Química

Materia

La materia es energía condensada y la energía es materia dispersa, según Einstein.Se puede clasificar en:Sustancia pura: Elemento o CompuestoLas sustancias se caracterizan por tener la misma composición química en cualquier parte de su masa.Mezcla: Heterogénea (solución) o HomogéneaLas mezclas son la unión física de dos o mas sustancias que conservan sus propiedades y pueden ser separadas por medios físicos, como: decantación, filtración,tamizado, separación magnética, destilación, evaporación, cristalización.

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Sustancias

Elemento Sustancia mas pura, formada por átomos con el mismo numero atómico, que no puede ser separada en forma mas simple por métodos químicos.Alotropía: Propiedad de algunos elementos que se presentan en el mismo estado físico con diferentes estructuras. Ejm: Oxigeno y Ozono, Diamante y Grafito, Fosforo blanco y rojo, azufre en forma rombica y monoclínica.

CompuestoSustancia formada por dos o mas elementos diferentes unidos químicamente en proporciones de masa definida. Puede estar formado por átomos, moléculas o iones. Moléculas: asociación de átomos iguales (sustancia elemental) o diferentes (compuesto) Atomo: Es la unidad fundamental y más pequeña de un elemento.

Mezclas

Homogénea o Solución:Union de una o más sustancias que al unirse no se puede diferenciar la separación de sus componentes, presentan una sola fase.Ejem: Bronce, agua salada, acero, vinagre.

Heterogéneas:Union de dos o más sustancias puras donde se puede ver una separación entre los componentes.Ejem: Agua y aceite, sangre, arena y sal, humo.

Separación de Mezclas

Filtración entre sólido y líquido Decantación entre 2 líquidos Cristalización entre solido y líquido Separación Magnética entre 2 sólidos Destilación entre 2 líquidos

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Teoría cinético-molecular de la materia.

Pie de foto: : Los diferentes estados de agregación se deben a fuerzas intermoleculares (atracción o repulsión).

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Pie de foto: : Los cambios de estado de agregación de la materia

Propiedad Física de la Materia

Extensivas - que la masa es relevante. Extensión: Está ligada a la cantidad de masa y a su existencia física real. Impenetrabilidad: Dos o más objetos no pueden ocupar un mismo espacio a la vez. Discontinuidad: Propiedad de la materia de presentar espacios vacíos en su estructura, los cuales son conocidos como “poros” Indestructibilidad: La materia no se destruye, sólo se transforma. Divisibilidad: Propiedad de la materia de fraccionarse. Porosidad: Presencia de espacios vacíos entre las partículas que los forman.  Inercia: Resistencia que opone un objeto a sufrir cualquier cambio en su estado de reposo o de movimiento.

Intensivas - no dependen de la masa, permiten la distinción de diferentes tipos de sustancias. Densidad: nos permite determinar si una sustancia es pura. Dureza: Resistencia que oponen los cuerpos para evitar ser rayados. Maleabilidad: Capacidad que tienen algunos cuerpos sólidos de formar láminas. Ductilidad: Capacidad de algunos sólidos de formar hilos. Elasticidad: Propiedad que tienen algunos cuerpos de cambiar su forma cuando se aplica fuerza y de recuperarla cuando ésta es retirada. Color: Tiene relación con la interacción de la radiación electromagnética con la materia y también depende de los constituyentes y su ordenamiento. Compresiblidad: Capacidad que presentan los gases de reducir su volumen, cuando se les aplica una determinada presión. 

Propiedades Químicas

Son las que describen el comportamiento de las sustancias con otras al transformarse produciendo un cambio en su composición llamado reacciones químicas. Como:CombustionSaponificaciónCorrosionFermentacióHidrólisisCondensaciónetc.

Transformación de la Materia

Física: Cambio en la materia sin afectar su composición interna.Química: Cambio interno de composición y estructura que sufre la materia. Las sustancias antes y después son diferentes al igual que sus propiedades.Nuclear:  Fisión nuclear. Es la desintegración de núcleos pesados para obtener otros más livianos, liberándose una enorme cantidad de energía. Fusión nuclear. Es la unión de núcleos livianos para obtener otros más pesados, produciéndose una gran cantidad de energía.

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Historia de la Quimica

Al rededor de 500A.C los griegos fueron en busca de la estructura de la materia al medio oriente. Cada uno tenia una idea diferente de cual era la sustancia básica del universo. Tales de Mileto > Agua Anaximides > Aire Heráclides > Fuego Empedocles > agua, aire, fuego y tierra Demócrito fue el primero con la idea que todo cuerpo está formado por pequeñas partículas indivisibles e impenetrables a quienes llamó átomos, Leucipido propago su teoría. Mientras que en India el filósofo Kanada sostenía que la divisibilidad infinita de la materia era un absurdo. Aristoteles negó esta teoría ya que el creía que  la base material era una gran primitiva y que luego se le daba una forma original de 4 elementos. Por eso la teoría del átomo se mantuvo en silencio hasta que cientÍficos como Newton, Boyle, Gassendi aceptaron su existencia.Los alquimistas buscaron la piedra filosofal que convertía cualquier objeto en oro y la panacea que les proporcionaría la juventud y la vida eterna.

Modelos atómicos Importantes

Dalton  (1808)Da a conocer un modelo atómico con 4 características, de las cuales hoy en día solo 1 es verdadera.Thompson (1897) Descubrió que el atomo no es indivisibile y la existencia del electron. Creo un modelo del átomo llamado Budín de Pasas. (átomo neutro) Nagoaka (1903)Modifica el modelo de Thompson al decir que los electrones se encuentran en las partes externas del átomo.

Rutherford (1911)Descubre el núcleo gracias a un experimento llamado el pan de oro y propone un nuevo modelo atómico.(sistema planetario en miniatura)Bhor (1913)Se queda con el modelo anterior haciendo 4 especificaciones: Los electrones se encuentran en niveles,  con valores específicos de energía, gira en órbitas de energía estacionaria (constante), esta no se emite ni se absorbe. Solo emite energía cuando se acerca al núcleo y absorbe energía cuando se aleja de él. Sommerfield (1913) Completa la idea anterior con la existencia de subniveles. Sostuvo también que los electrones además de seguir órbitas circulares también órbitas elípticas. 

El átomo

Estructura:Núcleo: parte central y pequeña con carga positiva del átomo con el 99,9% de la masa del átomo. Contiene aproximadamente 200 tipos de partículas denominadas nucleones, de los cuales, los protones y neutrones son los más importantesEnvoltura, Nube o zona extranuclear: ocupa el 99.9% del volumen atómico. Se divide en orbitales, subniveles y niveles. Los electrones tiene trayectorias indefinidas.     Los quarks son la porción más pequeña de la materia y son los que conforman algunas partículas subatómicas. 

Numero Atómico Z:  Z = # protones = # p+  Numero de Masa A A= # protones + # neutrones  A= Z + n 

Iones y Especies isoelectrónicas

Son átomos con carga eléctrica positiva o negativa, que se obtienen por pérdida o ganancia de electrones durante las transformaciones químicas. Ión Negativo o Anión. Se obtiene por ganancia de electrones.  Ión Positivo o Catión. Se obtiene por pérdida de electrones. Especies isoelectrónicasSon aquellas especies químicas diferentes que tienen la misma configuración electrónica y por consiguiente la misma cantidad de electrones. 

Tipos de Átomos

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Zona Extranuclear

La forma en la que se encuentran dispuestos los electrones en un átomo, es su estructura electrónica.Nivel (n): Indica el nivel energético donde se pude encontrar un electrón. Tiene relación con la distancia media del electrón al núcleo y nos da una idea del tamaño del orbital.  Únicamente se encuentran llenos hasta el nivel energético 7, en lo que se conoce como estado basal. Subnivel( l ): Nos da la idea de la forma que tiene el Orbital (zona de probabilidad donde se puede encontrar un electrón)  Número máximo de orbitales por subnivel = 2 + 1  Número de electrones por subnivel = 4 + 2. Nuero cuantico de Espin: Indica el sentido en cual se asocia físicamente al electrón como un cuerpo que gira sobre su propio eje. Adquiere valores de +1/2 (Flecha Arriba)  y -1/2 (Flecha Abajo). La diferencia de signos indica que un electrón “gira” en un sentido y el otro en sentido contrario.   

Configuración Electronica

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Consiste en ordenar a los electrones de un sistema atómico de acuerdo al principio de formación de AUFBAU el cual establece que los electrones deben ordenarse de menor a mayor energía. Dos átomos son isoeléctricos si tienen la misma configuración electrónica.La distribución electrónica no debe terminar en el subnivel f si esto ocurriese un electrón de dicho subnivel pasará al siguiente subnivel d.

Distribución deTabla Periodica

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Pie de foto: : Los Metaloides poseen ciertas propiedades físicas intermedias de los metales y no metales, especialmente la conductividad eléctrica a temperatura ambiente; la conductividad es baja pero conforme aumenta la temperatura su conductividad aumenta, por lo que emplea en la fabricación de transistores.

El elemento más abundante en el universo es el hidrógeno. El elemento más abundante en la atmósfera es el nitrógeno. El elemento metálico más abundante en la corteza terrestre es el aluminio. El elemento no metálico más abundante en la corteza terrestre es el oxígeno.  El único elemento que se puede absorber en forma pura es el oxígeno. Existen 90 elementos químicos en la naturaleza; los 92 primeros con excepción del tecnecio (Z=43) y el promedio (Z=61). Existen dos elementos líquidos a temperatura ambiente: el mercurio (metal) y el bromo (no metal). Once de ellos son gases: El He; Ne; Ar; Kr; Xe; Rn son gases monoatómicos y el H2; O2; N2; F2 y Cl2son gases diatómicos.  Entre los elementos que se encuentran en el estado líquido a temperatura ambiente, está el: Br y Hg. Al estado gaseoso se encuentran H, N, O, F, Cl y los 6 Gases Nobles, el resto son sólidos. El Grupo IB al que pertenece el cobre (Cu), plata (Ag) y el oro (Au) constituye el grupo de los metales de acuñación. 

Elementos en la Naturaleza

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Pie de foto: : Periodo = mayor nivel de la configuración electrónica y Número romano de grupo = Número de e– de valencia

Ubicacción de los elementos 

 PROPIEDADES PERIÓDICAS 

Electronegatividad (E.N.)Escalas: La de Milliken La de Pauling (la más conocida)  La de Sanderson La de Allred y Rochow  Los metales son los menos electronegativos, mientras que los no metales son los más electronegativos. Los elementos de mayor electronegatividad son: el oxígeno (3,5) y el flúor (4,0). Los elementos de menor electronegatividad son el Cesio y Francio, ambos tienen 0,7 se considera al Cesio ya que el Francio es radioactivo.  Caracter Metálico Los metales tienen como característica de perder con mucha facilidad los electrones del último nivel. Lo contrario, se denomina Carácter No metálico. 

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Tipos de Enlaces

Enlaces Covalentes

Según la Electronegatividad Normal o Puro: Cada átomo aporta un electrón para el enlace. Ya sean enlaces simples, dobles o triples, donde cada uno de los átomos enlazados aporta un electrón para formar el enlace covalente.  Coordinado o dativo: Ocurre entre un átomo que está dispuesto a donar un par de electrones (donador) y otro dispuesto a aceptar dicho par (aceptor).Es un enlace covalente donde un solo átomo es el que aporta el par de electrones necesarios para formar el enlace.  

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Pie de foto: : Según la Polaridad

Moleculas Polares y Apolares

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Pie de foto: : * Enlace apolar cuando se da entre elementos iguales.

Fuerzas intramoleculares

1) Puente de Hidrogeno El puente de hidrógeno es un tipo de interacción Dipolo – Dipolo muy fuerte. Los puente de hidrógeno se forman entre las moléculas polares que contienen “H” unidas a elementos de alta electronegatividad como F, O y N.  2) Dipolo Dipolo Es una fuerza de atracción eléctrica (electrostática) entre los polos opuestos de moléculas polares. En comparación con la fuerza de atracción electrostática del enlace iónico es más débil. Se manifiesta con mayor intensidad a distancias muy cortas.  3) Fuerzas de Dispersión o de London  Son fuerzas débiles que permiten la unión de moléculas apolares. Esta atracción entre este tipo de moléculas se produce debido a la aparición de Dipolos instantáneamente e inducidos.