RECAPITULACIN DE CONOCIMIENTOS ADQUIRIDOS EN EL PRIMERO COMNCLASIFICACIN DE SUS ELEMENTOS QUMICOS SEGN LA VALENCIA.No metales

AlgenosAnfgenos NitrogenoidesCarbonoides

V:+1+3+5+7

V:-1V:+4+6 V:-2V:+3+5 V:-3 V:+4 V:-4

F: fluor O: oxigenoN: nitrgenoC: carbono

Cl: cloroS: azufreP: fsforoSi: silicio

Br: bromoSe: selenioAs: arsnicoGe: germanio

I: yodoTe: teluroSb: antimonio

CN: radical ciano B: boro

Metales de valencia fija monovalentes Divalentes Trivalentes tetravalentesHexavalentes

H: hidrogenoBe: berilioAl: aluminio Hf: hafmioMo:molibdeno

Li: litioMg:magnesioBi: bismutoPt: platinoW: wolframio

Na: sodioCa: calcioDy:disprocioZr: circonioU: uranio

K: potasioSr: estroncioGa: galioOs: osmio

Rb: rubidio Ba: barioEu: europioIr: iridio

Cs: cesioRa: radioIn: indioPd: paladio

Fr: francioCd: cadmioHo: holmio

Ag: plataZn: cincEr: erbio

NH4: R.Amonio

Metales de valencia variable

V:+1+2V:+1+3V:+2+3V:+2+4 V:+3+4 V:+3+5

Cu: cobreAu: oro Fe: hierro Pb: plomo Ce:cerio Nb: niobio

Hg:mercurioTl: talio Ni: nquelSn: estao Pr: prociodimio V: vanadio

Co: cobalto Ta: tantalio

Cr:cromo

Mn:manganecio

Ejercicios

Dar las formulas a los siguientes compuestos

Dixido de carbono ==... Anhdrido sulfuroso =.. Oxido de aluminio =. Oxido de plomo (IV) ==.................................................................... Anhdrido carbnico = . Trixido de di nquel = ................................................................... Monxido de carbono = ................................................................... Oxido de calcio = . Pentaxido de di bromo = ............................................................ Oxido de nitrgeno (V) = ..............................................................Nomenclatura de la qumica inorgnica

Concepto.- Es un conjunto de reglas que sean establecido para designar a los cuerpos (nombres) segn la IUPAC

Smbolos.- son abreviaturas de los nombres de los elementos qumicos. Ejemplo

Sodio = Na

Hidrogeno = H

Subndices.- son nmeros que se les escribe en la parte derecha inferior de un elemento y afecta al elemento que antecede.

Ejemplo

H2O

Subndice

Coeficiente.- son nmeros grandes que se escriben antes de una formula e indica repeticin a la molcula por consiguientes multiplican a los subndices.

Ejemplo

3H2O

Coeficiente Parntesis.- se encierra en un parntesis un grupo atmico que se repite en una formula.

Ejemplo Al2 (SO4)3

Parntesis

Hay tres iones sulfato

Formulacin.- para expresar la formula de un compuesto se escriben los smbolos de los elementos que lo forman y se intercambian sus valencias colocndoles como subndices hasta neutralizar o tambin directamente se puede dividir.

Ejemplo

+4 -2

S O2 = SO2 Nomenclatura tradicional o antigua.- es la que utiliza nombres vulgares, utiliza los prefijos hipo- per y los sufijos oso, ico.

Nomenclatura sistemtica.- es la que utiliza prefijos de cantidad (mono, di, tri, penta, exa, etc.)

Nomenclatura STOK.- este sistema consiste en especificar el grado de oxidacin de un elemento expresndolo en nmeros romanos y dentro de un parntesis. Se utiliza para los elementos de valencia variable

Clasificacin de los compuestos binarios Son aquellos que estn formados por 2 compuestos qumicos que se definen en: Funcion qumica xidos cidos o anhdridos.

xidos bsicos o metlicos.

xidos neutros.

xidos salinos mixtos.

Perxidos.

cidos hidracidos.

Hidruros metlicos.

Compuestos no salino.

Sales algenas neutras. Funcion qumica xidos cidos o anhdridosFuncin de la combinacin de un no metal con su estado de oxidacin positiva y el oxigeno -2.

Paso para escribir una formula Escriba el smbolo con el nmero de estado de oxidacin.

Ejemplo +6 -2 S O

Se divide el nmero mayor para el menor sin tomar en cuenta los signos.

Ejemplo

+6 -2

S O SO3

En caso que no se pueda dividir neutralizamos las cargas mediante el intercambio de sus valencias como subndices.Ejemplo

+7 -2

Cl2 O7 Cl2O7

Nomenclatura tradicional.- el nombre genrico corresponde a la palabra anhdrido el nombre especial es el nombre del no metal. Terminado en sus prefijos y sufijos conocidos.

Ejemplo

+1 -2

Br2O = Br2O = anhidrido hipobromoso +3 -2

Br2O3 = Br2O3 = anhidrido bromoso

+5 -2 Br2O5 = Br2O5 = anhidrido bromico

+7 -2

Br2O7 = Br2O7 = anhidrido perbromico

Nomenclatura sistemtica.- el genrico corresponde a la palabra oxido El especifico corresponde corresponde al no metal El nombre generico especifico llevara los prefijos de cantidad (mono, di, tri, tetra, penta, exa, etc.) el mono puede ir o no ir en los nombres

Nomenclatura stock.- El nombre generico corresponde a la palabra oxido

El especifico al nombre del no metal que va acompaado

Funcin de xidos bsicos o metlicos Resulta al combinar el metal con el oxigeno

Se escribe primero el metal con su estado de oxidacin y luego el oxigeno

+1 -2

K2 O = K2O = oxido de potasioPasos

Primero escribimos el smbolo com el numero de oxidacin y luego el oxigeno si se puede dividir realizamos o si no neutralizamos

+1 -2

NaO = Na2O = oxido de sodio

+3 -2

Al O = Al2O3 = oxido de aluminio Nomenclatura tradicional.- el genrico es la palabra oxido y el especifico el nombre del metal si es de valencia variable utilizando los trminos oso ico.Nomenclatura sistemtica.- el generico es la palabra oxido y el especifico los prefijos de cantidad en las de valencia variable.

Nomenclatura stock.- el generico es la palabra oxido y el especifico el nombre del metal seguido de nmeros romanos segn su estado de oxidacin.+2-2

Fe O = Fe O = oxido de hierro (II).

+3-2

Fe2O3 = Fe2O3 = oxido de hierro (III).

Ejercicios :

Dar el nombre IUPAC y tradicional a los siguientes xidos.

Li2O=oxido de ltio

monxido de ltio.MgO=oxido de magnsio

monxido de magnsio.

Ni9O3=oxido niquelico

tri oxido de diniquel.CO2=anhidrido carbonico

dixido de carbono.N2O3=anhidrido nitroso

tri oxido di nitroso.Fe2O3=anhidrido frrico

tri oxido de di hierro.F2O3=anhidrido fluoroso

tri oxido de di flor.TeO2=anhidrido teluroso

dixido de teluro.B2O3=anhidrido bromoso

tri oxido de diboro.PtO2=oxido de platino

dixido de platino.Er2O3=oxido de rbio

tri oxido de dierbio I2O3=oxido de Iodo

tri oxido de di Iodo

MoO3=oxido de molibdeno

tri oxido de molibdeno I2O=anhidrido hipo-Idico

oxido de di Iodo Cl2O3=oxido crmico

tri oxido de di cromo Mn2O3=oxido manganico

tri oxido de di manganesioPonga a los siguientes nombres la formula Oxido de zinc

ZnOTri oxido de wolframio

WoO3Oxido de estao

EnO3Oxido de molibdeno

MoO3Oxido de nibio

Nb2O3Di oxido de paldio

PdO2Oxido vanadioso

V2O3Tri oxido de di magnsio

Mn2O3Oxido de irdio

IrO2

Oxido de clcio

CaOOxido de magnsio (II)

MnOOxido de brio

BaOTri oxido de diboro

Br2O3Oxido de liteo

Li2OOxido cuproso

Cu2OOxido frrico

Fe2O3Oxido plumboso

PbOOxido niqueloso

NiOOxido estaico

EnO2Oxido de bromo (v)

Br2O5Pentaoxido de di nitrogeno

N2O5Anhidrido brico

B2o3Anhidrido sulfrico

SO3Oxido de cloro (v)

Cl2O5Anhidrido ntrico

N2O5Dixido de teluro

TeO2Anhidrido perclorico

Cl2O7Oxido de fsforo (III)

P2O3Dixido de carbono

CO2Anhidrido sulfuroso

SO2Dixido de germnio

GeO2Anhidrido clrico

Cl2O5Heptaoxido de di iodo

Cl2O7Anhidrido carbonico

CO2Oxido neutro

Son compuestos que no forman ni cidos oxcidos ni bases o hidrxidos

Estos compuestos actan con distintos nmeros de oxidacin que los tradicionales

Para nombrar nicamente se toma en cuenta el subndice

Ejemplo

+2-2

C O = monxido de carbono

+2-2 N O = monxido de nitrogeno

+4-2

N O = dixido de nitrogeno

+1-2

MnO = dixido de manganeso

Funcin xidos salinos o mixtosResultan de la suma de dos xidos de un mismo metal con diferente estado de oxidacin. Este tipo de xidos se da con los metales de oxidacin +2, +3 y +2, +4 responden d la formula general M3O4.Ejemplo:

Oxido salino de hierro. Oxido ferroso frricoF2O+Fe2O3=Fe3O4 tetra oxido de trihierro Oxido de hierro (II,III) Funcin perxidos

Se forman de la combinacin de los metales (+1, +2) com el grupo peroxo -1 O2Formulacin +1+2 -1 Metales + O2 GRUPO PEROXO Pasos Se escribe el metal con sus estados de oxidacin y luego el grupo perexo

Se escribe el oxido metlico mas un tomo de oxigeno

Ejemplos H2O + O = H2O2 = perxido de hidrogenoLi2O + O = Li2O2 = perxido de ltio +2 -1CaO2 = CaO2 = perxido de clcio

NomenclaturaTradicional.- el nombre genrico es la palabra perxido seguido del nombre del metal Ejemplo Peroxido de potasio

STOCK.- utilizamos nmeros romanos en los de valencia variable

Ejemplo Peroxido de cabe (I)

Ejercicios Formar los siguientes perxidos

+1 -1

Perxido de mercrio = Hg2O2 = Hg2O2 +2 -1

Perxido de magnesio = MgO2 = MgO2 +2 -1 Perxido cuprico = CuO2 = CuO2 +2 -1

Perxido de estroncio = SrO2 = SrO2 +1 -1

Perxido de cobre (I) = Cu2O2 = Cu2O2 +2 -1 Perxido de zinc = ZnO2 = ZnO2 +2 -1

Perxido de radio = RaO2 = RaO2 +2 -1

Perxido de clcio = CaO2 = CaO2 +2 -1

Perxido de bario = BaO2 = BaO2 +1 -1

Perxido de hidrogeno = H2O2 = H2O2 +1 -1

Perxido de rubdio = Rb2O2 = Rb2O2 +1 -1

Perxido de sdio = Na2O2 = Na2O2 +1 -1

Perxido de ltio = Li2O2 = Li2O2Funcin cidos hidracidosResulta de la combinacin de los no metales algenos y anfgenos (-1, -2) con el hidrogeno de valencia positiva Formulacin

Pasos

Se escribe el smbolo del hidrogeno seguido del no metal y se neutraliza

Ejemplo

+1 -1 acido clorhdrico (N. tradicional) HCl cloruro de hidrogeno (N. sistemtica) NomenclaturaTradicional.- se escribe la palabra acido, luego el no metal terminado en hdrico

Ejemplo Acido clorhdrico

IUPAC.- se escribe el no metal terminado en uro seguido de la palabra hidrogeno

Ejemplo

Cloruro de hidrogeno

Ejercicios Dar las nomenclaturas a los siguientes compuestos HF = acido fluorhdrico, fluoruro de hidrogeno HCl = acido clorhidrico, cloruro de hidrogeno HBr = acido bromhdrico, bromuro de hidrogeno

HI = acido Iodhidrico, Ioduro de hidrogeno HCN = acido cianhidrico, cianuro de hidrogeno H2S = acido sulfhidrico, sulfuro de hidrogeno H2Se = acido selenhidrico, seleniuro de hidrogeno H2Te = acido telirhidrico, telururo de hidrogeno HAt = acido astathidrico, astaturo de hidrogeno Compuestos especiales

Resultan al combinar los no metales nitrogenoides y corbonoides (-3, -4) con el hidrogeno -4 +1

CH = CH4 = metano Ejercicios Dar el nombre tradicional y sistemtico a los siguientes compuestos

Nitrogenoides

NH3 =Amoniaco, nitruro de hidrogeno AsH3 =Arseniato, arseniatode hidrogeno PH3 =Fosfatina, fosfuro de hidrogeno SbH3 =Estibamina, antimoniuro de hidrogeno BH3 =Borano, boriuro de hidrogenoCarbonoides CH4 =Metano, carburo de hidrogeno SiH4 =Cilianuro o silicano, siliciuro de hidrogeno GeH4 =Germanazo, germaniuro de hidrogenoFUNCION HIDRUROS METALICOS

-1

Metal + HSe forma por la combinacin de un metal con el hidrogeno -1

EJEMPLOS

+1 -1

Li H=Hidruro de ltio

+2 -1

Ca H2=Hidruro de clcio

+3 -1

Al H3=Hidruro de alumnio +2 -1

F H2=F H2= Hidruro ferroso, dihidruro de dihierro, hidruro de hierro (II) +3 -1

F H3=F H=Hidruru frrico, trihidruro de hierro, hidruro de hierro III

+4 -1

Pb H4=Pb H4=Hidruro plumbico

DAR LOS NOMBRES A LOS SIGUIENTES COMPUESTOS

Bi H3=Hidruro de bismuto, trihidruro de bismuto, hidruro de bismuto (III) Pb H2=Hidruro plumboso, dihidruro de plomo, hidruro de plomo (II) Cr H3=Hidruro crmico, trihidruro de cromo, hidruro de cromo (III) Au H3=Hidruro aurico, trihidruro de oro, hidruro de oro (III) Ni H2=Hidruro niqueloso, hidruro de nquel (II) Ra H2=Hidruro de radio, hidruro de radio (II)

Hg H2=Hidruro de plata, hidruro de plata (II)

COMPUESTOS NO SALINOS

Se forman de 2 maneras:

- Cambiando um metal com un no metal de la famlia Nitrogenoide y Carbonoide: EJEMPLO +3 -3

Al N=Nitruro de alumnio

-La outra forma es combinando 2 No metales de la famlia carbonoide o nitronoide mas la famlia de los no metales anfgenos y algenos.

EJEMPLO:

+4 -2

C S2=C S=Sulfuro de carbonoNOMENCLATURA: Para nombrar tomamos encuenta el elemento mas electronegativo terminando en URO, seguido del elemento mas electro positivo.

EJERCICIOS.

Dinitruro de trizinc= Zn3N2Dibromuro de azufre= SBr2 Fosfuro de urnio= UP2Sulfuro fosforito= P2S5Carburo de clcio= Ca2CCloruro de carbono= CCl4Fosfuro frrico= FePGermaniato niobioso= Nb4Ge3Arsnio auroso= Au3AsYoduro nitroso= NI5Carburo cobaltico= Co4C3Seleniuro fosfrico= P2Se5Antimoniuro plumbico= Pb3Sb4 SALES HALUROS NEUTROSResultan de la combinacin de un metal + con un no metal Algenos y Anfgenos -1, -2. EJEMPLOS.

Li Cl= Cloruro de litio

+2 -1

Ca B2=Ca Br2=Bromuro de calcio

NOMENCLATURA TRADICIONAL

(OSO-ICO) EJEMPLO

-Cloruro ferroso -Cloruro ferrico

SISTEMATICA

Prefijos de cantidad -EJEMPLO

Dibromuro de calcio

STOK

Cloruro de hierro II

Cloruro de hierro III

EJEMPLOS

Dar la forma a los siguientes compuestos.

Cloruro de sdio= NaClYoduro ferroso= FeI2Yoduro ferrico= FeI3Cloruro de hierro II= FeCl2Cloruro de hierro III= FeCl3Monocloruro de potasio= KClDi-yoduro de bario= BaI2Sulfuro ferroso= FeSSulfuro frrico= Fe2S3Fluoruro de alumnio= AlF3Tricloruro de bismuto= BiCl3Telururo estaoso= SnTeSulfuro cuprico= CuSYoduro vanadioso= VI3Bromuro manganico= MnBr3Seleniuro cuprico= CuSeBromuro cobaltoso= CoBr2Sulfuro de clcio= CaSSelenuro cobaltico= Co2Se3 Tricloruro de alumnio= AlCl3Fluoruro de magnsio= MgFlSulfuro vanico= V2S5Fluoruro mercurioso= HgF ALEACIONES Y AMALGAMASSe forman de la combinacin de 2 metales entre si (aleacin) tomado en cuenta sus porcentajes: EJEMPLOS

Aleacin de oro y plata= Au 85% y Ag 15%

Aleacin de plata y cobre= Ag 90% y Cu 10%

Aleacin de cobre stao= Cu 80% y S 20%

Aleacin de cromo y hierro= Cr 10% y Fe 90%

Aleacin de cobre y zinc= Cu 75% y Zn 25% AMALGAMAS

Resultan al combinar un metal con el mercurio: EJEMLPOS

Amalgama de oro= Hg 95% y Au 5%

Amalgama de plata= Hg 90% y Ag 10%

Amalgama de nquel= Hg 90% y Ni 10%

Amalgama de cobre= Hg 85% y 15%

COMPUESTOS TERNARIOS

Funcin cidos oxcidos

Radicales

Funcin hidrxidos o bases

Funcin oxisal neutra. Funcin sales algenas dobles. Funcin sales algenas mixtas.

Funcin sales algenas acidas.

Funcin cidos oxcidos

Son compuestos ternarios que resultan de la combinacin de un anhdrido con una molcula de aguaFormulacin

Anhdridos + 1 molcula de agua

Anh + H2O

Ejemplo: SO3+H2O

H2SO4* Para escribir directamente utilizando la formula.

(H. NM. O)

Pasos;

1.-Escribamos los smbolos de los elementos.

HClO

2.-Luego indicamos su estado de oxidacin.

+1 +5 -2

HclO

3.-sumamos las cargas positivas y neutraciones con la negativa.

+1 +5 -2

HclO3 (dividir las cargas positivas para las negativas)

Acido clorito (tradicional)

Clorato de hidrogeno

Nomenclatura:

Tradicional.-utilizo como nombre generico la palabra ACIDO luego el nombre del NO METAL con los prefijos y sufijos correspondientes (hipo- oso, oso, ico, per-ico).- Ejemplo:

Acido cloricoI.U.P.A.C.-se nombra cambiando las terminaciones oso por ito, ico por ato con sus respectivos estados de oxidacin en nmeros romanos o sus prefijos de cantidad.-Ejemplo: Sulfato (VI) de hidrogeno.(Stock) Crbonato (v) de hidrogeno (Stock)

Sulfato de dihidrogeno (sistemtica)Ejercicios Formar diretamente los seguintes cidos Acido peridico = HIO4Nitrato (v) de hidrogeno = HNO3Acido selnico = H2SeO4Bromato (v) de hidrogeno = HBrO3Acido silcico = H2SiO3Nitrato de hidrogeno = HNO2Per iodato de hidrogeno = HIO4Acido telrico = H2TeO4Acido hipocloroso = HClOAcido bromoso = HBrO2

Acido bromico = HBrO3Acido perastatico = HAtO4Acido sulfuroso = H2SO3Acido ntrico = HNO3Acido sulfrico = H2SO4Acido nitroso = HNO2Acido carbnico = H2CO3Clorato(I) de hidrogeno = HClO3Acido perclorico = HClOSulfato (IV) de hidrogeno = HClOCASOS ESPECIALES DE LOS ACIDOS OXCIDOS

Acidos de Fsforo.- el fosforo por actual valencia +4y 6

Los anhdridos Hipo fsforo y per fosfrico se hidratan de tres molculas de agua para formar el acido correspondiente Meta= H2O

Piro=2H2O

Orto=3H2OEjemplo:

P2O+H2O H6P2O4 H3PO2 acido hipo fosforoso

P2O3+H2O H2P2O4 HPO2 acido meta fosforoso

P2O3+H2O H2P2O5 H2P2O5 acido piro fosforoso

H2O3+3H2O H6P2O6 H3PO3 acido orto fsforo o fosforoso

CO2+H2O H2CO3 H2CO3 acido meta carbnico

CO2+2H2O H4CO4 H4CO4 acido orto carbnico

SiO2+H2O H2SiO3 H2SiO3 acido meta silcico

SiO2+2H2O F4SiO3 H4SiO3 acido arto silcico

GeO2+H2O H2GeO3 H2GeO3 acido meta germnico o acido germnico

GeO2+2H2O F4GeO4 H4GeO4 acido orto germnicoFUNCIN RADICAL

Resulta de eliminar el hidrgeno de los acidos oxcidos

Formulacin

Eliminar o suprimir H de los cidos

HSO4 (SO4) SO4 Radical sulfato

Ejemplo:

ClO radical hipo clorito

ClO2 radical clorito

ClO3 radical clorato

ClO4 radical per clorato

FUNCIN HIDRXIDOS O BASES

Formulacin.- Se obtiene directamente por la combinacin de un metal con el grupo funcional (Oxidrilo) OH

LiOH Hidrxidos de litio

Ca (OH)2 Hidrxidos de calcio

Fe (OH)2 Hidrxido ferroso di hidrxido de hierro Hidrxido de hierro(II)

Fe (OH)3 Hidrxido ferroso tri xido de hierro Hidrxido de hierro (III)

Tambin se puede obtener por la combinacin de un xido bsico o metlico con el agua. Tomando en cuenta los tomos del oxgeno para aumentar las molculas de agua

PbO2+2H2O PbO4H4 Pb (O4H)4

Nombre de los siguientes compuestos:

NaOH hidrxido de hierro

Ba(OH)2 hidrxido de bario

Pb(OH)2 hidrxido de plomo o di hidrxido de plomo

NH4OH hidrxido de amonio

NI(OH)2 hidrxidos niqueloso o hidrxidos de niquel

Cr(OH)3 hidrxidos brmico

FUNCIN OXISALES NEUTRAS

Formar con reacciones los siguientes oxcidos.

HFO acido hipo fluoruro florito de hidrgeno Florato (III) de hidrgeno

HFO3 Acido fluorico Florato de hidrgeno Florato (V) de hidrgeno

H2SO3 Acido sulfuroso Sulfato de hidrgeno Sulfato (IV) de hidrgeno

H2SO4 Acido sulfrico Sulfato de hidrgeno Sulfato (VI) de hidrgeno

HNO3 Acido (V) de hidrgeno Nitrato de hidrgeno Nitrato (V) de hidrgeno

HPO2 Acido meta fosforoso Meta fosfrico de hidrgeno Meta fosforoso (III) Hidrgeno

H4P8O5 Acido piro fosforoso Piro fosfito de hidrgeno Piro fosfato (III)de hidrgeno

H2PO3 Orto fosfito de Hidrgeno Orto fosfato (III) de hidrgeno

HPO3 Acido meta fosfrico Meta fosfato de hidrgeno Fosfato (V) de hidrgeno

H4P2O7 Acido piro Fosfrico Piro fosfato de hidrgeno Fosfato (V) de hidrgeno

H3PO4 Acido fosfrico Orto fosfato de hidrgeno Fosfato (V) de hidrgeno

HAsO Acido meta arsenioso Meta arsenito de hidrgeno Meta arsenato (III) de hidrgeno

H4As2O5 Acido piro arsenato Piro Arsenito de hidrgeno Piro arsenato (III) de hidrgeno

H4As2O7 Acido piro arsnico Piro antimoniato de hidrgeno Piro Arsenato (III) de hidrgeno

H3AsO4 Acido orto arsnico Orto Arsenato de Hidrgeno Astato (V) de hidrgeno

FUNCIN OXISALES NEUTRAS

Se pueden obtener de diferente maneras entre los prciales tenemos

*Directa

Metal+ radical (Halgena neutra)

*se escribe el metal con su estado de oxidacin neutra luego el radical de cidos oxcidos, finalmente neutralizamos

DIRECTA

Ca (SO4) CaSO4 Sulfato (IV) de hidrgeno

Na2 (SO4) Na2SO4 Sulfato (VI) de hidrgeno

Al2 (SO4)3 Al2 (SO4)3 Sulfato (III) de hidrgeno

*INDIRECTA

Fe (SO4) Sulfato (VI) de Hierro (II)

FeSO4 Sulfato Ferroso

Fe2 (SO4)3 Sulfato (VI) de hierro (III)

Sulfato frrico

Se2 (SO4)3 Tri sulfato de hierro

Tambin se obtiene por reaccin de un acido oxcido por un hidrxidos o bases con la obtencin de molculas de agua.

Reaccin:

H2SO4+2NaOH 2H2O+ Na2SO4

3H2SO4+ 2Al (OH)3+6H2O = Al 2SO4)3

Ejemplo:

Carbonato de calcio Ca (CO3)

Sulfato de Cromo (III) Cr2 (SiO3)3

Carbonato d potasio K2CO3

Per clorato de potasio Na (ClO)4

Sulfito di sdico Na2SO3

Sulfato de cobre (I) Cu2SO4

Clorato crmico Cr (ClO3)3

Nitrato de manganeso Mg (NO2)2

Piro fosfito de plomo (II) Pb2 (P2O5)

Orto carbonato cobaltito Co4 (CO4)3

Nitrato (III) de hierro (III) Fe (NO2)

Sulfato de bario Ba (SO4)2

Nitrato plmico Pb (NO3)

Carbonato de hierro(II) FeCO3

Sulfato de cobre (II) CuSO4

Teluro de niquel (II) NiTeO4

Carbonato frrico Fe2(CO3)

Sulfato de sodio Na3SO4

Carbonato de calcio Ca (CO3)

Sulfato de cromo (II) Cr2 (SiO3)3

Per clorato de potasio K (ClO4)

Sulfito di sdico

Na2SO4

Sulfato de cobre (I) Cu2SO4

Clorato Crmico Cr (ClO3)3

Nitrato de magnesio Mg (NO2)2

Piro fosfito de plomo (II) Pb2 (P2O5)

Orto carbonato cobaltito Cu2 (CO4)3

Nitrato (III) de hierro (III) Fe (NO2)

Sulfato de bario Ba (SO4)2

Nitrato plmico Pb (NO3)

Carbonato de hierro (II) FeCO

Sulfato de cobre (II) CuSO43

Telurato de Niquel (II) NiTeO4

Carbonato frrico Fe2 (CO3)3

Nitrito de calcio Ca (NO2)2

Nitrato de calcio Ca (NO3)2

Per yodato de sodio NaIO4

Sulfato Plumoso PbSO4

FUNCIN HALUROS ACIDOS

Se combinan un acido Hidrcidos con una base o hidrxido con predominio de hidrgeno:

2H2Se+Ca(OH)2 2H2O+CaH2Se2 seleniuro cido de calcio

H2S+ NaOh H2O+NaHS Sulfuro acidos de sdico

4Hcl+Al(OH)3 3H2O+AlHCl4 Cloruro Acido de aluminio

Nomenclatura tradicional.- Sulfuro acido de potasio o Hidrgeno acido de potasio

Nomenclatura Stock.- Cloruro acido de cobre o Cloruro acido de cobre (II)

Nomenclatura iupak o sistemtica.- Mono sulfuro de hidrgeno y potasio di clorito de hidrgeno y sodio

Ejemplos:

Sulfuro acido de potasio H2S+ K (OH) H2O+KH

Cloruro acido de calcio 3HCl+Ca (OH)2 2H2O+CaHCl3

Sulfuro acido de plata HS+Ag (OH) H2O+AgHS

Cloruro acido de potasio HCl+Na (OH) H2O+ KHCl2

Bromuro acido de calcio 3HBr+Ca (OH)2 2H2O+RbHS

Sulfuro acido de rubidio H2S+Rb (OH) H2O+RbHS

Sulfuro acido de zing 2H2S+Zn (OH)2 2H2O2+ZnH2S2

Bromuro acido de aluminio 4HBr+Al (OH)3 3H2O+AlHBr4

Sulfuro acido de hierro (II) 2F2S + Fe (OH3) 2H2O+ FeHS2

Sulfuro acido de hierro (III) 2H2S+Fe(OH3) 3H2O+FeHS2

Di sulfuro de di hidrgeno y calcio 2H2S+Ca(OH)2 2H2O+CaH2S2

Tri yoduro de hidrgeno y Zing 3HI+Zn(OH)2 3H2O+ZnHI3

2.-Tambin se obtener sustituyendo parcialmente los hidrgeno de un acido Gidrxido por un metal.

H

Te CaH2Te2

H

2H2Te+Ca(OH) 2H2O+CaH2Te2 telurato de calcio

Cloruro acido de potasio 2HCl+Al (OH) H2O+KCL2

Bromuro acido de aluminio 4OH+Ca (OH)3 3H2O+AlHBr4

Di sulfato de hidrgeno y calcio 2H2O+Ca (OH)2 2H2O+CaH2S2

Sulfuro acido de zing 2H2O+Zn (OH)2 2H2O+ZnH2S2

Sulfuro acido de potasio H2S+K(OH) H2O+KHS

FUNCIN HALUROS DOBLES

Resulta De la combinacin de 2 sales halgeno neutra que tenga el no metal pero diferenta meta.

Formacin: 2 sales halgeno neutra no metal (igual). Metal (diferente)

Ejemplo:

NaCl+KCl NaCl2K Cloruro doble de sodio y potasio

Di cloruro de sodio y potasio

Cu+FeI CuI3Fe Yoduro doble cuproso Ferroso

Yoduro doble Cuproso ferroso

Yoduro doble de cobre (I) hidrgeno (II)

Ejercicios:

Sulfuro doble de zing y potasio L2S+ZnS K2S2Zn

Yoduro doble de bario y bismuto BaI+BiI3 BaI4Bi

Cloruro doble de bario y calcio BaCl+CaCl CqaCl2Ca

Yoduro dodle de aluminio y Magnesio AlI+MgI2 AlI3Mg

Yoduro doble de mercurio (I) y hierro (III) HgI+FeI3 HgI4Fe

Sulfuro doble de cobre (II) y cromo (III) CuS+Cr2S3 CuS4Cr2

Di Sulfuro doble de zing y potasio ZnS+K2S ZnS2K2

Tetra yoduro de bario y magnesio BaI+MgI2 BaI3Mg

Penta cloruro de bismuto y estroncio BiCl3+SrCK2 BiCl5Sr

FUNCIN HALURO MIXTO

Resulta de la combinacin de 2 Halgeno neutra que tengan el mismo metal pero diferente no metal:

Formacin: 2 Sales halgenas neutras Metal (igual). No metal (Diferente)

NaCl + NaI Na2ClI cloro yoduro de sodio

Sales halgeno Sales Halgena

Neutra Neutras

Cloruro de sodio Ioduro de sodio

Nota.- Para dar el nombre se escribe hacia la derecha el mes electronegativo Hacia la izquierda y los otros elementos.

Ejemplo:

Mg2Cl2 Cloruro sulfuro de magnesio

Electronegatividad.- Es la energa que requiere el tomo neutro para atraer electrones cuando qumicamente est combinado con otros poseen la siguiente caracterstica

*Aumentar de izquierda a derecha y disminuye de arriba hacia abajo.

*Tericamente esta dada por la suma de potencial de indizacin y la afilidad electrnica

*Con frecuencia se utiliza los valores de electronegatividad para producir el tipo de enlace de un compuesto con bastante exactitud

Ejemplo:

Mirando en la tabla peridica de elementos mas electronegativas el fluor con un valor de 4,00.

C,Cl,I,At,S,Se,Te,N,P,As,Sb,C,Si,Ge.

F=4 N=300

Cl=3 P=2.1

Br=2.8 Sb=1.9

I=2.5 C=2.5

At=2.2 Si=1.8

S=2.5 Ge=1.8

Se=2.3 as=1.00

Te=2.1

Ejemplos:

Cloruro yoduro de potasio KCl+KI K2ClI

Cloruro bromuro de potasio KCl+KBr K2ClBr

Yoduro sulfuro de bismuto BiS+BiI Bi2SI

Bromuro yoduro de cobre (I) CuBr2+BrCu CuBrI

Yoduro sulfuro de hierro (II) FeI2 +FeS FeI2S

Yoduro bromuro de di potasio KI+KBr K2IBr

Cluroro sulfuro e tri sodio NaCl Na2S Na3ClS

Tri cloruro y tri yoduro de di bismuto BiCl3+ BiI3 BiCl3I3

Cloruro seleniuro niqulico NiCl3+Ni2Se3 NiCl3

Bromuro teloruro de cromo (II) CrBr2+CrTe Cr2Br2Te

Cloruro teluro mangnico MgCl2+MgTe Mg2Cl2Te

FUNCIN SELENI TELURI CIDOS

Resulta al sustituir oxgeno del acidos del acidos por el azufre Selenio y teluri

Ejemplo:

Sulfuro, Seleni, teluri

S

HNO2 HNS2 Acido sulfa nitroso Sulfunitrito de hidrgeno

HNSe2 Acido Selenitroso Sulfuseleni nitrito de hidrgeno

HNTe2 Acido teluri nitroso Teluri nitrito de hidrgeno

Los siguientes acidos formar5 los repectivos

Acido seleni clrico (III) HClO4 HCLSe4

Acido teluri fosfrico H3PO4 H3PTe4

Acido seleni carbnico H2CO3 H2CSe3

Acido fosfinitroso HPO3 HPS3

Acido seleni permangnico HMnO4 HMnSe4

Tercer Trimestre

EL METODO ION ELECTRON

PRIMERO.-representamos la ecuacin molecular con sus respectivas valencias y sealamos los que han cambiado y borramos lo que no vale

+5 +4 +6 +2NHO + SO +H2O = H2SO4 + NO

SEGUNDO.-representamos las ecuaciones inicas de oxidacin y reduccin

+5 +2Ecuacin inica de reduccin.- N + 3e = N +4 +6Ecuacin inica de oxidacin.- S - 2e = STERCERO.-hacemos el intercambio de los coeficientes de oxidacin y reduccin

+5 +4 +6 +2

NHO + SO +H2O = H2SO4 + NO +5 +2Ecuacin inica de reduccin.- 2 (N + 3e = N)

+4 +6Ecuacin inica de oxidacin.- 3 (S - 2e = S)

CUARTO.-multiplicamos y sumamos eliminando los electrones

+5 +4 +6 +2

NHO + SO +H2O = H2SO4 + NO +5 +2 +5 +2Ecuacin inica de reduccin.- 2 (N + 3e = N) = 2N + 6e =2N +4 +6 +4 +6Ecuacin inica de oxidacin.- 3 (S - 2e = S) = 3S - 6e =3S

+5 +4 +2 +6 2N3S =2N3S

Com el resultado anterior procedemos a igualar l Ecuacin

R= 2HNO3 + 3SO2+ H2O = 3H2SO4 + 2NO2Ejercicios

+2+300

3Cu+NH3=N2+3Cu+H2O

+2 0 +2 0Ecuacin inica de reduccin.- 6(Cu+2e=Cu) =3Cu +6e=3Cu +3 0 +3 0

Ecuacin inica de oxidacin.- 2 (N -6e = N2) = N 6e=N2 +2 +3 0 0

3CuN =3CuN2

R=3Cu+2NH3=N2+3Cu+3Cu+3Cu+3H2O

3 -Cu- 3

2 -N- 2

6 -H- 6

3 -O- 3

+3 +5 +6 +3

3CrO+4Na2CO3+3KNO3=4NaCrO+4CO2+3KNO2

+3 +6 +3 +6Ecuacin inica de reduccin.- 2(Cr-3e =Cr) = 2Cr-6e=2Cr +5 +3 +5 +3

Ecuacin inica de oxidacin.- 3 (N +2e = N) = 3N+6e=3N

+3+5 +6 +3 2CrN =2Cr3NR=3CrO+4Na2CO3+3KNO3=4NaCrO+4CO2+3KNO2

3 -K- 3

4 -Cr- 4

3 -Na- 3

4 -C- 4

3 -N- 3

15 -O- 15

ION.- Es el tomo que a perdido o ganado uno o mas electrones.

ANION.-Es un Ion cargado negativamente se forma cuando un tomoa ganado uno o mas electrones

Ejemplo

-2

O CATION.- Ion cargado positivamente. Se forma cundo a perdido uno o mas electrones

Ejemplo

+2

Hg

RLEGLA DEL OCTETOLos tomos se cambian mediante procesos de la perdida, ganancia, compartimiento de electrones, de tal forma que adquiere la configuracin de 3 electrones en su ultimo nivel a esta se denomina ley del octeto

ENLACE QUIMICO.- es la capacidad de combinacin entre tomos para unirse a travs de los electrones de la ultima orbita.

DISOCIACION DE ACIDOS.-los cidos son sustancias que al descomponerse en el agua dejan en libertad un radical alogenito y el Ion hidrogeno

Ejemplo

HClO =H+ClO= Ion hidrogeno y Ion cloro

HNO3=H+NO= Ion hidrogeno y Ion nitrogeno

H2CO3=2H+CO3 = Ion hidrogeno y Ion carbonato

H3PO4 =3H+PO4 = Ion hidrogeno y Ion fosfato

H2SO4 =2H+SO4= on hidrogeno y on sulfato

DISOCIACION DE BASES .- Son sustancias que al descomponerse en el agua dejan en libertad un metal y Ion oxidrilo (OH-1 ) ejemplo

Na(OH) = Na++ OH- Ion sodio Ion oxidrilo

Ca(OH)2 = Ca+2+OH- Ion calcio Ion oxidrilo

Estados fisicos de la materia

CAMBIOS FISICOS DE LA MATERIA

Solid a liquido = fusin

De liquido a gaseoso = evaporacin

De liquido a solid = solidificacin

De gaseoso a liquido = licuefaccin

De solid a gaseoso = sublevacin

De gaseoso a solid = retrosublemacion

ESTADO SLIDO .-. Se caracteriza por que tiene forma y volumen definido resultan del agrupamiento de partculas, en donde acta las fuerzas de cohesin . Los slidos se clasifican en cristales y amorfos

CRIATALES.- Son aquellos que poseen forma geomtrica fijo ejemplo los cristales de cloruro de sodio , de sulfato cuprico etc. se caracteriza por la isotropa

AMORFOS.- Son cristales slidos que no tienen forma ejemplo el vidrio

CRISTALES IONICOS .- Son sale integradas por cationes y aniones unidos por enlaces inicos se cristalizan en siete sistemas . cbico cloruro (NaCl )

Tetragonal (TiO2) sistema hexagonal (grafito) trigonal (Al2O3) ortorrmbico (FeS2 ) monociclito (As2S3) triciclito (LiAl PO4F)

CRISTALES MOLECULARES.- Son molculas con enlaces covalentes se caracterizan por se blandos voltiles y mas conductores del calor y electricidad .

ESTADO LIQUIDO

Sus molculas se encuentran mas separados que el estado solid se caracterizan por que no tienen forma definida su volumen es variable adopta la forma del recipiente que lo contiene ,existe una equidad entre las fuerzas de cohesin y repulsin o expiacin ejemplo las fuerzas de cohesin en los lquidos son mas dbiles que en los slidos , por esta razn no tiene forma definidas y las fuerzas de cohesin son mas causantes de que la pintura se pega a la pared. O la tinta a un papel o las cremas a la piel

ESTADO GASEOSO

varios sentidos por ejemplo un gas se expande espontneamente hasta Los gases difieren significativamente de los slidos y lquidos en llenar su recipiente en consecuencia, el volumen de un gas es el volumen del recipiente en que se guarda, los gases son muy comprensibles cuando de aplica presin aun gas, su volumen disminuye fcilmente . En cambio en los lquidos y los slidos no se expande para llenar su recipiente en este estado acta la fuerza de cohesin y por lo general no tienen ni volumen ni formas definida

CALOR Y TEMPERATURA

CALOR .-. Es una forma de energa

TEMPERATURA.- Es medida de la intensidad del calorTERMOMETRO :_ Son instrumentos que sirven para medir la temperatura

ESCALA TERMOMETRICAS .- La temperatura de los cuerpos puede medirse mediante el siguiente tipo de escala relativas y absolutas

ESCALA RELATIVAS .- Entre los principales tenemos : cellusivo centgrado (0C) Fahrenheit (0F)

ESCALA ABSOLUTA .- La principal es la kelvin (0K)

FORMULAS

C = K +273

0F =( 1.8X0C) +32 0F= 0KX 0C+32

0C = ( 0F-32) /1,8 5 CONVERSIONES DE TEMPERATURA

La temperatura a la que se funde la sal de mesa es de 1800 C cual es la temperatura en K Y F

Temperatura 0K 0F 0C +273 0F = (1.8X OC) +32

K = 800+270 0F = 1.8X800 +32.

K = 1073 0F =1472

0F= (9X800+32)/55

0F =1472

La temperatura del primero de diciembre en Hawai era 110 F un nuevo record en la vida a que temperatura corresponde en 0C ?

0C= 0F -32 0C = 110 -32 0C = 43.33

1.8 1.8

La temperatura normal del cuerpo humano es 98.6 convertir esta temperatura en C Y= F -32

1.8

C = 98.6-32 K = C +273

1.8 K = 37 + 273

C = 37 K = 310 El hielo hierve a 4 K convertir esta temperatura en C F

C = K -273 F = (1.8XC ) +32

C = 4-273 F = (1.8X 269) +32

C = 269 F = 516.2

En guayaquil esta maana marca 300K Cul seria su correspondencia en C ?

C = K -273 K = C+273

C = 300-273 K = 27+273

C = 27 K = 300

En la sierra el agua hierve aproximadamente 92C establezca su equivalencia en F K

F = 1.8XC+32 K = C +273

F = 1.8X92 +32 K = 92+273

F = 165.6 +32 K = 365

F = 197.6

PRESION ATMOSFERICA

L a presin de un gas es la fuerza ejercida por sus molculas cuando chocan contra las paredes del recipiente que lo contiene primer barmetro fue construido por el evangelista torry selli

Su experimento consista de un vidrio de 100cm sellado `por un extremo lo lleno con mercurio y sumergi invirtiendo en una cubeta que tambin contena mercurio . Al hacer esto repetidas veces observo que el mercurio descenda bajaba hasta cierto nivel la altura de la columna de columna del mercurio era lo mismo al nivel de mar y 0 C la altura del mercurio en el tubo es 76cm o 760 mm esta altura de mercurio es mantenido por la presin que acta sobre la superficie del liquido sobre la cubeta la altura del mercurio depende de la presin de la atmsfera el nivel del barmetro varia continuamente sube a medida que aumenta la presin atmosfrica y baja a medida que disminuye la presin atmosfrica

Las variaciones de la presin atmosfrica son originados por los cambios de altura sobre el nivel de mar y por las modificaciones en el estado del tiempo . En honor a torricelly se le dio el nombre de TORR a la medida de presin que equivale a un mm de mercurio

Estentoscopio

Barmetro

Tenciometro

Termmetro

FACTORES DE CONVERSIN DE UNA ATMOSFERA

EQUIVALENCIAS 1 atm = 760mmhg

1atm = 76 cm

1atm = 1033.22gr/cm2 FACTORES QUE DETERMINAN EL ESTADO GASEOSO

TEMPERATURA .- Al aumentar la temperatura de un liquido este se evapora hasta convertirse en gas

PRESION .- Un liquido se evapora con mayor facilidad mientras hay menor presin atmosfrica

VOLUMEN .- Un mol de4 cualquier gas ocupa 22,4 litro a una atmsfera de presin y ( C ) = OC

CONDICIONES NORMALES DE LOS GASES

Es fundamental para los gases en los cambios que sufren los gases

temperatura normal 0C = 273 K y 0C = 32 oF

Presin normal = 760mmhg = 1 atm

Volumen molar = 22.4 litro

Numero de abogador = 6.023*1023 molculas /mol

Instrumentos

Los dilisis.- son aquellos que llevan un cilindro de gas

- Manmetro.- se emplea en las estaciones de servicio para medir la presin del aire en la neumticas

Barmetro .- mide la presin atmosfrica

Tensiometro.- sirve para medir la presin arterial

POSTULADOS DE LA TEORIA CINETICA MOLECULAR

1.- Los gases esta formados por partculas diminutas

2.- La distancia entre las partculas es gran en comparacin en su tamao. El volumen que ocupa un gas esta formado en su mayor parte por espacios vacos

3.- las partculas del gas ejerce atraccin entre si

4.- las partculas el gas se mueven en lnea recta en todas direcciones chocando frecuentemente entre si con las paredes del recipiente que le contiene

5.- no se pierde ninguna energa por el choque de partculas y con las paredes por que la condicin elstica

6.- La energa cintica promedio de las partculas es igual para todos los gases a la misma temperatura su valor es directamente proporcional a la temperatura K

P1 V1 T1 P2 V2 T2

LEY DE BOYLER MARIOL Conocida tambin com isotrmica su enunciado dice a temperatura constante el volumen de un gas inversamente proporcional a la presin

EXPRESION MATEMATICA

P1/V2 = P2 V1 = P1V1 = V2 P2

1 atm P = 2 atm

En la demostracin grafica nos indica que cuando el volumen aumenta la presin disminuye viceversa si observamos el grafico notamos que partimos de un volumen de 1000ml a una atmsfera cuando cambiamos la presin a 2 atm las molculas de gas se acerca mas entre si y el volumen se reduce a 500 ml cuando aumentamos la presin a 4 atm el volumen se reduce a 250 ml observe que el producto de presin por el volumen es el mismo numero en cada caso lo que comprueba el enunciado de la ley de boiler mariol ejemplo Un gas ocupa 76.8 cm 3 a una presin de 772 mmhg cual ser su volumen en 760 mmhg

V1 = 76.8cm3 V2 = V1P1 /P2

P1 = 772 mmhg V2 = 76.8cm3 772mmhg / 760 mmhg

P2 = 760 mmhg v2 = 72 .01 cm 3

CURIOSIDADES... PARA SABER MS

El fsico britnico James Prescot Joule (1818-1889), de quien toma el nombre el principio de la transformacin de la energa elctrica en calor, dijo que el hombre de ciencia debe ser humilde, diligente, enrgico, paciente y entusiasta.

James Clerk Maxwell (1831-1879), al que muchos consideran el ms grande fsico terico del siglo XIX, unific las leyes de la electricidad y el magnetismo y ha sido comparado con Shakespeare por su gran imaginacin.

Leonardo da Vinci, que vivi en la Italia del siglo XV, escriba sus estudios de mecnica en unos cuadernos en los que anot Ningn efecto ocurre en la naturaleza sin que haya alguna razn. Una vez comprendida la razn ya no se necesita la experiencia. Sin embargo, Leonardo fue ms un increble observador que un gran terico. La Ilustracin europea durante el siglo XVII vio la aparicin y consolidacin de los grandes principios de la ciencia mecnica, en especial despus de la aparicin de los Principia de Newton en 1687. Ya en el siglo XX, el fsico alemn Mach resuma as los logros de Newton : ... descubri la gravitacin universal y complet el enunciado formal de los principios de la mecnica generalmente aceptados hoy da. No se ha enunciado ningn principio esencialmente nuevo desde su tiempo.

Los trabajos sobre la termodinmica durante el siglo XIX permitieron avanzar en los aparatos de refrigeracin, tan tiles en la industria y en los hogares. Un principio sencillo rige el funcionamiento de una nevera: su enfriamiento se produce por la expansin de una gas comprimido con anterioridad.

La sal obtenida en las salinas cristaliza al evaporarse gradualmente el agua de mar. Las salinas, que eran especialmente rentables en las costas mediterrneas, an se encuentran en explotacin en muchos lugares. La sal es un ingrediente imprescindible en la dieta humana por lo que durante muchos siglos su control representaba un gran poder.

El agua hierve a 100 C cuando la presin externa sea la atmosfrica normal. En lo alto de una montaa, donde la presin atmosfrica es menor, el agua hierve a menos grados (si la presin es de 600 mmHg, la temperatura de ebullicin ser de 93 C). En una olla a presin cuyo interior en el interior sea de 1000 mmHg, la temperatura de ebullicin ser de 108 C, por esta razn la coccin de los alimentos en estas ollas es ms rpida.

El cido sulfrico es el ms econmico y se utiliza en la industria para la elaboracin de detergentes, por ejemplo.

La contaminacin debida a los xidos de azufre y de nitrgeno se distribuye en Europa entre los 40 y 60 grados de latitud norte y afecta a las zonas ms industrializadas.

William Thomson, tambin conocido por lord Kelvin, adems de un rico hombre de negocios fue un gran cientfico con un poder de concentracin poco comn. Poda dictar a tres secretarias al mismo tiempo y en las comidas con sus amigos era capaz de sacar una libreta del bolsillo y empezar a trabajar en cualquier idea que se le haba ocurrido, perfectamente concentrado y, evidentemente, bajo el asombro y disgusto del resto de comensales.CINEMTICA, ESTTICA Y DINMICA

Cinemtica

La cinemtica es la parte de la mecnica que estudia el movimiento de los cuerpos sin analizar las causas que lo producen. El problema cinemtico consiste en encontrar la ecuacin del movimiento que sigue un objeto mvil respecto a un sistema de referencia. Esta ecuacin determina la posicin, velocidad y aceleracin del mvil en cualquier instante de tiempo.

Posicin, velocidad y aceleracin

Para poder definir la posicin de un mvil en un instante de tiempo cualquiera es necesario poseer un sistema de referencia a partir del cual se toman las distancias y los ngulos que permiten situarlo en un determinado punto del espacio.

La velocidad es la magnitud fsica que describe el ritmo de variacin de la posicin de un mvil respecto al tiempo. La velocidad puede ser constante o variable en el tiempo; la velocidad puede variar como consecuencia de un cambio en la rapidez o un cambio en su direccin.

La proporcin que presenta el espacio recorrido y el tiempo empleado representa un valor medio de la velocidad, denominado velocidad media, equivalente a considerar que durante el tiempo transcurrido la velocidad se ha mantenido constante. Si se calcula la velocidad media para intervalos de tiempo cada vez ms pequeos alrededor del instante deseado, se observa que los resultados tienden hacia un cierto valor, en general diferente al valor medio, denominado velocidad instantnea o simplemente velocidad en un instante de tiempo del recorrido.

En general, la velocidad de un mvil no es constante en el tiempo; se dice entonces que el movimiento presenta, tanto si la velocidad crece como si disminuye, una aceleracin, magnitud que caracteriza el ritmo de variacin de la velocidad a lo largo del tiempo. La aceleracin est formada por dos componentes: la aceleracin tangencial, que caracteriza el cambio de rapidez, y la aceleracin normal o centrpeta, que caracteriza los cambios en la direccin de la velocidad. Es conveniente distinguir entre aceleracin media y aceleracin instantnea con definiciones semejantes a las de las respectivas velocidades.

Movimiento

Decimos que un objeto se mueve cuando en instantes distintos ocupa posiciones diferentes. En un movimiento se consideran los siguientes elementos: trayectoria, que define el camino que ha seguido el objeto y que por su forma puede ser rectilnea, parablica, circular, etc; desplazamiento, vector que tiene su origen en la posicin inicial y su extremo en la posicin final; y ecuacin del movimiento que permite calcular el punto en que se encuentra el mvil en cada instante de tiempo de su trayectoria.

Cuando la trayectoria de un mvil es una lnea recta se dice que el movimiento es rectilneo; dos casos particulares son: el movimiento rectilneo uniforme que como su nombre indica es un movimiento con una trayectoria en lnea recta y de rapidez constante, y el movimiento rectilneo uniformemente acelerado que al igual que el anterior la trayectoria es recta pero, en este caso, la rapidez no es constante aunque la aceleracin s lo es. El ejemplo ms tpico de movimiento rectilneo uniformemente acelerado es el de cada libre de los cuerpos, que si bien no es exactamente con aceleracin constante, s que lo es con suficiente aproximacin.

Cuando la trayectoria del mvil es una circunferencia se dice que el movimiento es circular. En este caso los puntos del mvil, al girar, no recorren el mismo espacio ni llevan, por tanto, la misma velocidad; la descripcin que permite tratar todos los puntos del mvil de la misma forma y con los mismos valores es la descripcin angular: todos los puntos giran el mismo ngulo respecto al centro de la circunferencia y por tanto tendrn la misma velocidad de rotacin o velocidad angular. El desplazamiento del mvil ser, por tanto, medido por el ngulo girado y la velocidad angular.

El movimiento de los cuerpos es, en general, complejo; para estudiarlos se recurre, en muchas ocasiones, a simplificaciones, la principal de las cuales consiste en considerar el movimiento como el resultado de combinar varios ms sencillos.

Grficas de movimientoLa utilizacin de grficas ayuda a comprender un movimiento; la representacin en un sistema de ejes coordenados de la posicin y la velocidad de un mvil en funcin del tiempo no tiene nada que ver con el dibujo de su trayectoria, pero permite ver la evolucin de la magnitud representada a lo largo del tiempo, esto es, si permanece constante, si aumenta o disminuye y si lo hace de forma regular, si pasa por diversas fases de distintos movimientos y como se comporta el mvil en cada una de esas fases.

Las representaciones grficas, aparte de facilitar informacin sobre como es el movimiento, permiten conocer la posicin y la velocidad del mvil en cualquier instante de tiempo del recorrido. Permite tambin conocer el instante y el lugar en el que se cruzan dos mviles si hacemos la representacin grfica de su movimiento en los mismos ejes y referidos al mismo origen de coordenadas.

Esttica

La esttica, como su nombre indica, es la parte de la mecnica dedicada al estudio de las condiciones para las cuales un objeto se encuentra en equilibrio, o lo que es lo mismo, las condiciones bajo las cuales un cuerpo se encuentra en reposo respecto a un determinado sistema de referencia.

Fuerza

Se acostumbra a relacionar el concepto de fuerza con aquellos procesos relacionados con un esfuerzo muscular o con cualquier aparato mecnico que realice un trabajo; sin embargo existen otros tipos de fuerzas que no tienen una comprensin tan simple.

El concepto fsico de fuerza se relaciona con sus efectos; existen fuerzas debido al contacto entre dos o ms cuerpos, pero tambin existen fuerzas que ejercen entre s las partculas que forman un cuerpo determinado. En cualquier caso todas las fuerzas que puedan describirse tienen un mismo origen en la interaccin que ejercen entre s las partculas elementales que forman los cuerpos y que se agrupan en cuatro clases de fuerzas o interacciones fundamentales.

La primera de estas fuerzas, denominada interaccin gravitatoria, se establece entre los cuerpos debido a su masa: dos cuerpos cualesquiera se atraen de forma proporcional a sus masas gravitatorias. Solo se observan valores significativos de este tipo de interaccin cuando al menos uno de los cuerpos tiene dimensiones astronmicas o si la distancia entre ellos es suficientemente pequea.

La carga elctrica de dos cuerpos origina en estos una atraccin o repulsin al igual que se origina en los imanes segn sea la orientacin de sus polos magnticos. A este tipo de fuerzas se le denomina interaccin electromagntica y solo se evidencia bajo determinadas condiciones en que los cuerpos adquieran una determinada carga o acten como un imn.

Las reacciones que tienen lugar en el interior de los ncleos atmicos y las reacciones que producen desintegraciones de ciertas partculas elementales vienen regidas por la existencia de otras dos interacciones denominadas interaccin nuclear fuerte e interaccin dbil.

Una fuerza slo queda determinada cuando, adems de su intensidad, se indica su direccin, sentido y el punto en el que acta; la fuerza es una magnitud vectorial y se representa por un vector: un segmento orientado con origen en el punto de aplicacin de la fuerza, en la direccin y sentido en que acta sta y con una longitud proporcional a su intensidad.

Condiciones de equilibrio

Decimos que un cuerpo est en equilibrio cuando su estado cinemtico de reposo o de movimiento rectilneo y uniforme no vara. Este estado se consigue cuando sobre un cuerpo no acta ninguna fuerza, bastante improbable pues todos los cuerpos se encuentran al menos bajo la accin de la fuerza de gravedad, o bien cuando la resultante de todas las fuerzas que actan sobre l es nula, lo cual garantiza el equilibrio entre todas las fuerzas que actan.

Esta condicin, al parecer suficiente, no basta para garantizar que un cuerpo se encuentre en un estado esttico; a pesar de que sus fuerzas se equilibren, el cuerpo puede girar por la accin de las fuerzas respecto a un eje que permanece fijo. Aparece aqu una nueva magnitud denominada momento de una fuerza respecto a un eje fijo y se calcula como el producto de la fuerza por la distancia entre el eje de giro y la direccin de la fuerza.

El momento permite determinar el efecto de una fuerza sobre el giro de un cuerpo. La segunda y ltima condicin de equilibrio de un cuerpo se refiere a que la suma de los momentos aplicados a l tiene que ser nula, lo cual garantiza que el cuerpo no gire.

Mquinas simplesEl estudio de las fuerzas permite comprender el funcionamiento de ciertas mquinas sencillas y usuales en la vida cotidiana. Tal es el caso de la palanca, que consta esencialmente de una barra con un punto fijo mediante la cual, al ejercer una fuerza en su extremo, es posible vencer en mejores condiciones una determinada carga; el momento de la fuerza aplicada es debidamente transformado por la mquina.

Otros ejemplos de mquinas simples son los polipastos, formados por varias poleas acopladas, y el plano inclinado, ambas utilizadas para elevar con mayor facilidad cuerpos pesados. En todos los casos, la mquina se limita a transformar una fuerza y no efecta trabajo, solo facilita la realizacin del mismo.

Dinmica

La dinmica es la parte de la mecnica que estudia la relacin entre el movimiento de los cuerpos y las causas que lo producen. La accin de las fuerzas sobre los cuerpos es la causa del movimiento; este concepto ha ido evolucionando de forma paralela al conocimiento de las interacciones.

Leyes de Newton

A principios del siglo XVII, Galileo Galilei dio los primeros pasos hacia la visin actual de la dinmica al demostrar que la cada de los cuerpos es un movimiento acelerado independiente del peso del cuerpo que cae. Aos ms tarde Isaac Newton formulaba tres leyes que describen el movimientos de la totalidad de los cuerpos que podemos observar con nuestros ojos y, adems, el movimiento de los planetas.

La primera ley de la dinmica, conocida como ley de la inercia, fue enunciada de la siguiente manera: si sobre un cuerpo no acta ninguna fuerza o todas las fuerzas que actan sobre l se anulan, el cuerpo mantiene su estado de reposo o de movimiento rectilneo uniforme. nicamente los objetos alejados de los cuerpos celestes, en el vaco interestelar, sin rozamiento con el aire no estn sometidos a la accin de fuerza alguna. Los cuerpos que habitualmente observamos en reposo cumplen con las condiciones de equilibrio esttico entre la fuerza de gravedad producto de su peso y la fuerza que ejerce el cuerpo sobre el cual descansan. Un automvil solo mantiene un movimiento de velocidad constante por una carretera horizontal si la fuerza que desarrolla su motor se compensa con las fuerza de rozamiento del automvil con el aire y el propio rozamiento entre las piezas mviles del motor.

La segunda ley de Newton, ley fundamental de la mecnica, garantiza que la aceleracin adquirida por un cuerpo es proporcional a la resultante de las fuerzas que lo impulsan. La constante de proporcionalidad, denominada masa inercial, es un valor caracterstico de cada cuerpo e indica la oposicin del cuerpo al cambio de su estado inercial. Una misma fuerza producir aceleraciones diferentes sobre cuerpos distintos y su valor ser igual al cociente de la fuerza aplicada dividida por la masa del cuerpo.

La tercera ley de la dinmica, conocida como principio de accin y reaccin es til para identificar algunas fuerzas que no son evidentes; segn esta ley, siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, el segundo ejerce una fuerza de igual intensidad y direccin pero de sentido contrario sobre el primero. Para comprender el estado mecnico de muchos cuerpos es importante tener en cuenta la existencia de estas parejas de fuerzas que actan sobre cuerpos distintos y, por lo tanto, no son fuerzas opuestas ni se anulan entre s.

Impulso mecnico y momento lineal

Otra manera de abordar los problemas dinmicos precisa del establecimiento de nuevas magnitudes. Para un cuerpo de una determinada masa que se mueve a una determinada velocidad, se define la cantidad de movimiento o momento lineal como el producto de la masa por la velocidad del cuerpo. Si se impulsa un cuerpo con una determinada fuerza durante un determinado intervalo de tiempo se le comunica al cuerpo un impulso mecnico definido como el producto de la fuerza por el intervalo de tiempo en el cual ha sido aplicada.

Utilizando estas magnitudes se puede enunciar la leyes de Newton de la manera siguiente; ley de la inercia: el momento lineal de un cuerpo aislado se conserva; segunda ley de Newton: el impulso aplicado a un cuerpo ser igual a la variacin de su momento lineal; principio de accin y reaccin: dos cuerpos aislados son impulsados mutuamente con igual intensidad y en sentido opuesto. La tercera ley es muy til para comprender el retroceso de los fusiles al disparar una bala o el impulso de un cohete a la vez que los gases impulsores escapan en sentido contrario. El cociente entre las masas del cuerpo impulsor y el impulsado define la velocidad que adquiere el cuerpo impulsado para una velocidad determinada del cuerpo impulsor.

Sistemas acelerados

En ciertas ocasiones, puede parecer que las leyes de Newton no se cumplen y ello puede deberse a ciertas particularidades del punto de vista de un observador en concreto. Dos observadores de un mismo suceso, uno de ellos en el andn de una estacin y otro montado en un tren que entra, no observan lo mismo. Si se supone que el tren frena el observador que viaja en el tren notar que una fuerza lo impulsa hacia delante, mientras que para el observador que est en el andn no existe tal fuerza pues su explicacin desde el exterior se reduce al hecho de que cuando el tren frena la masa inercial de los cuerpos que van sobre l tienden a conservar su estado de movimiento rectilneo y uniforme mientras el tren disminuye la velocidad. La fuerza, cuyo sentido ser el opuesto a la aceleracin real, se le denomina fuerza de inercia y permite explicar desde el punto de vista dinmico lo que siente el observador que se encuentra sobre el sistema acelerado. Para movimientos curvilneos, si el tren describe una curva, el viajero se sentir impulsado hacia fuera por una fuerza comnmente denominada centrfuga que solo existe desde su punto de vista; desde el exterior, se observa como el tren le impide al viajero que siga su trayectoria rectilnea para que, en cambio, describa la curva.

Gravitacin Universal

La atraccin gravitatoria es una interaccin que se produce entre todo par de cuerpos, aunque solo resulta apreciable cuando, al menos, unos de ellos tiene dimensiones astronmicas o cuando la distancia entre ellos es del orden de las dimensiones atmicas. La gravitacin universal se dedica a estudiar la interaccin gravitatoria cuando al menos uno de los dos cuerpos es un planeta.

Campo gravitatorio

Todo espacio alrededor de un planeta en que se aprecie la atraccin gravitatoria recibe el nombre de campo gravitatorio. Por su naturaleza, los campos gravitatorios son ilimitados, aunque, a partir de cierta distancia, los efectos que producen son despreciables.

La intensidad de campo gravitatorio en un punto, es la fuerza con que es atrada, en ese punto, una unidad de masa. Como la fuerza de atraccin gravitatoria es proporcional a la masa gravitatoria del cuerpo que es atrado, el peso de un cuerpo en un punto dado del espacio es igual al producto de su masa gravitatoria por la intensidad de campo gravitatorio en ese punto.

La fuerza responsable de la cada libre de los cuerpos es su peso. La segunda ley de Newton garantiza que la fuerza resultante aplicada sobre un cuerpo es igual al producto de la masa inercial del cuerpo por la aceleracin que ste experimenta; en ausencia de resistencia del aire, la fuerza resultante que acta sobre un cuerpo es su propio peso, por lo tanto si tenemos en cuenta uno de los principios fundamentales de la fsica moderna, el cual considera la igualdad entre la masa inercial del un cuerpo y su masa gravitatoria, entonces se puede obtener fcilmente que la aceleracin de cada de un cuerpo es independiente de su masa e igual a la intensidad de campo gravitatorio.

En la cada de los cuerpos hacia la superficie terrestre, interviene, modificando la aceleracin que producira el campo gravitatorio, el movimiento de rotacin del planeta. Un cuerpo caer con una aceleracin mayor en el polo que en el ecuador y existen, adems, pequeas modificaciones locales del valor del campo gravitatorio debidas a las desviaciones de la esfericidad del planeta, a la altura sobre el nivel del mar y a la estructura geolgica del cuerpo.

El punto de un cuerpo en el que se puede considerar aplicada la fuerza del peso es su centro de gravedad. Su posicin depende de la manera en que est distribuida la masa y, en general, estar sobre los elementos de simetra del cuerpo; por esa razn el centro de gravedad de una esfera homognea es su centro geomtrico. La masa total del cuerpo puede considerarse concentrada en el centro de gravedad para todo lo que se refiere a la atraccin gravitatoria.

Ley de gravitacin universal

El carcter de las fuerzas de gravitatorias fue establecido por Newton al tratar de explicar las causas del movimiento de la Luna alrededor de la Tierra. Para producir su movimiento circular (exactamente elptico), es necesaria la existencia de una fuerza centrpeta. Newton consider que dicha fuerza era de la misma naturaleza que la que hace caer los cuerpos hacia la superficie de la Tierra: el peso. La ley de gravitacin universal, establece que la fuerza con que se atraen mutuamente dos cuerpos es directamente proporcional al valor de sus masas e inversamente proporcional a la distancia que separa sus centros de gravedad, todo esto multiplicado por una constante, denominada constante de gravitacin universal cuyo valor fue determinado por Henry Cavendish. El valor de la constante de Cavendish, en el Sistema Internacional 6,67x10-11 Nm2/kg2, da una idea de que las fuerzas gravitatorias slo tendrn valores apreciables cuando al menos una de las dos masas es de enormes proporciones.

Trabajo y Energa Mecnica

Entre las mltiples manifestaciones energticas, la energa mecnica es aquella que est directamente relacionada con la realizacin de un trabajo mecnico. El concepto fsico de trabajo mecnico es ms concreto que el utilizado en el lenguaje cotidiano; en sentido general, el trabajo mecnico cuantifica la transferencia de movimiento a un cuerpo por medio de una fuerza.

Trabajo y potencia

Una fuerza realiza trabajo cuando, aplicada sobre un cuerpo, ste experimenta un desplazamiento en una direccin no perpendicular a la direccin de accin de dicha fuerza. El trabajo de una fuerza es igual al producto de la fuerza por el desplazamiento por el coseno del ngulo que entre ellos forman. Si el ngulo que forma la direccin de la fuerza y el desplazamiento es mayor de 90, entonces el trabajo producido ser negativo; tal es el caso del trabajo realizado por la fuerza de rozamiento.

Cuando sobre un cuerpo actan varias fuerzas, el trabajo total realizado sobre ste es igual a la suma total de los trabajos de cada una de las fuerzas. El trabajo es una forma de energa y como tal su medida tiene unidades de energa, el julio en el sistema internacional.

La rapidez con que se realiza un trabajo est cuantificada a travs de una magnitud denominada potencia que no es ms que el trabajo realizado dividido por el tiempo empleado. Su unidad de medida en el sistema internacional es el vatio.

Energa mecnica

La energa que tiene un cuerpo debido a su movimiento se denomina energa cintica, la cual es proporcional a la masa del cuerpo y al cuadrado de su velocidad. En trminos generales, el trabajo neto realizado sobre un cuerpo es igual a la variacin la energa cintica que ste experimenta.

La energa que pueden poseer los cuerpos a causa de su posicin se denomina energa potencial. Un cuerpo que se encuentre, sin ataduras, a una determinada altura sobre la superficie terrestre experimenta, cuando cae, un aumento en su energa cintica debido al trabajo que sobre l realiza la fuerza de atraccin gravitatoria. El trabajo realizado es proporcional a la altura desde la cual cae el cuerpo.

La energa que tiene un cuerpo a una determinada altura se conoce como energa potencial gravitatoria y es proporcional a la altura a la que se encuentra el cuerpo, a su masa gravitatoria y a la intensidad de campo gravitatorio en el punto en que se encuentre.

A medida que un cuerpo cae experimenta un aumento de su energa cintica y a su vez una disminucin de su energa potencial. Lo contrario sucede si lanzamos un cuerpo hacia arriba: disminuye su energa cintica a la vez que aumenta su energa potencial. Si los efectos del rozamiento del aire no se tienen en cuenta, toda la energa potencial del cuerpo cuando cae es transformada en energa cintica y viceversa cuando el cuerpo es lanzado hacia arriba. En todo el recorrido, la suma de las energas cintica y potencial se mantiene constante.

En general, en ausencia de fuerzas que por su naturaleza absorben energa del sistema, la energa mecnica se conserva. Las fuerzas cuyo trabajo no alterna la energa mecnica, se denominan fuerzas conservativas y el trabajo realizado por dichas fuerzas se le conoce como trabajo de las fuerzas conservativas.

El trabajo de las fuerzas no conservativas es igual a la variacin de la energa mecnica que experimenta un cuerpo. En la realidad, en los procesos no conservativos, aparece otra manifestacin energtica no mecnica: la transferencia de calor entre los cuerpos que forman un sistema o entre el sistema y el entorno.

La cantidad de energa de que dispone un sistema que no intercambia energa con el entorno es siempre constante y puede manifestarse de diversas formas. Si dos cuerpos intercambian energa, uno de ellos recibe la misma cantidad que el otro cede. Todo lo anterior responde al principio de conservacin de la energa que puede enunciarse de la siguiente manera: la energa en un sistema cerrado ni se crea ni se destruye, solo se transforma.

Sistemas cerradosLa primera ley de la termodinmica afirma que la variacin de energa interna total de un sistema cerrado es igual al calor total emitido o absorbido ms el trabajo realizado por o sobre el sistema. La energa transferida mediante el trabajo es recuperable, sin embargo, segn la segunda ley de la termodinmica, la energa transferida mediante el calor no es recuperable. Esto implica que la energa se va transformando mediante distintos procesos fsicos, pero en cada transformacin una parte de esa energa se disipa en forma de calor y se pierde irremediablemente en el sentido de que ya no se puede aprovechar. La energa total de un sistema cerrado (como el universo) se conserva, pero esta energa se va degradando de forma irreversible.

El caso ms paradigmtico de conservacin de energa fue establecido por Einstein, con su ecuacin E = mc2. En ella se recoge que la misma masa es en realidad una forma de energa que puede transformarse en otras variedades. ste es el caso, por ejemplo, de las reacciones nucleares, donde la prdida de masa de los ncleos se convierte en energa calorfica y radiante.

ELCTRICIDAD, MAGNETISMO Y ELECTRNICA

La propiedad de la materia llamada carga elctrica es responsable de ciertos fenmenos llamados electrostticos cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen. La materia neutra est formada por la misma cantidad de carga elctrica positiva y negativa. El fenmeno de induccin electrosttica es aquel que justifica que aparezcan cargas elctricas en los cuerpos situados a su alrededor todo cuerpo cargado.

Comnmente se llama magnetismo a la propiedad de los imanes de atraer el hierro y es un fenmeno conocido desde antiguo. La induccin electromagntica es el fenmeno por el cual se pueden inducir corrientes elctricas en un circuito mediante campos magnticos variables; es la base que sostiene la produccin, distribucin y gran parte del uso a gran escala de la energa elctrica.

Se conoce como electrnica a la parte de la electricidad que estudia la emisin de electrones, su movimiento y su interaccin con los campos elctricos.

El tomo

Las teoras sobre la estructura de los cuerpos oscilaron durante siglos entre la continuidad de Aristteles y el atomismo de Leucipo y Demcrito. El concepto de tomo fue una nocin filosfica sin trascendencia hasta que los estudios realizados en la segunda mitad del siglo XVIII condujeron a la necesidad de admitir que los elementos qumicos estn formados por partculas indivisibles e indestructibles.

Teoras y modelos atmicos

A principios del siglo XIX, John Dalton propuso que cada elemento est formado por tomos iguales y explic que los compuestos se forman al combinarse entre s tomos de varios elementos, los cuales intervienen siempre en la misma proporcin. Dalton public sus teoras en 1808, las cuales, en forma de postulados pueden ser enunciadas como sigue: a) los elementos qumicos estn formados por un conjunto de partculas materiales separadas entre s, divisibles e indestructibles, llamadas tomos; b) los tomos de un mismo elemento son iguales en masa y dems propiedades; c) los tomos de elementos diferentes tienen masas diferentes y no tienen las mismas propiedades; d) los tomos pueden combinarse entre s en proporciones diferentes y sencillas para formar tomos compuestos; e) las agrupaciones de tomos de un compuesto determinado tienen la misma masa y las mismas propiedades.

En los aos siguientes a la publicacin de los postulados de Dalton se difundi y universaliz la teora atmica, a la vez que iba siendo corroborada al aplicarse con xito a los procesos en los que intervena el creciente nmero de elementos que se iban identificando. La periodicidad de las propiedades atmicas permiti establecer ciertas clasificaciones de los elementos que culminaron en la confeccin de la tabla peridica.

A finales del siglo XIX se haban acumulado muchas pruebas a favor de la estructura discontinua de la materia y de la electricidad lo cual permiti imaginar una relacin entre las estructuras de los diversos tomos y facilit la aparicin de diversas propuestas que daban cuenta de su organizacin interna y de su composicin. El primer modelo atmico fue propuesto por J. J. Thomson; consista en una masa positiva en la que estaban incrustados unos corpsculos de carga negativa. Sus estudios con rayos catdicos le permitieron identificar estos corpsculos, a los que denomin electrones, cuya masa era muy pequea frente a la del tomo.

Por otra parte Rutherford, al bombardear una fina lmina de oro con partculas (, demostr en 1911 la existencia de una concentracin de casi toda la masa del tomo en una pequea regin central denominada ncleo. Con el modelo de Rutherford se estableci que alrededor del ncleo, que tena carga elctrica positiva, giraban los electrones, con cargas negativas y valor absoluto igual a la carga del ncleo, como si de un sistema planetario se tratase, ocupando la mayor parte del volumen del tomo.

Estructura del ncleo atmico

La estructura primaria del ncleo de cualquier tomo qued establecida de forma definitiva mediante la consideracin de dos magnitudes: el nmero atmico Z, equivalente al nmero de protones (cargas positivas) en el ncleo y que es idntico para todos los tomos de un mismo elemento; y el nmero de masa A, equivalente a la suma de protones y neutrones y que es en general superior a dos veces el nmero atmico (A>2Z). Los tomos de un mismo elemento pueden tener nmero de masa diferentes, que corresponden a tomos con distintos nmeros de neutrones y que se denominan istopos. Un elemento contiene siempre la misma proporcin de tomos de sus diferentes istopos.

En un tomo elctricamente neutro, el nmero de electrones, distribuidos en la corteza atmica de manera independiente a la masa atmica del ncleo, es igual al nmero atmico, pues su carga se anula con la carga nuclear. La organizacin de los electrones en la corteza determina las propiedades qumicas del elemento, que son las mismas para todos sus istopos.

Rayos X

Cuando los rayos catdicos generados en un tubo de vaco chocan con cualquier obstculo, incluido el vidrio de las paredes del recipiente, aparece una radiacin, los rayos X, descubiertos por Wilhelm Roentgen en 1895. El espectro de las emisiones producidas al bombardear un elemento determinado tiene dos partes bien diferenciadas: una zona continua y los picos que destacan sobre ella, correspondientes a la radiacin caracterstica del elemento usado como diana. Henry Moseley comprob en 1913 como variaban estas radiaciones especficas en funcin de la masa atmica y encontr una cierta concordancia, que se demostr perfectamente cuando se realiz en funcin del nmero atmico, concepto que hasta aquellos momentos no tena inters fsico. La regularidad progresiva de las radiaciones permiti deducir a Moseley la existencia del nmero atmico como magnitud fundamental de los elementos, directamente relacionado con la carga positiva del ncleo.

Electrosttica

La electrosttica estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga elctrica. En general, la carga elctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenmenos electrostticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.

Estructura elctrica de la materia

Las primeras teoras sobre la estructura elctrica de la materia, propuestas por Benjamin Franklin, suponan que la materia que la materia contena fluido elctrico y que, por ejemplo, al frotar dos cuerpos parte del fluido de uno pasa al otro, con lo que el primero queda con electricidad negativa por defecto de fluido y el segundo con electricidad positiva debido al exceso de fluido.

En la actualidad, luego de ser establecida y aceptada la teora atmica, el fenmeno electrosttico se interpreta de manera diferente y concisa: la materia esta formada por tomos, compuestos, a su vez, por partculas elementales con caractersticas elctricas. En el centro del tomo se encuentran los protones (partculas con electricidad positiva) y, a su alrededor, giran los electrones (partculas con electricidad negativa); cuando el nmero de electrones es igual al de protones, el tomo es elctricamente neutro. Una sustancia con todos sus tomos neutros, no manifiesta externamente ninguna propiedad elctrica. Si se frotan dos materiales, uno de ellos arranca algunos electrones de los tomos superficiales del otro; el material que gana electrones adquiere electricidad negativa y el que los pierde, positiva.

La magnitud fsica que cuantifica estos fenmenos electrostticos se denomina carga elctrica. La carga elemental es la del electrn (la del protn tiene el mismo valor y signo opuesto) y todo cuerpo cargado tendr una carga que ser un mltiplo de la carga del electrn. Las unidades usadas de manera habitual para medir la carga de un cuerpo son mltiplos mucho mayores que la carga del electrn; en el sistema internacional de unidades se usa el culombio (C), cuya carga equivale a 6,3x1018 veces la carga del electrn.

Ley de Coulomb y campo elctrico

Los cuerpos cargados manifiestan cierta interaccin entre ellos; dos cuerpos con cargas diferentes se atraen y con cargas iguales se repelen. Puede comprobarse que dos cuerpos se atraen ms cuanto mayores sean sus cargas y cuanto ms cerca se encuentren el uno del otro. Este hecho queda reflejado en la ley establecida por Charles Coulomb, que us una balanza de torsin como la que Cavendish usara pare medir la constante de gravitacin universal. La expresin de la ley de Coulomb tiene una forma similar a la de la gravitacin universal; sin embargo, aqu es la carga elctrica y no la masa la responsable del fenmeno.

La fuerza (atractiva o repulsiva segn los signos respectivos de las cargas) es proporcional al mltiplo de las cargas de los dos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. La constante de proporcionalidad depende de la constante dielctrica del medio en que se encuentran las cargas.

En algunos casos, es til estudiar los fenmenos electrostticos a partir del concepto de campo elctrico, expresin con la que se designa la zona del espacio en la que se manifiestan fuerzas elctricas sobre un cuerpo cargado. La intensidad del campo elctrico en un punto es la fuerza que dicho campo ejerce sobre la unidad de carga elctrica situada en dicho punto. Si conocemos el valor del campo elctrico, E, en un punto; la fuerza, F, que el campo ejercer sobre una carga q ser el producto: F = E(q.

Potencial electrostticoLa energa potencial se define como la energa que tienen los cuerpos sometidos a una fuerza que depende de su posicin en el espacio; aparece as la energa potencial gravitatoria y la energa elstica. Sobre un cuerpo cargado situado en un campo elctrico, acta una fuerza que, si el cuerpo esta libre para moverse, lo desplazar y le comunicar un trabajo. En consecuencia, la energa potencial elctrica que posee un cuerpo depende de su posicin en el campo.

El potencial elctrico de un punto del campo, es la energa que, en dicho punto, tendra la unidad de carga positiva. Si se considera que, fuera del campo, la carga no tiene energa, el potencial elctrico equivale al trabajo necesario para llevar la carga desde el exterior del campo hasta el punto considerado.

La unidad de potencial elctrico en el SI es el voltio (V), equivalente al potencial de un punto tal que se precis realizar un trabajo de 1 J par trasladar hasta l, desde fuera del campo, una carga de +1 C. El potencial elctrico, como el trabajo, es una magnitud escalar y puede ser positivo o negativo.

El trabajo efectuado para trasladar la unidad de carga positiva entre dos puntos equivale a la diferencia de potencial entre ellos.

Electromagnetismo

Con la palabra magnetismo se designa la propiedad que tiene algunos materiales, denominados imanes, de atraer el hierro. Los fenmenos magnticos se conocen desde antiguo; existe constancia del uso de agujas imantadas en la navegacin del siglo XII; William Gilbert explicaba en 1600 que nuestro planeta es un imn permanente cuyo polo norte se encuentra muy cerca del polo norte geogrfico.

Campo magntico

La zona alrededor de un imn, donde se manifiestan fuerzas magnticas sobre una aguja imantada, se denomina campo magntico.

La conexin entre electricidad y magnetismo no se conoci hasta que, en 1819, el fsico dans Hans Christian Oersted puso de manifiesto que una corriente elctrica desviaba de su posicin inicial una aguja imantada colocada en sus proximidades y que, al invertir el sentido de la corriente, la aguja se desviaba en sentido contrario. Los aos siguientes vieron los trabajos de Ampre, Laplace, Biot, Savart, Maxwell, entre otros, que establecieron las leyes fundamentales, agrupadas por Maxwell, en lo que se conoce como electromagnetismo clsico.

El campo magntico creado por una corriente de intensidad I, que circula por un conductor rectilneo e indefinido, en un punto situado a una distancia r del conductor viene dado por la ley de Biot-Savart: B=2kI/r; donde la contante k es igual a (o/4(, siendo (o la permeabilidad magntica del vaco. El valor de la permeabilidad magntica indica el comportamiento de una sustancia sometida a una campo magntico: en aquellas que se comportan como el hierro, denominadas ferromagnticas, la permeabilidad magntica es mucho mayor que (o; en otras sustancias, poco atradas por un imn, denominadas paramagnticas, la permeabilidad magntica es ligeramente superior a (o; tambin existen otras sustancias, denominadas diamagnticas, cuya permeabilidad magntica es inferior a (o.A pesar de que es habitual generar campos magnticos a partir de la corriente que circula por un conductor, fsicamente es interesante individualizar el fenmeno al campo magntico creado por una carga en movimiento (como los electrones en el interior del conductor), cuyo valor ser proporcional a la velocidad de dicha carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. De esta forma, la accin electromagntica de una carga puede ser enunciada de la manera siguiente: una carga elctrica crea un campo elctrico radial y si, adems, se mueve crea un campo magntico de direccin perpendicular a su velocidad.

Fuerzas electromagnticas

Es necesario conocer como acta el campo magntico sobre la corriente elctrica y las cargas en movimiento. Si se hace circular una corriente por un conductor situado entre los polos de un imn, el conductor se mover y el movimiento se invertir si se invierte el sentido de la corriente, con lo que se evidencia que el campo magntico ejerce una fuerza sobre la corriente elctrica. La fuerza que un campo, de intensidad B, ejerce sobre un conductor recto de longitud d colocado en su seno, cuando por l circula una corriente I, viene dada por la ley de Laplace: F=I(d(B(sen(, donde ( es el ngulo entre el conductor y B. Esta fuerza tendr una direccin perpendicular al conductor y tambin al campo magntico.

Si se considera una cualquiera de las cargas que componen la corriente elctrica, se puede encontrar la expresin general aplicable a cualquier carga q que se mueva con una velocidad v por un campo magntico B: F=q(v(B(sen(, donde (, en este caso, es el ngulo entre la direccin de la velocidad y B.

Una corriente por un conductor crea un campo magntico a su alrededor. Si a una distancia de este conductor se encuentra otro por el que tambin circula una corriente, este ltimo sentir la aplicacin de una fuerza creada por el campo magntico del primero y viceversa. Las fuerzas que se ejercen los dos conductores son iguales, proporcionales al producto de las corrientes e inversamente proporcional a la distancia de separacin entre los dos conductores; si las intensidades tienen el mismo sentido las fuerzas sern atractivas y si tienen sentido contrario las fuerzas tendern a separarlos.

Aparatos de medidaUn aparato para medir corrientes se denomina galvanmetro. En un principio, los galvanmetros eran una simple aplicacin del experimento de Oersted: la desviacin de una aguja imantada cuando circula corriente por un conductor permite determinar la intensidad de la misma. Con posterioridad, se construyeron los galvanmetros de imn mvil, en los que la corriente circula por una bobina, en el interior de la cual puede orientarse un imn mvil, cuyos movimientos, que dependen de la corriente, son amplificados por un indicador que seala sobre una escala graduada. Cuando no hay corriente, el imn vuelve a la posicin inicial por gravedad o porque lo impulsa algn muelle.

Basado en este principio, se usa el ampermetro, conectado en serie debido a su casi nula resistencia, para medir la intensidad de corriente que circula por un circuito sin que se alteren sus caractersticas. Para medir tensiones elctricas se utilizan los voltmetros, tambin basados en el principio de funcionamiento de los galvanmetros, pero a diferencia de los ampermetros, la resistencia de ste es muy grande para que, en su conexin en paralelo, no circule una corriente apreciable por l y de esa forma no altere las caractersticas elctricas del circuito al cual es conectado.

Corriente elctrica

En un conductor elctrico los tomos aparecen en forma de iones positivos, puesto que uno o ms de sus electrones respectivos se han liberado del tomo