicará también cuántos electrones tiene.

•Determinar la cantidad de neutrones

•Localiza el número atómico del elemento cuya cantidad de neutrones deseas determinar.

•Redondea la cifra que está en la parte de arriba de la casilla del elemento (peso atómico) al número entero más próximo. Por ejemplo, un peso atómico de 36,43 se debe redondear a 36, mientras que uno de 75,78 se redondearía a 76.

•Anota el resultado del redondeo.

•Recuerda el número de protones o electrones que calculaste con anterioridad. (Recuerda: siempre va a ser el mismo número).

•Resta el número de protones (o de electrones) al número obtenido en el paso 3, el del redondeo del peso atómico. Esto te dará la cantidad correcta de neutrones del elemento objeto de tu estudio. Por ejemplo, si el número de protones era de 34 y el peso atómico fue redondeado a 76, tendrás 76 - 34 = 42, que será el número de neutrones del elemento.

•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-

La configuración electrónica es:

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

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 PERIODICA

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 

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 

•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

•

•Características

•Los átomos de los no metales, generalmente gana o comparten electrones

•Son malos conductores del calor y la electricidad.

•HALÓGENOS

•Son formadores de sales

•Son muy reactivos

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

•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.

•NITROGENOIDES

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

•A altas temperaturas son muy reactivos 

•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.

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.

 UNIDAD II

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

COMPUESTOS BINARIOS : ÓXIDOS BÁSICOS

Son combinaciones del oxígeno con cualquier elemento químico

• Óxido básico : es la combinación del oxígeno con un metal.

COMPUESTOS BINARIOS: ÓXIDOS ÁCIDOS (ANHÍDRIDOS)

•Óxido ácido : es la combinación del oxígeno con un no metal. 

COMPUESTOS BINARIOS: PERÓXIDOS

Primero se forma el óxido y luego se lo combina con un átomo de oxígeno.  Se forman con los elementos del grupo I y II 

En estos compuestos el oxígeno actúa siempre con el número de oxidación -1. Por tanto, el elemento que se combina con él tiene que utilizar un número de oxidación positivo.

COMPUESTOS BINARIOS: ÓXIDOS SALINOS

Resultan de unir o combinar 2 Óxidos simples de un solo elemento. Son Óxidos Binarios o también llamados Mixtos.

COMPUESTOS BINARIOS: HIDRUROS

1. Son combinaciones del hidrógeno con cualquier elemento químico

•Hidruros metálicos: es la combinación del hidrógeno (-1) con un metal. 

COMPUESTOS BINARIOS: HIDRUROS NO METÁLICOS (HIDRÁCIDOS)

•Hidrácidos: es la combinación del hidrógeno con un no metal (de la primera o segunda familia). El H tiene valencia +1

COMPUESTOS ESPECIALES

• Los hidruros   que surgen de combinar el hidrógeno con un no metal (de la tercera o cuarta familia), se nombran de forma especial

COMPUESTOS TERNARIOS: HIDRÓXIDOS

Los hidróxidos son compuestos constituidos por tres elementos: un metal, oxígeno e hidrógeno.  En los hidróxidos metálicos el oxígeno y el hidrógeno se encuentran formando uno o más grupos OH (grupos hidroxilo).

COMPUESTOS TERNARIOS: OXÁCIDOS

Son compuestos ternarios formados por un no metal, oxígeno e hidrógeno. Se obtienen a partir del óxido ácido o anhídrido correspondiente sumándole una molécula de agua (H2O).

SO3 (s) + H2O(l) = H2SO4 (ac)

N2O5 (g) + H2O(l) = 2HNO3 (ac)

P4O10 (s) + H2O(l) = 4 H3PO4 (ac) 

Casos especiales   As, P, Sb, B

Dan tres tipos de oxácidos:

•Anhídrido + H2O → Ácido meta-(anhídrido)

•Anhídrido + 2 H2O → Ácido piro-(anhídrido)

•Anhídrido + 3 H2O → Ácido orto-(anhídrido) .

EJEMPLOS

•Química Orgánica 

•Es la ciencia que estudia la estructura y propiedades de los compuestos del carbono que constituyen principalmente la materia viva, su aplicación a la industria y al desarrollo tecnológico.

•Es llamada también Química de los Compuestos del Carbono

DIFERENCIAS ENTRE COMPUESTOS ORGÁNICOS E INORGÁNICOS:

GRUPOS FUNCIONALES

Los principales grupos funcionales son los siguientes:

Grupo hidroxilo (– OH)

Es característico de los alcoholes, compuestos constituidos por la unión de dicho grupo a un hidrocarburo (enlace sencillo). 

Grupo alcoxi (R – O – R)

Grupo funcional del tipo R-O-R', en donde R y R' son grupos que contienen átomos de carbono, estando el átomo de oxígeno en medio de ellos, característico de los éteres (enlace sencillo). (Se usa la R ya que estos grupos de átomos constituyen los llamados  RADICALES

Grupo carbonilo (>C=O)

Su presencia en una cadena hidrocarbonada (R) puede dar lugar a dos tipos diferentes de sustancias orgánicas: los aldehídos y las cetonas.

En los aldehídos el grupo C=O está unido por un lado a un carbono terminal de una cadena hidrocarbonada (R) y por el otro, a un átomo de hidrógeno que ocupa una posición extrema en la cadena. (R–C=O–H) (enlace doble).

En las cetonas, por el contrario, el grupo carbonilo se une a dos cadenas hidrocarbonadas, ocupando por tanto una situación intermedia. (R–C=O–R) (enlace doble).

 

HIDROCARBUROS