UNIDAD I: Qumica: concepto y clasificacin. Materia: concepto y clasificacin. Propiedades: qumicas y fsicas: intensivas y extensivas. Estados de agregacin de la

materia. Cambios de estados. Mezcla: concepto y clasificacin. Suspensiones. Coloides.

Qumica: pasado, presente y futuro

Desde los comienzos de la civilizacin hasta la Edad Media

Desde hace miles de aos, distintas culturas fueron propensas al

desarrollo de actividades vinculadas con lo que hoy llamamos qumica.

Con respecto a los orgenes de esta ciencia,

podemos sealar que algunas culturas

posean tcnicas y saberes para

transformar los materiales, como la

fabricacin de cermicos y vidrios, de

tintes, bebidas alcohlicas, procesos

metalrgicos, etctera.

Durante el medioevo, en las universidades, el saber medieval

pasaba por los alquimistas. Se trataba, por un lado, de un saber

asociado a la religin mstica y, por otro, relacionado con las

actividades prcticas. La actividad experimental permiti el

desarrollo de aparatos como el alambique y tcnicas como la

destilacin. Tambin se descubrieron el aceite de vitriolo (cido

sulfrico), el agua rejia (mezcla de cido ntrico y clorhdrico), el

agua fuerte (cido ntrico), el amonaco y otras sustancias.

A partir de la poca de (1564-1642), se desarroll la Galileo

experimentacin en la ciencia. Los estudiosos y artesanos

contribuyeron entonces al nacimiento de la ciencia en el inicio

de los tiempos modernos. Para ello contaron con dos

herramientas imprescindibles: una nueva metodologa de

trabajo y una transformacin intelectual, que incorporaba el

tratamiento matemtico de los matemticos de los problemas y

que dejaba de lado el ocultismo y el misticismo caracterstico de la alquimia.

La alquimia

Los orgenes de esta antigua prctica data del siglo IV a.C. en

Alejandra, en la desembocadura del ro Nilo, donde se fusionaron los

conocimientos griegos y egipcios. Al principio consista en el

embalsamamiento de cadveres y las personas vinculadas con esta

tarea (los alquimistas) eran considerados magos o brujos. Egipto se

llamaba originalmente Khemeia (negro), por el suelo oscuro del suelo del delta del Nilo. Los rabes le agregaron el artculo Al para formar Al Khemeia. Las personas que se dedicaban a la khemeia, incursionaban en otros procesos, como la fabricacin de tintes y vidrio o la metalurgia. Con el tiempo, los alquimistas comenzaron a preocuparse por

encontrar el elixir de la vida eterna y la piedra filosofal, que converta a los metales en oro.

La Edad Moderna y el nacimiento de la qumica

A partir del siglo XVII, se comenzaban a vislumbrar algunos movimientos que se alejaban de la

alquimia. Los primeros trabajos de esta poca estaban vinculados con experimentos con gases,

comenzaron a diferenciarlos y trataron de establecer regularidades con respecto a su

comportamiento.

La actividad cientfica qumica, tal como la conocemos, se inici a fines

del siglo XVIII. Uno de los cientficos ms reconocidos fue Antoine

(1743-1794), quien con otros colegas destac la importancia de Lavoisier

la medicin en las investigaciones y propuso un mtodo que permita

nombrar las sustancias con un sistema universal para todos los qumicos

pudieran tener un lenguaje comn.

Tambin en esa poca, qumicos suecos con una

importante tradicin en el trabajo con minerales descubrieron el cobalto, el

nquel, el manganeso y el molibdeno. En otra lnea d trabajo, Karl Scheele

(1742-1786) descubri varios cidos muy importantes y prepar oxgeno y

nitrgeno.

El nuevo pensamiento qumico coincidi con la

: se necesitaban nuevos Revolucin Industrial

procesos para obtener fibras textiles; era necesario

teir las telas y para eso haba que producir nuevos

colorantes. Se extenda la fabricacin de vidrios y

jabones, para lo cual haca falta el carbonato de

sodio, polvos blanqueadores de hipoclorito de calcio

y otras sustancias.

Al llegar el siglo XIX, la Qumica

se encuentra en un proceso de

crecimiento vertiginoso: en 1810,

establece su teora Dalton

atmica; en 1869, Dimitri

presenta su Tabla Mendeleiev

Peridica y aparecen nuevas

ramas de la qumica, como la

qumica orgnica. Tambin se

perfeccionan las tcnicas de

trabajo y se desarrollan nuevos procesos industriales, como los colorantes sintticos y la

vulcanizacin del caucho, por solo citar algunos.

Durante el siglo XX, el crecimiento de la actividad qumica ha sido exponencial. Los nuevos

conocimientos qumicos se utilizan para la fabricacin de todo tipo de materiales plsticos,

medicamentos, artculos de limpieza, lubricantes, pinturas, fertilizantes, explosivos, fibras

sintticas, nuevos combustibles, aleaciones metlicas para la aviacin y muchos otros ms.

Los cientficos tambin han investigado el metabolismo de las clulas, las reacciones en los

cursos de agua, en el aire y en el suelo. Cmo podramos descubrir toda su actividad en estos

pocos renglones?

Los avances en el conocimiento cientfico son de tal magnitud que nos demuestran que los

lmites los pone nuestra imaginacin.

Qumica: es la ciencia que estudia tanto la composicin, estructura y propiedades de la

materia como los cambios que sta experimenta durante las reacciones qumicas y su relacin

con la energa. Es definida tambin como la ciencia que estudia las sustancias, su estructura,

sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias.

La Qumica se encuentra en todo lo que nos rodea. En un da normal estamos en

contacto con una gran diversidad de sustancias y productos qumicos. Por ejemplo en nuestra

rutina de higiene personal utilizamos shampoo, jabn, crema, pasta dental, etc. Ingerimos

alimentos procesados como yogurt, leche pasteurizada, queso, pan, enlatados, embutidos, etc.

Los medios de transporte utilizan gasolina, las calles estn cubiertas de asfalto, los

materiales de construccin que se utilizan, en fin estamos rodeados de qumica.

La Qumica es parte de nuestra vida ya que est presente en todos los aspectos

fundamentales de nuestra cotidianidad (lo que hacemos todos los das, voluntaria o

involuntariamente). La calidad de vida que podemos alcanzar se la debemos a los alcances y

descubrimientos que el estudio de la qumica aplicada nos ha dado. La variedad y calidad de

productos de aseo personal, de alimentos enlatados, los circuitos de la computadora, la

pantalla de la televisin, los colores de las casas, el frio de la heladera y la belleza de un

rostro existen y mejoran gracias al estudio de la Qumica.

La Qumica es una ciencia activa y en constante crecimiento, cuya importancia resulta

vital en nuestro mundo. Se encuentra presente en prcticamente todas las actividades de

nuestra vida diaria. Por ejemplo, al alimentarnos, la comida nos proporciona energa que se

produce mediante diferentes reacciones qumicas dentro de nuestras clulas. Esta energa la

usamos para correr, jugar, estudiar y trabajar, entre otras actividades. En este momento

puedes leer sin problemas gracias a que en tu cuerpo se est liberando energa proveniente de

las reacciones qumicas que, sin darte cuenta, se estn generando en tu organismo.

La educacin y la qumica tienen mucho en comn ya que para saber acerca de la qumica

hay que estudiar y aprender de ella, es por ello que existen centros de educacin para la

qumica. La educacin de la qumica ha ocupado un gran puesto que en escuelas e institutos la

llevan a cabo para que los alumnos o estudiantes sepan de la importancia que tiene la qumica

para nosotros ya que est prcticamente en todo lo que nos rodea.

CLASIFICACIN DE LA QUMICA

Debido a la gran amplitud y desarrollo se ha dividido a la qumica en disciplinas que se

han agrupado segn la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Estos son:

1) : es la ciencia que estudia tanto la composicin, estructura y propiedades Qumica General

de la materia, como los cambios que sta experimenta durante las reacciones qumicas y su

relacin con la energa.

2) : es aquella que estudia una porcin especfica de cada componente de la Qumica Especial

ciencia, estas pueden ser:

: se llama tambin mineral porque estudia todos los elementos Qumica Inorgnica

qumicos que componen a los objetos sin vida. Ejemplo: hierro, oro, plata, entre otros.

: se le da tambin el nombre de qumica del carbono, es una rama de Qumica Orgnica

la qumica en la que se estudian los compuestos del carbono y sus reacciones.

: se trata de la disciplina orientada a analizar la composicin qumica Qumica Analtica

de una sustancia a travs de un estudio de laboratorio. El objetivo de los expertos es crear

mtodos cada vez ms precisos y veloces para el desarrollo de los anlisis.

: es una ciencia que estudia la composicin qumica de los seres vivos, Bioqumica

especialmente las protenas, carbohidratos, lpidos y cidos nucleicos, adems de otras

pequeas molculas presentes en las clulas y las reacciones qumicas que sufren estos

compuestos (metabolismo) que les permiten obtener energa (catabolismo) y generar

biomolculas propias (anabolismo). La bioqumica se basa en el concepto de que todo ser vivo

contiene carbono y en general las molculas biolgicas estn compuestas principalmente de

carbono, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno, fsforo y azufre.

3) : estudia la utilizacin de elementos y compuestos en los diferentes Qumica Aplicada

campos. Los objetivos de la qumica aplicada se concretan en el conocimiento de las leyes

fundamentales de la qumica, estequiometra, estructura, enlace qumico, las propiedades de

los distintos estados de agregacin de la materia, las expresiones qumicas de concentracin,

las propiedades de las disoluciones, los sistemas coloidales, los factores que afectan a la

velocidad de las reacciones qumicas, los principios del equilibrio qumico y su aplicacin al

anlisis cuantitativo, la formulacin, propiedades qumicas y reactividad de los distintos

grupos de compuestos orgnicos. Dentro de esta clasificacin veremos las siguientes:

: es la ciencia que estudia la composicin y estructura interna de la Tierra, y Geologa

los procesos por los cuales ha ido evolucionando a lo largo del tiempo geolgico.

: es la rama de la geologa que estudia las propiedades fsicas y qumicas Mineraloga

de los minerales que se encuentran en el planeta en sus diferentes estados de agregacin.

: aporta los conocimientos y mecanismos para la extraccin de sustancias Petroqumica

qumicas a partir de los combustibles fsiles. La nafta, el gasoil, el querosn, el propano, el

metano y el butano son algunos de los combustibles fsiles que permiten el desarrollo de

productos; tambin posibilita la produccin de fertilizantes, pesticidas y herbicidas, la

obtencin de asfalto y fibras sintticas y la fabricacin de distintos plsticos. Los guantes,

los borradores y las pinturas, entre muchos otros artculos de uso cotidiano, forman parte de

la produccin petroqumica.

Materia

Todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, est formado por un componente comn:

la , en otras palabras: materia Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el

. espacio

Si la materia tiene masa y ocupa un lugar en el espacio significa que es cuantificable, es decir,

que se puede medir.

Todo cuanto podemos imaginar, desde un libro, un auto, la computadora y hasta la silla en que

nos sentamos y el agua que bebemos, o incluso algo intangible como el aire que respiramos,

est hecho de materia.

Los planetas del Universo, los seres vivos como los insectos y los objetos inanimados como las

rocas, estn tambin hechos de materia.

La cantidad de materia de un cuerpo viene dada por su , la cual se mide normalmente en masa

kilogramos (en qumica, a menudo se mide en gramos). La masa representa una medida de la

inercia o resistencia que opone un cuerpo a acelerarse cuando se halla sometido a una fuerza.

Esta fuerza puede derivarse del campo gravitatorio terrestre, y en este caso se

denomina . (La masa y el peso se confunden a menudo en el lenguaje corriente; no son peso

sinnimos).

El volumen de un cuerpo es el lugar o espacio que ocupa. Existen cuerpos de muy diversos

tamaos. Para expresar el volumen de un cuerpo se utiliza el metro cbico . (m)

Normalmente, para referirnos a los objetos usamos trminos como materia, masa, peso,

volumen y cuerpo. Para clarificar los conceptos, digamos que:

Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio.

Masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.

Peso es la accin de la fuerza de gravedad sobre un cuerpo.

Volumen es el espacio ocupado por la masa.

Cuerpo es una porcin limitada de materia.

Estados fsicos de la materia

En trminos conceptuales, materia se puede definir como cualquier sustancia que posee masa y

ocupa un lugar en el espacio (volumen); la cual como cualquier otro componente de la

naturaleza reacciona a factores ambientales como la presin y la temperatura,

manifestndose en cuatro estados:

: En el estado gaseoso, las molculas estn muy dispersas y se mueven libremente, Gaseososin ofrecer ninguna oposicin a las modificaciones en su forma y muy poca a los cambios de

volumen. Como resultado, un gas que no est encerrado tiende a difundirse indefinidamente,

aumentando su volumen y disminuyendo su densidad.

: En el estado lquido, las molculas pueden moverse libremente unas respecto de Lquidootras, ya que estn un poco alejadas entre ellas. Los lquidos, sin embargo, todava presentan

una atraccin molecular suficientemente firme como para resistirse a las fuerzas que tienden

a cambiar su volumen. En este caso, an existe cierta unin entre los tomos del cuerpo,

aunque mucho menos intensa que en los slidos.

: En estado slido se presentan como cuerpos de forma compacta y precisa; sus Slidotomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas definidas, lo que les confiere

la capacidad de soportar fuerzas sin deformacin aparente. Son calificados generalmente

como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atraccin son mayores que las de repulsin.

: Existe un cuarto estado de la materia llamado plasma, que se forman bajo Plasmatemperaturas y presiones extremadamente altas, haciendo que los impactos entre los

electrones sean muy violentos, separndose del ncleo y dejando slo tomos dispersos. El

plasma, es as, una mezcla de ncleos positivos y electrones libres, que tiene la capacidad de

conducir electricidad. Un ejemplo de plasma presente en nuestro universo es el Sol.

Estos estados obedecen fundamentalmente a la energa cintica o energa de movimiento de

las molculas que conforman dicha materia y a la forma de agregacin de las mismas.

Estados de la materia en relacin a cambios de la temperatura del ambiente

Los diferentes estados de la materia se caracterizan por la energa cintica de las

molculas y los espacios existentes entre estas.

Estados de la materia en relacin a cambios de la energa cintica de las molculas

Cada uno de los estados le confiere a la materia caractersticas propias, a pesar de no

cambiar su composicin.

La figura siguiente complementa los conceptos aqu formulados, obsrvelo haciendo nfasis en

las relaciones y diferentes vas existentes:

Los estados de la materia: efecto de las condiciones del medio

Aunque la materia en sus diferentes estados, no vara en su composicin, puede variar en sus

caractersticas

Principales Caractersticas de los estados de la materia

SLIDOS LQUIDOS GASES

Poseen forma definida. No poseen forma definida, por lo

tanto adoptan la forma del

recipiente que los contiene.

No poseen forma definida, por

lo tanto adoptan la forma del

recipiente que los contiene.

Poseen volumen fijo. Poseen volumen fijo. Poseen volumen variable.

Baja compresibilidad. Compresin limitada. Alta Compresibilidad.

Cambios fsicos y cambios qumicos

Las modificaciones en la presin, la temperatura o las interrelaciones de las sustancias,

pueden originar cambios fsicos o qumicos en la materia.

Cambios fsicos de la materia:

Son aquellos cambios que no generan la creacin de nuevas sustancias, lo que significa que no

existen cambios en la composicin de la materia, como se ve en la figura siguiente.

El cambio fsico se caracteriza por la no existencia de reacciones qumicas y de cambios en la composicin de la materia.

Cambio fsico de la materia: cambio de estado slido (hielo) al estado lquido del agua, se realiza por el aumento en la temperatura del sistema.

Cambios qumicos:

Son aquellos cambios en la materia que originan la formacin de nuevas sustancias, lo que

indica que existieron reacciones qumicas.

El cambio Qumico de la materia se caracteriza por la existencia de reacciones qumicas, de cambios en la composicin de la materia y la formacin de nuevas sustancias.

Cambio Qumico de la materia: Formacin de cido Clorhdrico, mediante la reaccin de Cloro e Hidrgeno.

Observe que en los cambios qumicos la materia sometida al cambio posee unas caractersticas

diferentes a la materia inicial.

Composicin y propiedades de la materia

Como se vio anteriormente, la materia presenta tres estados fsicos, dependiendo de factores

ambientales como la presin y la temperatura; independiente de ello, el aspecto de la materia

est determinado por las propiedades fsico-qumicas de sus componentes, encontrndose

materia homognea y . materia heterognea

La materia homognea es aquella que es uniforme en su composicin y en sus propiedades y

presenta una sola fase, ejemplo de ello sera un refresco gaseoso, la solucin salina, el Cloruro

de Sodio o sal de cocina; este tipo de materia se presenta en formas homogneas, soluciones y

sustancias puras.

La materia heterognea es aquella que carece de uniformidad en su composicin y en sus

propiedades y presenta dos o ms fases, ejemplo de ello sera la arena, el agua con aceite;

este tipo de materia es tambin conocida como mezcla y se caracteriza por el mantenimiento

de las propiedades de los componentes y la posibilidad que existe de separarlos por medio de

mtodos fsicos.

Sustancias puras, elementos y compuestos

: Una sustancia es pura cuando se encuentra compuesta por uno o ms Sustancia pura

elementos en proporciones definidas y constantes y cualquier parte de ella posee

caractersticas similares, definidas y constantes; podramos decir que una sustancia es pura

cuando se encuentra compuesta en su totalidad por ella y no contiene cantidades de otras

sustancias; ejemplos de ello seran la sacarosa, el agua, el oro.

: Sustancia pura imposible de descomponer mediante mtodos qumicos ordinarios, Elemento

en dos o ms sustancias, ejemplo: el Hidrgeno (H), el Oxgeno (O), el Hierro (Fe), el Cobre

(Cu).

: Sustancia pura posible de descomponer mediante mtodos qumicos ordinarios, en Compuesto

dos o ms sustancias, ejemplos: El agua (H2O), la sal (NaCl), el cido Sulfrico (H2SO4).

El mapa conceptual que muestra la categorizacin de la materia, dependiendo de las

caractersticas y composicin de las sustancias constituyentes.

Composicin de la materia

La materia est integrada por , partculas diminutas que, a su vez, se componen de tomos

otras an ms pequeas, llamadas partculas subatmicas, las cuales se agrupan para

constituir los diferentes objetos.

Un es la que tiene existencia propia y puede tomo menor cantidad de un elemento qumico

entrar en combinacin. Est constituido por un ncleo, en el cual se hallan los protones y

neutrones y una corteza, donde se encuentran los electrones. Cuando el nmero de protones

del ncleo es igual al de electrones de la corteza, el tomo se encuentra en estado

elctricamente neutro.

Se denomina al nmero de protones que existen en el ncleo del tomo de un nmero atmico

elemento. Si un tomo pierde o gana uno o ms electrones adquieren carga positiva o negativa,

convirtindose en un . Los iones se denominan cationes si tienen carga positiva y aniones si ion

tienen carga negativa.

En la naturaleza los tomos se combinan formando las . Una molcula es una molculas

agrupacin de dos o ms tomos unidos mediante enlaces qumicos. La molcula es la mnima

cantidad de una sustancia que puede existir en estado libre conservando todas sus

propiedades qumicas. Las molculas de los cuerpos simples estn formadas por uno o ms

tomos idnticos (es decir, de la misma clase). Las molculas de los compuestos qumicos estn

formadas al menos por dos tomos de distinta clase (o sea, de distintos elementos).

Continuidad de la materia

Si se tiene una determinada cantidad de una sustancia cualquiera, como por ejemplo, de agua y

se desea dividirla lo ms posible, en mitades sucesivas, llegar un momento en que no podr

dividirse ms, ya que se obtendra la cantidad ms pequea de agua.

Esta mnima cantidad de agua, tal como se dijo anteriormente, corresponde a una

. Si esta molcula se dividiera an ms, ya no sera agua lo que se obtendra, sino que molcula

tomos de hidrgeno y de oxgeno que son los constituyentes de la molcula de agua.

Por lo tanto, una molcula es la partcula de materia ms pequea que puede existir como

sustancia compuesta. Cuando la molcula de agua: (H2O) se divide en dos tomos de hidrgeno

y un tomo de oxgeno, la sustancia dej de ser agua.

Los cientficos han demostrado que la materia, sea cual fuere su estado fsico, es de

naturaleza corpuscular, es decir, la materia est compuesta por partculas pequeas,

separadas unas de otras.

Elementos, compuestos y mezclas

Las sustancias que conforman la materia se pueden clasificar en , elementos compuestos

y . mezclas

Los son sustancias que estn constituidas por tomos iguales, o sea de la misma elementos

naturaleza. Por ejemplo: hierro, oro, plata, calcio, etc. Los estn constituidos por compuestos

tomos diferentes.

En la naturaleza existen ms de cien elementos qumicos conocidos y ms de un milln de

compuestos.

Las se obtienen de la combinacin de dos o ms sustancias que pueden ser elementos mezclas

o compuestos. En las mezclas no se establecen enlaces qumicos entre los componentes de la

mezcla. Las mezclas pueden ser o . homogneas heterogneas

Las mezclas homogneas son aquellas en las cuales todos sus componentes estn distribuidos

uniformemente, es decir, la concentracin es la misma en toda la mezcla, en otras palabras en

la mezcla hay una sola fase. Ejemplos de mezclas homogneas son la limonada, sal disuelta en

agua, etc. Este tipo de mezcla se denomina o . solucin disolucin

Las son aquellas en las que sus componentes no estn distribuidos mezclas heterogneas

uniformemente en toda la mezcla, es decir, hay ms de una fase; cada una de ellas mantiene

sus caractersticas. Ejemplo de este tipo de mezcla es el agua con el aceite, arena disuelta en

agua, etc; en ambos ejemplos se aprecia que por ms que se intente disolver una sustancia en

otra siempre pasado un determinado tiempo se separan y cada una mantiene sus

caractersticas.

Suspensiones: son mezclas en donde una sustancia o partcula es visible en una solucin,

porque no se disuelve en un medio lquido o solvente, por ejemplo la sangre, los jugos de frutas

naturales, el polvo del aire, entre otros.

Sangre Cenizas volcnicas Jugos de frutas naturales

Coloides: son mezclas que poseen partculas pequeas, que no slo son vistas con un buen

microscopio electrnico, se encuentran en constante movimiento y choque entre ellas en el

medio que las contienen, por ejemplo la leche, la jalea, la mayonesa, el aceite emulsionado,

entre otros.

Leche Jalea Mayonesa Gelatina

Propiedades de la materia

Las propiedades de la materia corresponden a las caractersticas especficas por las cuales

una sustancia determinada puede distinguirse de otra. Estas propiedades pueden clasificarse

en dos grupos:

dependen fundamentalmente de la sustancia misma. Pueden citarse como Propiedades fsicas:

ejemplo el color, el olor, la textura, el sabor, etc.

Propiedades qumicas: dependen del comportamiento de la materia frente a otras sustancias.

Por ejemplo, la oxidacin de un clavo (est constituido de hierro).

Las propiedades fsicas pueden clasificarse a su vez en dos grupos:

Propiedades fsicas extensivas dependen de la cantidad de materia presente. Corresponden :

a la masa, el volumen, la longitud.

dependen slo del material, independientemente de la Propiedades fsicas intensivas:

cantidad que se tenga, del volumen que ocupe, etc. Por ejemplo, un litro de agua tiene la misma

densidad que cien litros de agua

El agua en Los cuerpos pueden cambiar de estado al variar la presin y la temperatura.

la naturaleza cambia de estado al modificarse la temperatura; se presenta en estado slido,

como nieve o hielo, como lquido y en estado gaseoso como vapor de agua (nubes).

Mtodos de separacin de las mezclas

Existen muchos mtodos, aqu trataremos los ms importantes procedimientos mecnicos y

fsicos: El siguiente cuadro nos muestra los principales mtodos de separacin de las

segn los componentes y sus ejemplos respectivos. A continuacin detallaremos mezclas

algunos de los mtodos de separacin de mezclas:

: Es el proceso mediante el cual se obtienes solidos cristalinos a partir de sus Cristalizacin

mezclas. Un slido cristalino posee en su estructura interna un ordenamiento regular de sus

partculas (tomos, iones o molculas) formando figuras geomtricas regulares.

: Consiste en hacer pasar una mezcla al estado de vapor por calentamiento y luego Destilacin

por refrigeracin condensarla nuevamente. Es de dos tipos: destilacin simple y destilacin

fraccionada; , es para separar slidos disueltos en lquidos. Por ejemplo al destilacin Simple

querer separar la sal (NaCl) del agua, se calienta la mezcla homognea: el agua se evapora y

luego se condensa, y en el recipiente se queda NaCl slido que no se evapora. Destilacin

Es un proceso fsico para separar lquidos miscibles en base a la diferencias de fraccionada

sus puntos de ebullicin o condensacin. Por ejemplo la mezcla de agua y alcohol (C2H5OH) se

calienta. Primero se evapora con mayor rapidez el de menor temperatura de ebullicin (Tebu

Alcohol = 78,5 C) y luego el de mayor temperatura de ebullicin (Tebu Agua = 100C), luego

los vapores se condensan en recipientes separados. Esta operacin se lleva a cabo en columnas

de fraccionamiento o de rectificacin.

: La centrifugacin es uno de los mtodos de separacin de mezclas que puede Centrifugacin

usarse cuando la sedimentacin es muy lenta; para acelerar esta operacin la mezcla se coloca

en un recipiente que se hace girar a gran velocidad; por accin de la fuerza centrfuga los

componentes ms pesados se sedimentan ms rpidamente y los livianos quedan como

sobrenadante. Luego la operacin que se sigue es la decantacin.

: La filtracin es un mtodo de separacin de mezclas en la cual se separan los Filtracin

slidos de los lquidos utilizando paredes o capas porosas, cuyos poros dejan pasar el lquido y

dejan pasar el lquido y retienen los slidos. Como material filtrante pueden utilizarse el papel

poroso, tejidos de tela, arena fina en capa espesa, el carbn de madera en polvo. Por ejemplo,

el colado del caf es un proceso de filtracin.

: La decantacin, es uno de los mtodos de separacin de mezclas que sirve para Decantacin

separar solidos de lquidos y lquidos no miscibles. En el primer caso el slido se sedimenta

(por su mayor peso), luego se inclina el recipiente y dejando escurrir el lquido en otro

recipiente queda slo el slido sedimentado.

: El tamizado, es uno de los mtodos de separacin de mezclas, el cual consiste que Tamizado

mediante un tamiz, zarandas o cernidores (redes de mallas ms o menos gruesas o finas) se

separan partculas slidas segn su tamao.

Cambios de la materia

Los cambios que puede experimentar la materia se pueden agrupar en dos campos:

: son aquellos en los que Cambios fsicos no hay ninguna alteracin o cambio en la

Pueden citarse como cambios fsicos los cambios de estado composicin de la sustancia.

(fusin, evaporacin, sublimacin, etc.), y los cambios de tamao o forma. Por ejemplo, cuando

un trozo de plata se ha transformado en un anillo, en una bandeja de plata, en unos aretes, se

han producido cambios fsicos porque la plata mantiene sus propiedades en los diferentes

objetos. En general, los cambios fsicos son , es decir, se puede volver a obtener la reversibles

sustancia en su forma inicial.

: son las transformaciones que experimenta una sustancia cuando su Cambios qumicosestructura y composicin varan, dando lugar a la formacin de una o ms sustancias nuevas. La

sustancia se transforma en otra u otras sustancias diferentes a la original. La mayora de los

cambios qumicos son . irreversibles

Cambios de estados fsicos

La materia cambia de estado fsico segn se le aplique calor o se le aplique fro.

Cuando se se habla de aplica calor a los cuerpos Cambios de estado Progresivos de la

. Cuando los se habla de materia cuerpos se enfran Cambios de estado Regresivos .

Los cambios de estado progresivos son:

: este cambio se produce cuando un cuerpo pasa del estado slido Sublimacin Progresivaal gaseoso directamente. La sublimacin progresiva slo ocurre en algunas sustancias, como,

el yodo y la naftalina.

: es el paso de una sustancia, del estado slido al lquido por la accin del calor. La Fusintemperatura a la que se produce la fusin es caracterstica de cada sustancia. Por ejemplo la

temperatura a la que ocurre la fusin del hielo es O C mientras la del hierro es de 1.525 C.

La temperatura constante a la que ocurre la fusin se denomina . punto de fusin

: es el paso de una sustancia desde el estado lquido al gaseoso. Este cambio Evaporacinde estado ocurre normalmente a la temperatura ambiente, y sin necesidad de aplicar calor.

Bajo esas condiciones, slo las partculas de la superficie del lquido pasarn al estado

gaseoso, mientras que aqullas que estn ms abajo seguirn en el estado inicial. Sin embargo,

si se aplica mayor calor, tanto las partculas de la superficie como las del interior del lquido

podrn pasar al estado gaseoso. El cambio de estado as producido se denomina . La ebullicin

temperatura que cada sustancia necesita para alcanzar la ebullicin es caracterstica, y se

denomina . Por ejemplo, al nivel del mar el alcohol tiene un punto de punto de ebullicin

ebullicin de 78,5 C y el agua de 100C.

La temperatura a la que ocurre la fusin o la ebullicin de una sustancia es un valor

constante, es independiente de la cantidad de sustancia y no vara an cuando sta

contine calentndose.

El punto de fusin y el punto de ebullicin pueden considerarse como las huellas digitales de

una sustancia, puesto que corresponden a valores caractersticos, propios de cada una y

permiten su identificacin.

Sustancia Punto de fusin (C) Punto de ebullicin (C)

Agua (sustancia) 0 100

Alcohol (sustancia) -117 78

Hierro (elemento) 1.539 2.750

Cobre (elemento) 1.083 2.600

Aluminio (elemento) 660 2.400

Plomo (elemento) 328 1.750

Mercurio (elemento) -39 357

Los cambios de estado regresivos de la materia son:

: es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia gaseosa Sublimacin regresivase vuelve slida, sin pasar por el estado lquido.

: es el paso de una sustancia desde el estado lquido al slido. Este proceso Solidificacinocurre a una temperatura caracterstica para cada sustancia denominada punto de

y que coincide con su punto de fusin. solidificacin

: es el cambio de estado que se produce en una sustancia al pasar del Condensacinestado gaseoso al estado lquido. La temperatura a que ocurre esta transformacin se

llama y corresponde al punto de ebullicin de dicha sustancia. Este punto de condensacin

cambio de estado es uno de los ms aprovechados por el hombre en la destilacin fraccionada

del petrleo, mediante la cual se obtienen los derivados como la parafina, bencina y gas de

caera.

Los elementos qumicos

Un elemento qumico, o solamente elemento, es una sustancia formada por tomos que tienen

igual cantidad de protones en el ncleo. Este nmero se conoce como el nmero atmico del

elemento.

Por ejemplo, todos los tomos con 6 protones en sus ncleos son tomos del elemento

qumico , mientras que todos los tomos con 92 protones en sus ncleos son tomos carbono

del elemento . uranio

Aunque, por tradicin, se puede definir elemento qumico a cualquier sustancia que no puede

ser descompuesta mediante una en otras ms simples. reaccin qumica

Una definicin ms sencilla dice que un elemento qumico es un tipo particular de tomo, por

ejemplo: hidrgeno, helio, hierro, nitrgeno, oxgeno y otros.

Segn lo anterior, tambin podra decirse que elemento qumico es una sustancia pura

constituida por una sola clase de tomos. Se representa mediante smbolos.

Es importante diferenciar elemento qumico de sustancia simple. El ozono (O3) y el dioxgeno

(O2) son dos sustancias simples, cada una de ellas con propiedades diferentes. Y el elemento

qumico que forma estas dos sustancias simples es el oxgeno (O). Otro ejemplo es el del

elemento qumico Carbono, que se presenta en la naturaleza como grafito o como diamante.

Se conocen ms de 118 elementos. Algunos se han encontrado en la naturaleza, formando

parte de sustancias simples o de compuestos qumicos. Otros han sido creados artificialmente

en los laboratorios. Estos ltimos son inestables y slo existen durante milsimas de segundo.

Los elementos qumicos se encuentran clasificados en la . Tabla Peridica de los Elementos

La clasificacin ms fundamental de los elementos qumicos es en metales y no metales.

Los metales se caracterizan por su apariencia brillante, capacidad para cambiar de forma sin

romperse (maleables) y una excelente conductividad del calor y la electricidad.

Los no metales se caracterizan por carecer de estas propiedades fsicas aunque hay algunas

excepciones (por ejemplo, el yodo slido es brillante; el grafito, es un excelente conductor de

la electricidad; y el diamante, es un excelente conductor del calor).

Las caractersticas qumicas son: los metales tienden a perder electrones para formar iones

positivos y los no metales tienden a ganar electrones para formar iones negativos. Cuando un

metal reacciona con un no metal, suele producirse transferencia de uno o ms electrones del

primero al segundo.

UNIDAD II: tomo. Molcula. Tabla peridica. Nmero msico y nmero atmico. Propiedades qumicas. Estructura atmica. Uniones qumicas. Elementos qumicos.

Uniones qumicas. Elementos y compuestos qumicos. Reacciones qumicas: fotosntesis,

respiracin, combustin.

tomo

Definimos tomo como la partcula ms pequea en que un elemento puede ser

dividido sin perder sus propiedades qumicas. Aunque el origen de la palabra tomo

proviene del griego, que significa indivisible, los tomos estn formados por

partculas an ms pequeas, las partculas subatmicas.

Generalmente, estas partculas subatmicas

con las que estn formados los tomos son

tres: los , los y los electrones protones

. Lo que diferencia a un tomo de neutrones

otro es la relacin que se establecen entre

ellas.

Los electrones tienen una carga negativa y

son las partculas subatmicas ms livianas

que tienen los tomos. La carga de los

protones es positiva y pesan unas 1.836 veces ms que los electrones. Los nicos

que no tienen carga elctrica son los neutrones que pesan aproximadamente lo

mismo que los protones.

Los protones y neutrones se encuentran agrupados en el centro del tomo

formado el del tomo. Por este motivo tambin se les llama ncleo atmico

nucleones. Los electrones . aparecen orbitando alrededor del ncleo del tomo

De este modo, la parte central del tomo, , tiene una el ncleo atmico carga

en la que se concentra , mientras que en el escorzo a, positiva casi toda su masa

alrededor del ncleo atmico, hay un cierto nmero de electrones, cargados

negativamente. La carga total del ncleo atmico (positiva) es igual a la carga

negativa de los electrones, de modo que la carga elctrica total del tomo sea

neutra.

Esta descripcin de los electrones orbitando alrededor del ncleo atmico

corresponde al sencillo . Segn la mecnica cuntica cada partcula modelo de Bohr

tiene una funcin de onda que ocupa todo el espacio y los electrones no se

encuentran localizados en rbitas aunque la probabilidad de presencia sea ms

alta a una cierta distancia del ncleo.

Propiedades de los tomos

Las unidades bsicas de la qumica son los tomos. Durante las reacciones qumicas

los tomos se conservan como tales, no se crean ni se destruyen, pero se

creando enlaces diferentes entre un tomo y organizan de manera diferente

otro.

y otros tipos de materiales. Cada Los tomos se agrupan formando molculas

tipo de molcula es la combinacin de un cierto nmero de tomos enlazados entre

ellos de una manera especfica.

Segn la composicin de cada tomo se diferencian los distintos elementos

qumicos representados en la de los elementos qumicos. tabla peridica

El nmero atmico y el nmero msico

La identidad de un tomo y sus propiedades vienen dadas por el nmero de partculas que

contiene. Lo que distingue a unos elementos qumicos de otros es el nmero de protones que

tienen sus tomos en el ncleo. Este nmero se llama Nmero atmico y se representa con la

letra . Se coloca como subndice a la izquierda del smbolo del elemento correspondiente. Por Z

ejemplo, todos los tomos del elemento Hidrgeno tienen 1 protn y su Z = 1, los de helio

tienen 2 protones y Z =2, los de litio, 3 protones y Z = 3,

Si el tomo es neutro, el nmero de electrones coincide con el de

protones y nos lo da Z.

El Nmero msico nos indica el nmero total de partculas que hay en

el ncleo, es decir, la suma de protones y neutrones. Se representa

con la letra y se sita como superndice a la izquierda del smbolo A

del elemento. Representa la masa del tomo medida en uma, ya que la

de los electrones es tan pequea que puede despreciarse.

No todos los tomos de un elemento dado tienen la misma masa. La mayora de los elementos

tiene dos ms , istopos tomos que tienen el mismo nmero atmico, pero diferente nmero

. Por lo tanto la diferencia entre dos istopos de un elemento es el nmero de msico

neutrones en el ncleo. En un elemento natural, la abundancia relativa de sus istopos en la

naturaleza recibe el nombre de abundancia isotpica natural. La denominada masa atmica de

un elemento es una media de las masas de sus isotpos naturales ponderada de acuerdo a su

abundancia relativa.

Veamos una serie de ejemplos

Para el carbono Z=6. Es decir, todos los tomos de carbono tienen 6 protones y 6 electrones.

El carbono tiene dos istopos: uno con A=12, con 6 neutrones y otro con nmero msico 13 (7

neutrones), que se representan como:

El carbono con nmero msico 12 es el ms comn (~99% de todo el carbono). Al otro istopo

se le denomina carbono-13.

El hidrgeno presenta tres istopos, y en este caso particular cada uno tiene un nombre

diferente

hidrgeno deuterio tritio

La forma ms comn es el hidrgeno, que es el nico tomo que no tiene neutrones en su

ncleo.

Otro ejemplo son los dos istopos ms comunes del uranio:

Los cuales se denominan uranio-235 y uranio-238.

En general las propiedades qumicas de un elemento estn determinadas fundamentalmente

por los protones y electrones de sus tomos y en condiciones normales los neutrones no

participan en los cambios qumicos. Por ello los istopos de un elemento tendrn un

comportamiento qumico similar, formarn el mismo tipo de compuestos y reaccionarn de

manera semejante.

Masa atmica

La masa atmica relativa de un elemento, es la masa en gramos de 6.02 1023 tomos (nmero

de Avogadro, NA) de ese elemento, la masa relativa de los elementos de la tabla peridica

desde el 1 hasta el 105 est situada en la parte inferior de los smbolos de dichos elementos.

El tomo de carbono, con 6 protones y 6 neutrones, es el tomo de carbono 12 y es la masa

de referencia para las masas atmicas. Una unidad de masa atmica (u.m.a), se define

exactamente como 1/12 de la masa de un tomo de carbono que tiene una masa 12 u.m.a. una

masa atmica relativa molar de carbono 12 tiene una masa de 12 g en esta escala. Un mol

gramo (abreviado, mol) de un elemento se define como el numero en gramos de ese elemento

igual al nmero que expresa su masa relativa molar. As, por ejemplo, un mol gramo de aluminio

tiene una masa de 26.98 g y contiene 6.023 1023 tomos.

Tabla peridica y su historia

Los qumicos se dieron cuenta desde los comienzos del desarrollo de la Qumica, que ciertos

elementos tienen propiedades semejantes.

En el qumico alemn (se pronuncia Duberiner) realizo el primer intento de 1829 Dbereiner

establecer una ordenacin en los elementos qumicos, haciendo notar en sus trabajos las

similitudes entre los elementos cloro, bromo e iodo por un lado y la variacin regular de sus

propiedades por otro.

Una de las propiedades que pareca variar regularmente entre estos era el peso

. Pronto estas similitudes fueron tambin observadas en otros casos, como entre el atmico

calcio, estroncio y bario. Una de las propiedades que variaba con regularidad era de nuevo el

peso atmico. Ahora bien, como el concepto de peso atmico an no tena un significado

preciso y Dbereiner no haba conseguido tampoco aclararlo y como haba un gran nmero de

elementos por descubrir, que impedan establecer nuevas conexiones, sus trabajos fueron

desestimados.

Desde hasta se descubrieron muchos elementos nuevos y se hicieron notables 1850 1865

progresos en la determinacin de las masas atmicas, adems, se conocieron mejor otras

propiedades de los mismos.

Fue en cuando estos intentos dieron su primer fruto importante, cuando 1864 Newlands

estableci la ley de las octavas. Habiendo ordenado los elementos conocidos por su peso

atmico y despus de disponerlos en columnas verticales de siete elementos cada una, observ

que en muchos casos coincidan en las filas horizontales elementos con propiedades similares y

que presentaban una variacin regular.

Esta , de siete da su nombre a la , recordando los ordenacin en columnas ley de las octavas

periodos musicales. En algunas de las filas horizontales coincidan los elementos cuyas

similitudes ya haba sealado Dbereiner. El fallo principal que tuvo Newlands fue el

considerar que sus columnas verticales (que seran equivalentes a perodos en la tabla actual)

deban tener siempre la misma longitud. Esto provocaba la coincidencia en algunas filas

horizontales de elementos totalmente dispares y tuvo como consecuencia el que sus trabajos

fueran desestimados.

En el qumico alemn 1869 Julius Lothar Meyer y el qumico ruso Dimitri Ivanovich

Mendelyev propusieron la primera Ley Peridica.

al estudiar los volmenes atmicos de los elementos y representarlos frente al peso Meyer

atmico observ la aparicin en el grfico de una serie de ondas. Cada bajada desde un

mximo (que se corresponda con un metal alcalino) y subido hasta el siguiente, representaba

para Meyer un periodo. En los primeros periodos, se cumpla la ley de las octavas, pero

despus se encontraban periodos mucho ms largos. Aunque el trabajo de Meyer era

notablemente meritorio, su publicacin no llego a tener nunca el reconocimiento que se

mereca, debido a la publicacin un ao antes de otra ordenacin de los elementos que tuvo una

importancia definitiva.

Utilizando como criterio la de los distintos elementos, adems de su peso valencia

atmico, present su trabajo en forma de tabla en la que los periodos se Mendelyev

rellenaban de acuerdo con las valencias (que aumentaban o disminuan de forma armnica

dentro de los distintos periodos) de los elementos. Esta ordenacin daba de nuevo lugar a

otros grupos de elementos en los que coincidan elementos de propiedades qumicas similares y

con una variacin regular en sus . propiedades fsicas

La tabla explicaba las observaciones de Dbereiner, cumpla la ley de las octavas en sus

primeros periodos y coincida con lo predicho en el grfico de Meyer. Adems, observando la

existencia de huecos en su tabla, Mendelyev dedujo que deban existir elementos que an no

se haban descubierto y adems adelanto las propiedades que deban tener estos elementos

de acuerdo con la posicin que deban ocupar en la tabla. Los sucesivos elementos encajaban

en esta tabla. Incluso la aparicin de los encontr un sitio en esta nueva gases nobles

ordenacin. La tabla de Mendelyev fue aceptada universalmente y hoy, excepto por los nuevos

descubrimientos relativos a las propiedades nucleares y cunticas, se usa una tabla muy

similar a la que l elabor ms de un siglo atrs.

Los ltimos cambios importantes en la tabla peridica son el resultado de los trabajos de

a mediados del siglo XX, empezando con su descubrimiento del plutonio en Glenn Seaborg

1940 y, posteriormente, el de los elementos transurnidos del 94 al 102 (Plutonio, Pu;

Americio, Am; Curio, Cm; Berkelio, Bk; Californio, Cf; Einstenio, Es; Fermio, Fm; Mendelevio,

Md; y Nobelio, No).

, premio Nobel de Qumica en 1951, reconfigur la tabla peridica poniendo la serie de Seaborg

los actnidos debajo de la serie de los lantnidos. En las tablas escolares suele representarse

el smbolo, el nombre, el nmero atmico y la masa atmica de los elementos como datos

bsicos y, segn su complejidad, algunos otros datos sobre los elementos.

Utilidad de la tabla

Otra clasificacin que resulta importante conocer y es de gran utilidad en la es nomenclatura

la que nos brinda informacin sobre la capacidad de combinacin de los elementos o sea

su as como su o . valencia estado nmero de oxidacin

Existe una clasificacin que ubica a los elementos representativos en ocho grupos

identificados como A y a los de transicin en B. Los elementos representativos son conocidos

as porque el nmero de grupos representa la cantidad de electrones en su o capa de valencia

sea el , y la cantidad de electrones en esa capa nos indica la valencia mxima que el ltimo nivel

elemento puede presentar. La valencia de un elemento se refiere a la capacidad de

combinacin que presenta; en el caso de los no metales se relaciona con el nmero de tomos

de hidrgeno con que se puede enlazar y en los con cuntos tomos de cloro se une. metales

En la resulta de mayor importancia an conocer nomenclatura de las sustancias inorgnicas

el , este regularmente es la valencia con un signo que expresa la carga estado de oxidacin

adquirida por el elemento al enlazarse con otros diferentes a l; es decir, tomos de distinta

electronegatividad. El o generalmente expresa la cantidad de estado nmero de oxidacin

electrones que un tomo aporta en la formacin de enlaces con otros tomos de elementos

diferentes.

La tabla peridica es un esquema que incluye a los elementos qumicos dispuestos por orden de

nmero atmico creciente y en una forma que refleja la estructura de los elementos. Los

elementos estn ordenados en siete hileras horizontales, llamadas , y en 18 columnas periodos

verticales, llamadas . grupos

El primer periodo (la primera hilera), que contiene dos elementos, el hidrgeno y el helio, y los

dos periodos siguientes, cada uno con ocho elementos, se llaman periodos cortos. Los periodos

restantes, llamados periodos largos, contienen 18 elementos en el caso de los periodos 4 y 5, o

32 elementos en el del periodo 6. El periodo largo 7 incluye el grupo de los actnidos, que ha

sido completado sintetizando ncleos radiactivos ms all del elemento 92, el uranio.

Los grupos o columnas verticales de la tabla peridica se clasifican tradicionalmente de

izquierda a derecha utilizando nmeros romanos seguidos de las letras 'A' o 'B', en donde la

'B' se refiere a los elementos de transicin.

Todos los elementos de un grupo presentan una gran semejanza y, por lo general, difieren de

los elementos de los dems grupos. Por ejemplo, los elementos del grupo IA, a excepcin del

hidrgeno, son metales con valencia qumica +1; mientras que los del grupo VIIA, exceptuando

el astato, son no metales, que normalmente forman compuestos con valencia -1. Segn su

afinidad, y para efectos de sus estudios, los elementos de la tabla se han agrupado en:

(son los elementos que corresponden al grupo 1) Metales alcalinos

(son los elementos que corresponden al grupo 2) Metales alcalinotrreos

(son los elementos que comprendidos entre los grupos 3 y 12) Metales de transicin

(son los elementos que corresponden al perodo 6) Lantnidos

(son los elementos que corresponden al perodo 7) Actnidos

Metaloides

No metales

(son los elementos que corresponden al grupo 18) Gases nobles

Modelos atmicos

Desde la Antigedad, el ser humano se ha cuestionado de qu estaba hecha la materia.

Unos 400 aos antes de Cristo, el filsofo griego consider que la materia estaba Demcrito

constituida por pequesimas partculas que no podan ser divididas en otras ms pequeas. Por

ello, llam a estas partculas , que en griego quiere decir "indivisible". Demcrito tomos

atribuy a los tomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles. Sin embargo las

ideas de Demcrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filsofos de su poca y

hubieron de transcurrir cerca de 2200 aos para que la idea de los tomos fuera tomada de

nuevo en consideracin.

Ao Cientfico Descubrimientos

experimentales

Modelo atmico

1808

John

Dalton

Durante el s.XVIII y principios

del XIX algunos cientficos

haban investigado distintos

aspectos de las reacciones

qumicas, obteniendo las

llamadas leyes clsicas de la

. Qumica

La imagen del tomo expuesta por

Dalton en su teora atmica, para explicar estas leyes, es la de

minsculas partculas esfricas,

indivisibles e inmutables,

iguales entre s en cada

elemento qumico.

1897

J.J.

Thomson

Demostr que dentro de los

tomos hay unas partculas

diminutas, con carga elctrica

negativa, a las que se

llam . electrones

De este descubrimiento dedujo que

el tomo deba de ser una esfera de

materia cargada positivamente, en

cuyo interior estaban incrustados

los electrones.

1911

E.

Rutherford

Demostr que los tomos no

eran macizos, como se crea,

sino que estn vacos en su

mayor parte y en su centro hay

un diminuto . ncleo

Dedujo que el tomo deba estar

formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un

ncleo central cargado

positivamente.

1913

Niels Bohr

Espectros atmicos

discontinuos originados por la

radiacin emitida por los tomos

excitados de los elementos en

estado gaseoso.

Propuso un nuevo modelo atmico,

segn el cual los electrones giran

alrededor del ncleo en unos niveles

bien definidos.

Enlace qumico

Un es el proceso qumico responsable de las interacciones entre tomos, enlace qumico

molculas e iones, que tiene una estabilidad en los compuestos diatmicos y poliatmicos. Es

uno de los conceptos qumicos ms difciles de explicar; es por eso que se aborda a travs de

diversas teoras. Los qumicos suelen apoyarse en la fisicoqumica o en descripciones

cualitativas. En general, el enlace qumico fuerte est asociado en la transferencia

de electrones entre los tomos participantes. Las molculas, cristales, y gases diatmicos, que

forman la mayor parte del ambiente fsico que nos rodea, est unido por enlaces qumicos, que

determinan las propiedades fsicas y qumicas de la materia.

Regla del octeto

Los tomos tienden a perder, ganar o compartir electrones en forma tal que queden con un

total de 8 electrones en su nivel energtico ms exterior, esta configuracin les proporciona

gran estabilidad.

Estructura o Notacin de Lewis

La notacin o estructura de Lewis es una representacin grfica que muestra la

cantidad de electrones de valencia que hay en el ltimo orbital.

La estructura de Lewis fue propuesta por Gilbert Lewis, la cantidad de

electrones de valencia se representan con puntos alrededor del elemento

qumico (smbolo), como vemos a la derecha en el ejemplo del Br.

Valencia electroqumica

Se llama valencia electroqumica al nmero de electrones que ha perdido o ganado un tomo

para transformarse en ion. Si dicho nmero de electrones perdidos o ganados es 1, 2, 3,

etctera, se dice que el ion (o in) es monovalente, bivalente, trivalente, etctera.

Iones

Los tomos estn constituidos por el ncleo y la corteza (capas o niveles de energa que

ocupan los electrones). El nmero de cargas positivas (cantidad de protones) del ncleo es

igual al nmero de electrones que giran en la corteza; de ah que , lo en estado neutro es cero

que significa que hay igual cantidad de protones que de electrones. Si la corteza electrnica

de un tomo neutro pierde o gana electrones se forman los llamados iones. Entonces, los iones

son tomos o grupos atmicos que tienen un nmero mayor o menor de electrones que de

. protones

En el primer caso (ms electrones) los iones tienen carga negativa y reciben el nombre de

, y en el segundo (menos electrones) aniones estn cargados positivamente y se llaman

. cationes

Tipos de enlaces

Como dijimos al principio, el hecho de que los tomos se combinen o enlacen para formar

nuevas sustancias se explica por la tendencia a conformar estructuras ms estables. De ah

que dichos enlaces qumicos sean considerados como un incremento de estabilidad.

Para lograr ese estado ideal estable, los tomos pueden utilizar algn mtodo que les acomode,

eligiendo entre: ceder o captar electrones, compartir electrones con otro tomo o ponerlos en

comn junto con otros muchos. De estas tres posibilidades nacen los tres tipos de enlace

qumico: , y . inico covalente metlico

Enlace inico

Cuando una molcula de una sustancia contiene , los tomos de metales y no metales

electrones son atrados con ms fuerza por los no metales, que se transforman en iones con

carga negativa; los metales, a su vez, se convierten en iones con carga positiva. Entonces, los

iones de diferente signo se atraen electrostticamente, formando enlaces inicos.

Este enlace se origina cuando se transfiere uno o varios electrones de un tomo a otro.

Debido al intercambio electrnico, los tomos se cargan positiva y negativamente,

establecindose as una fuerza de atraccin electrosttica que los enlaza. Se forma entre

, los elementos de los dos tomos con una apreciable diferencia de electronegatividades

grupos I y II A forman enlaces inicos con los elementos de los grupos VI y VII A.

Propiedades de un enlace inico

Los productos resultantes de un enlace inico poseen caractersticas especiales:

Son slidos de elevado punto de fusin y ebullicin.

La mayora son solubles en disolventes polares como el agua.

La mayora son insolubles en disolventes apolares como el benceno o el hexano.

Las sustancias inicas conducen la electricidad cuando estn en estado lquido o en

disoluciones acuosas por estar formados por partculas cargadas (iones), pero no en estado

cristalino, porque los iones individuales son demasiado grandes para moverse libremente a

travs del cristal.

Al intentar deformarlos se rompe el cristal, son frgiles.

Enlace covalente

Se presenta cuando se comparten uno o ms pares de electrones

entre dos tomos cuya diferencia de electronegatividad es pequea.

Enlace covalente apolar (o no polar)

Si los tomos enlazados son no metales e idnticos (como en N2 o en O2), los electrones son

compartidos por igual por los dos tomos, y el

enlace se llama . Se establece covalente apolar

entre tomos con igual electronegatividad.

tomos del mismo elemento presentan este tipo

de enlace.

En este enlace covalente no polar, la densidad electrnica es simtrica con respecto a un plano

perpendicular a la lnea entre los dos ncleos. Esto es cierto para todas las molculas

diatmicas homonucleares (formadas por dos tomos del mismo elemento) , tales como H2, O2,

N2, F2 y Cl2, porque los dos tomos idnticos tienen electronegatividades idnticas. Por lo que

podemos decir: los enlaces covalentes en todas las molculas diatmicas homonucleares

. Por ejemplo, una molcula de dixido de carbono (CO2) es lineal con el deben ser no polares

tomo de carbono al centro y, por lo tanto, debido a su simetra es covalente apolar.

Enlace covalente polar

Si los tomos son no metales pero distintos

(como en el xido ntrico, NO), los electrones

son compartidos en forma desigual y el enlace

se llama covalente polar (polar porque la

molcula tiene un polo elctrico positivo y

otro negativo, y covalente porque los tomos

comparten los electrones, aunque sea en

forma desigual). Se establece entre tomos con electronegatividades prximas pero no

iguales. Estas sustancias no conducen la electricidad ni tienen brillo, ductilidad o maleabilidad.

Enlace covalente coordinado

Se establece por comparticin de electrones entre

dos tomos, pero slo un tomo aporta el par de

electrones compartidos.

Propiedades de los enlaces covalentes

Son gases, lquidos o slidos de bajo punto de fusin.

La mayora son insolubles en disolventes polares.

La mayora son solubles en disolventes apolares.

Los lquidos y slidos fundidos no conducen la electricidad.

Las disoluciones acuosas son malas conductoras de la electricidad porque no contienen

partculas cargadas.

Enlace metlico

Si los tomos enlazados son elementos metlicos, el

enlace se llama . Los electrones son metlico

compartidos por los tomos, pero pueden moverse a

travs del slido proporcionando conductividad trmica

y elctrica, brillo, maleabilidad y ductilidad. Los

electrones que participan en l se mueven libremente, a

causa de la poca fuerza de atraccin del ncleo sobre

los electrones de su periferia.

Cuando los electrones son compartidos simtricamente, el enlace puede ser metlico o

covalente apolar; si son compartidos asimtricamente, el enlace es covalente polar; la

transferencia de electrones proporciona enlace inico. Generalmente, la tendencia a una

distribucin desigual de los electrones entre un par de tomos aumenta cuanto ms separados

estn en la . tabla peridica

Formacin de macrmolculas

Actualmente se conocen 118 elementos dentro de la tabla peridica, en su gran mayora,

pueden unirse entre s o combinarse con otros para formar diferentes compuestos. Sin

embargo, dentro de estos elementos existe uno que es clave en la formacin de la materia

viva; ese es el tomo de carbono. El carbono forma parte de todos los compuestos que forman

parte de los seres, por tal motivo se llaman a estos , mientras que al compuestos orgnicos

resto se los denomina , ya que se encuentran en formando el mundo compuestos inorgnicos

inanimado.

Los compuestos orgnicos tienen la particularidad de formar molculas extremadamente

grandes, a diferencia de los compuestos inorgnicos. A stas molculas de las llama

o . macromolculas polmeros

Los son macromolculas (generalmente orgnicas) formadas por la unin de polmeros

molculas ms pequeas llamadas monmeros. El almidn, la celulosa, la seda y el ADN son

ejemplos de polmeros naturales, entre los ms comunes de estos y entre los polmeros

sintticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita. Los polmeros se definen como

macromolculas compuestas por una o varias unidades qumicas (monmeros) que se

, en otras palabras un polmero es como si unisemos repiten a lo largo de toda una cadena

con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de

monedas, en donde las monedas seran los monmeros y la cadena con las monedas sera el

polmero. La parte bsica de un polmero son los monmeros, los monmeros son las unidades

qumicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polmero, por ejemplo el monmero

del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena.

En resumen, los polmeros son sustancias que consisten en grandes molculas formadas

por muchas unidades muy pequeas que se repiten, llamadas monmeros.

Cambios qumicos en la materia

En la naturaleza y en la vida diaria, nos encontramos constantemente con y fenmenos fsicos

con . fenmenos qumicos

Un fenmeno fsico es aquel que ocurre sin que haya transformacin de la materia

involucrada. En otras palabras, cuando se conserva la sustancia original. Ejemplos: cualquiera

de los y tambin acciones como patear una pelota, romper cambios de estado de la materia

una hoja de papel. En todos los casos, encontraremos que hasta podra cambiar la forma, como

cuando rompemos el papel, pero la sustancia se conserva, seguimos teniendo papel.

Un es aqul que, al ocurrir, tiene como resultado una transformacin de fenmeno qumico

materia. En otras palabras, cuando no se conserva la sustancia original. Ejemplos: cuando

quemamos un papel, cuando respiramos, y en cualquier . En todos los casos, reaccin qumica

encontraremos que las sustancias originales han cambiado, puesto que en estos fenmenos es

imposible conservarlas.

Para entender claramente la diferencia entre fenmeno fsico y fenmeno qumico veremos lo

que ocurre en un proceso natural como la . fotosntesis

Durante el proceso de fotosntesis Fenmeno

a- la hoja toma CO2 del aire (tambin llega el H2O tomada del suelo por la raz) Fsico

b- el agua se transforma en Hidrgeno y Oxgeno, Qumico

c- el Oxgeno se desprende de la planta y vuelve a la atmsfera Fsico

d- el Hidrgeno reacciona con el Dixido de Carbono para formar Almidn. Qumico

Ahora veamos qu ocurre en el motor de un auto cuando est en movimiento.

En un auto Fenmeno

a- se inyecta gasolina en un carburador, Fsico

b- se mezcla con aire, Fsico

c- la mezcla se convierte en vapor, Fsico

d- se quema ( y los productos de la combustin ) Qumico

e- se expanden en el cilindro Fsico

Reacciones qumicas

Por experiencia, sabemos que un trozo de hierro se oxidar si lo dejamos a la intemperie, y lo

sabemos aunque no poseamos conocimientos de qumica. Lo que ocurre es una reaccin

en la cual el hierro se combina con el oxgeno presente en el aire para formar una qumica

sustancia distinta a las originales, un . xido de hierro

La mayora de los cambios qumicos son irreversibles. Al quemar un trozo de madera ya no

podremos volver a obtenerlo a partir de las sustancias en que se ha convertido: cenizas y

gases. Sin embargo, hay otros cambios qumicos en que la adicin de otra sustancia provoca la

obtencin de la sustancia original y en ese caso se trata de un cambio qumico reversible. As,

pues, para producir un cambio qumico reversible hay que provocar otro cambio qumico. Todo

cambio qumico involucra una reaccin entre diferentes sustancias produciendo la formacin

de sustancias nuevas. Entonces, una es un proceso en que una o ms reaccin qumica

sustancias se transforman en otra u otras sustancias de diferente naturaleza. La respiracin

de los animales y la digestin de los alimentos constituyen ejemplos importantes de reacciones

qumicas; por eso se dice que el cuerpo humano es como un laboratorio qumico. El estudio

metdico de las reacciones qumicas ha permitido a los cientficos transformar los productos

naturales y obtener toda clase de sustancias, tales como: fibras sintticas, plsticos,

insecticidas y detergentes, todo ello tan til en nuestra vida diaria.

Reactivos y productos

Para entenderlas y analizarlas, las reacciones qumicas se representan, como ya vimos en los

ejemplos anteriores, mediante . Una ecuacin qumica es la ecuaciones qumicas

representacin escrita de una reaccin qumica. En toda reaccin qumica debemos distinguir

los y los . Los reactivos son sustancias que al combinarse entre ellas a reactivos productos

travs de un proceso llamado forman otras sustancias diferentes conocidas reaccin qumica

como productos de la reaccin.

En una ecuacin qumica, los reactantes y productos se escriben, respectivamente, a la

izquierda y a la derecha, separados mediante una flecha. El sentido de la flecha indica el

transcurso de la reaccin y debe leerse como: da origen a

Reactivos dan origen a Productos

Tomaremos como ejemplo el agua, las sustancias reactantes son el hidrgeno (cuya frmula es

H2) y el oxgeno (cuya frmula es O2), al combinarlas se produce una reaccin qumica y

obtenemos como producto el agua:

Dos molculas de hidrgeno (2H2) reaccionan con una molcula de oxigeno (O2) para formar

dos molculas de agua (2H2O).

La es el proceso de elaboracin de los alimentos por parte de las plantas. Los fotosntesis

rboles y las plantas usan la fotosntesis para alimentarse, crecer y desarrollarse. Para

realizar la fotosntesis, las plantas necesitan de la , que es una sustancia de color clorofila

verde que tienen en las hojas. Es la encargada de absorber la luz adecuada para realizar este

proceso. A su vez, la clorofila es responsable del caracterstico color verde de las plantas.

La respiracin celular es el proceso en el cual las clulas, despus de una serie de reacciones

qumicas, nos brindan energa para desarrollar todas nuestras actividades, que van desde el

funcionamiento interno de los rganos, hasta el trabajo fsico y mental. Este proceso de

respiracin celular se realiza en las mitocondrias, que son orgnulos celulares que poseen su

propio ADN. Las mitocondrias se encuentran solamente en las clulas animales, por lo que los

orgnulos encargados del proceso de respiracin celular en las plantas y vegetales, son los

cloroplastos.

La combustin es una reaccin qumica de oxidacin, en la cual generalmente se desprende una

gran cantidad de Energa en forma de calor y luz, manifestndose visualmente gracias

al fuego, u otros. En toda combustin existe un elemento que arde ( ) y otro que combustible

produce la combustin ( ), generalmente el oxgeno en forma de O2 gaseoso. comburente

Los explosivos tienen oxgeno ligado qumicamente, por lo que no necesitan el oxgeno del aire

para realizar la combustin.

En sntesis, la combustin se produce cuando convergen los siguientes factores:

El , es decir, el material que arde (gas, alcohol, carbn, madera, plstico). combustible

El , el material que hacer arder (oxgeno). comburente

La , la temperatura ms baja a la cual el material inicia la temperatura de inflamacin

combustin para seguir ardiendo.

UNIDAD III: Qumica orgnica. Hidrocarburos: petrleo. Compuestos orgnicos. Relacin con el ambiente.

La es una rama de la qumica en la que se estudian los compuestos del qumica orgnica

carbono y sus reacciones. Existe una amplia gama de sustancias (medicamentos, vitaminas,

plsticos, fibras sintticas y naturales, hidratos de carbono, protenas y grasas) formadas

por . Los materiales orgnicos son todos aquellos que poseen en su molculas orgnicas

estructura qumica el elemento carbono, por lo tanto entran en su categora todos los seres

vivos, los , y en especial el y hidrocarburos petrleo , etc. sus derivados

Los son formados nicamente por tomos de carbono e hidrocarburos compuestos orgnicos

hidrgeno. La estructura molecular consiste en un armazn de tomos de carbono a los que se

unen los tomos de hidrgeno.

El es una que brota de la tierra o petrleo mezcla de hidrocarburos aceitosos

se extrae por medio de bombas. Forman los hidrocarburos un grupo de

compuestos constituidos por y , combinados qumicamente hidrgeno carbono

en proporciones distintas. El petrleo est compuesto por hidrocarburos lquidos,

slidos y gaseosos. Lo llaman oro negro y con razn: actualmente, el petrleo es la

principal fuente de energa de nuestro planeta El uso del petrleo crudo .

obtenido de vertientes o el asfalto producido por la evaporacin y oxidacin de las

filtraciones data desde tiempos prehistricos.

Usos de compuestos orgnicos

: pueden ser utilizados como marcadores para estimar la ingestin, digestibilidad y Alcanos

composicin de la dieta para herbvoros.

: el Halotano (2bromo-2cloro-1,1,1-trifluoroetano) es utilizado como anestsico Alquenos

voltil halogenado en medicina.

: el gas acetileno es incoloro, inodoro - el olor que a veces se percibe cuando se lo Alquinos

prepara a partir del carburo de calcio se debe al desprendimiento de gases provenientes de

impurezas de fsforo presente en el carburo de calcio. Su uso ms antiguo han sido como gas

para iluminacin, a tal punto que ciudades enteras han sido alumbradas con acetileno, Nueva

York, por ejemplo. Se utilizaban picos especiales para producir una adecuada mezcla de

acetileno y aire, obtenindose una llama blanca muy intensa.

: se utiliza experimentalmente el alconafta como combustibles de vehculos como Alcoholes

combustibles alternativos.

: se caracterizan ambos por tener el grupo carbonilo por lo cual se les Cetonas y Aldehdos

suele denominar como compuestos carbonlicos. Estos compuestos tienen una amplia aplicacin

tanto como reactivos y disolventes as como su empleo en la fabricacin de telas, perfumes,

plsticos y medicinas. En la naturaleza se encuentran ampliamente distribuidos como

protenas, carbohidratos y cidos nucleicos tanto en el reino animal como vegetal.

: se utiliza en produccin de fertilizantes, para la produccin de steres, cidos carboxlicos

cido fosfrico, cido actico, cido ctrico y otros diversos productos qumicos, en la

industria de explosivos, industria farmacutica, como agente qumico en anlisis, refinacin de

petrleo, sistemas de tratamientos de agua (como purificador), industria de plsticos y

fibras, limpieza de materiales, etc.

: se utilizan como base en la fabricacin de plaguicidas agrcolas. Aminas

: se usan principalmente como agentes espumantes y espesantes en la industria Amidas

cosmtica.

: La familia de los steres es muy variada y encuentra un amplio uso en cosmtica. Los Esteres

ms importantes son steres de cidos carboxlicos de cadena saturada formados por

reaccin con xido de etileno, sorbitol, glicerina, etc...

: El ms importante de los teres simtricos es el dietil ter, el disolvente empleado teres

comnmente en la extraccin y preparacin de los reactivos de Grignard.