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Escuela Superior de Ingeniería

QUIMICA III AVANZADA

Química Industrial

“TEORIA CUANTICA Y ESTRUCTURA ATOMICA”

NOMBRE DEL ALUMNO REY DAVID ESPINOZA MARIN

MATRICULA

PERIODO ESCOLAR 5TO SEMESTRE GRUPO 503

NOMBRE DEL DOCENTE I.Q. MARIA FERNANDA BLAS DIAZ

INDICE

2.1 características de la clasificación periódica moderna de los elementos……………..……..03

2.2 Propiedades atómicas y su variación periódica……………………………..…………….…..03

2.2.1 Carga nuclear efectiva…………………………..……………………..……………………….04.

2.2.2 Tamaño atómico………………………………………………………………………………...05

2.2.3 Energía de ionización……………………………………………………………………….….05

2.2.4 Afinidad electrónica………………………………………………………………………………………06

2.2.5 Numero de oxidación……………………………………………………………..…………………..06

2.2.6 Electronegatividad……………………………………………………………..…………….....07

2.3 Impacto económico o ambiental de algunos elementos……………..…………………………..07

2.3.1 Clasificación de los metales de acuerdo a como se encuentran en la naturaleza………07

2.3.2 Clasificación de los metales por su utilidad…………………………………………………08

2.3.3 Elementos de importancia económica, excluyendo a los metales………………………..08

2.3.4 Elementos contaminantes……………………………………………………………………...09

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2.1 CARACTERISTICAS DE LA CLASIFICACION PERIODICA MODERNA DE LOS ELEMENTOS

"Las propiedades periódicas de los elementos y sus compuestos son función periódica de su configuración electrónica externa".

La llamada forma larga. En esta tabla los elementos se representan mediante sus símbolos químicos. Un símbolo químico es una letra o un par de letras que representan a un elemento químico. Cuando se utiliza una sola letra, ésta siempre deberá ser mayúscula y cuando se utiliza un par de letras la primera deberá ser siempre mayúscula y la segunda minúscula.

EJEMPLO. En la tabla periódica actual los elementos se encuentran distribuidos en: Series, Bloques, Grupos y Períodos.

Los elementos químicos dentro de la tabla se dividen en dos series: serie A y serie B.

Serie A: esta serie incluye tanto elementos metálicos como no metálicos, a los cuales se les llama elementos representativos. La configuración electrónica de los elementos que forman parte de la serie A siempre termina en subnivel "s" o "p". Serie B: esta serie incluye únicamente metales a los cuales se les llama elementos o metales de transición interna. La configuración electrónica de estos elementos siempre termina en subnivel "d" o "f".

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Elementos existentes como moléculas diatómicas simples: su radio será la mitad de la distancias entre núcleos de dos átomos de una molécula.

Radio Iónico: Es el radio de los cationes y aniones. Se mide por difracción de rayos X.

El radio iónico afecta propiedades químicas y físicas de los compuestos iónicos.

Un átomo neutro que se convierte en un ion, se espera que cambie su radio, si forma un anión el radio aumenta (por la carga nuclear es constante pero la repulsión resultante aumenta la nube electrónica).

2.2.1 Carga nuclear efectiva.

La carga nuclear efectiva es la carga positiva neta experimentada por un electrón en

un átomo poli electrónico. El término "efectiva" se usa porque el efecto pantalla de los electrones

más cercanos al núcleo evita que los electrones en orbitales superiores experimenten la

carga nuclear completa. Es posible determinar la fuerza de la carga nuclear observando el número

de oxidación del átomo.

En un átomo con un electrón, el electrón experimenta toda la carga del núcleo positivo. En este

caso, la carga nuclear efectiva puede ser calculada usando la ley de Coulomb.

Sin embargo, en un átomo con muchos electrones, los electrones externos son, simultáneamente,

atraídos al núcleo debido a su carga positiva, y repelidos por los electrones cargados

negativamente. La carga nuclear efectiva en un electrón de este tipo de átomo está dada por la

siguiente ecuación:

Donde

Z es el número atómico, y define tanto el número de protones en el núcleo como el total de

electrones de un átomo.

S es la constante de pantalla, depende del número de electrones entre el núcleo y el electrón

considerado, y también en qué tipo de orbital se encuentran los electrones que restan carga

nuclear. No contribuyen los electrones exteriores al nivel energético considerado, pero sí el resto

de los vecinos del mismo nivel.

S puede determinarse mediante la aplicación sistemática de varios conjuntos de reglas, el método

más simple es conocido como las reglas de Slater (en honor a John C. Slater).

Nota: Zeff también suele ser representado como "Z* ". La idea de la carga nuclear efectiva es muy

útil para entender cómo se modifican a lo largo de la T.P. los alcances de los orbitales atómicos,

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las variaciones de las energías de ionización , afinidades electrónicas y la electronegatividad, en

general, para entender las propiedades periódicas.

2.2.2 Tamaño atómico.

El tamaño atómico o radio atómico es una propiedad periódica de los elementos, que es la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos iguales. En la tabla periódica a mayor periodo mayor tamaño atómico, y disminuye entre mas electrones de valencia tenga el elemento, es decir; para abajo aumenta y para la izquierda disminuye.El neutrón es una partícula sin carga neta, presente e nel núcleo atómico prácticamente todos los átomos. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un ión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.

Tamaño atómico es la medida del radio de un átomo. Es la mitad de la distancia entre dos núcleos de átomos iguales.

El radio atómico aumenta en la tabla periódica de arriba hacia abajo y de derecha a izquierda.

El átomo de mayor radio atómico es el Cesio, y el de menor radio atómico es el Helio.

2.2.3 Energía de ionización

La energía de ionización, potencial de ionización o EI es la energía necesaria para separar un electrón en su estado fundamental de un átomo o de una molécula. La reacción puede expresarse de la siguiente forma:

Energía De Ionización

La energía de ionización, potencial de ionización o EI es la energía necesaria para separar un electrón en su estado fundamental de un átomo o de una molécula. La reacción puede expresarse de la siguiente forma:

Siendo los átomos en estado gaseoso de un determinado elemento químico; , la energía de ionización y un electrón.

Esta energía corresponde a la primera ionización. El segundo potencial de ionización representa la energía precisa para sustraer el segundo electrón; este segundo potencial de

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ionización es siempre mayor que el primero, pues el volumen de un ion positivo es menor que el del átomo y la fuerza electrostática atractiva que soporta este segundo electrón es mayor en el ion positivo que en el átomo, ya que se conserva la misma carga nuclear.

2.2.4 Afinidad electrónica

La afinidad electrónica de un elemento (AE), puede definirse como: La cantidad de energía que se absorbe cuando se añade un electrón a un átomo gaseoso aislado para formar un ión de carga 1- La convención es asignar un valor positivo cuando se absorbe energía y un valor negativo cuando se libera y caso todos los elementos no tienen afinidad por un electrón adicional, por tanto, su afinidad electrónica es igual a cero.

La afinidad electrónica de los elementos He y Cloro puede representarse como: He(g) + e- x He- (g) AE = 0 kj/mol Cl(g) + e- → Cl- (g) + 349 kj AE = -349 kj/mol La primera ecuación nos dice que el Helio no admitirá un electrón. La segunda ecuación nos dice que cuando una mol de átomo de cloro gaseoso gana un electrón para formar iones cloruro gaseoso, se libera (exotérmico) 349 kj de energía.

La afinidad electrónica comprende la adición de un electrón a un átomo gaseoso neutro. Así como el proceso por el cual un átomo neutro X gana un electrón.

Los elementos con afinidad electrónica muy negativa gana electrones con facilidad formando iones negativos (aniones). La afinidad electrónica es un término preciso y cuantitativo como la energía de ionización, pero es difícil medirla.

2.2.5 Numero de oxidación

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El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado. El número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos.

Algunos autores consideran también la existencia de estados de oxidación fraccionarios. sin embargo, este concepto adolece de inconsistencias: si se le asigna un estado de oxidación a un átomo de +1/2, ¿está cediendo medio electrón, partículas no susceptibles de dividirse.

2.2.6 Electronegatividad

La electronegatividad es una medida de la fuerza de atracción que ejerce un átomo sobre los electrones de otro en un enlace covalente.

La electronegatividad es la tendencia o capacidad de un átomo, en una molécula, para atraer hacia sí los electrones. Ni las definiciones cuantitativas ni las escalas de electronegatividad se basan en la distribución electrónica, sino en propiedades que se supone reflejan la electronegatividad.

La electronegatividad de un elemento depende de su estado de oxidación y, por lo tanto, no es una propiedad atómica invariable.

2.3 impacto económico o ambiental de algunos elementos

Los metales de las tierras raras tienen gran afinidad por los elementos no metálicos; por ejemplo, hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, azufre, fósforo y halogenuros. Cantidades considerables de las mezclas de metales raros se reducen a metales, como el "misch metal", y estas aleaciones se utilizan en la industria metalúrgica. Las aleaciones de cerio y las mezclas de tierras raras se emplean en la manufactura de piedras de encendedor.

Las tierras raras se utilizan también en la industria del petróleo como catalizador. Granates de itrio y aluminio (YAG) se emplean en el comercio de joyería como diamantes artificiales

2.3.1 Clasificación de los metales de acuerdo a como se encuentran en la naturaleza

La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza combinados químicamente forma de minerales. Un mineral es una sustancia natural con una composición química característica, que varía sólo dentro de ciertos límites. Un depósito mineral cuya concentración es adecuada para extraer un metal específico, se conoce como mena. En la siguiente tabla se agrupan los principales tipos de minerales además también podemos observar una clasificación de los tipos de minerales además también podemos observar una clasificación de los metales basados en

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sus minerales. Además de los minerales encontrados en la corteza terrestre, el agua de mar es una rica fuente de algunos iones metálicos.

2.3.2 Clasificación de los metales por su utilidad

COBRE: Aplicaciones. -Tiene muy poca aplicación en la construcción debido a su costo. Su mayor uso es en la mecánica debido a sus propiedades químicas, eléctricas y térmicas. Se emplea en electricidad en la obtención de bobinados pararrayos y cables. Las principales formas comerciales son en tubos y alambres de diferentes diámetros y espesores.

ALEACIONES DE COBRE: Las dos principales aleaciones que forma el cobre son: Bronce: Es una aleación de cobre y estaño donde el cobre se encuentra en una proporción de 75 a 80%. Tiene color amarillo y resistente a los agentes atmosféricos y a los esfuerzos mecánicos. Se utiliza en la fabricación de armas, medallas, campanas y estatuas. En la construcción se emplea en grifos, tubos y uniones.

LATÓN: Es una aleación de cobre y cinc. El cinc debe de estar en proporción menor de 45%, porque en proporción mayor el latón disminuye sus propiedades mecánicas. Tiene color amarillo y es resistente a la oxidación.

No es atacada por el agua salada, razón por la cual se usa en la marina. Se emplea en ornamentación en la fabricación de tubos, en soldadura y en fabricación de alambres.

ZINC: Aplicación. -Tiene buena resistencia mecánica, por lo que se podría emplear en construcción como elemento resistente. Sin embargo, su mayor uso esta como elemento protector su aplicación más típica en al construcción es el revestimiento de techos. También se emplea en el revestimiento del hierro y de la madera.

PLOMO: Aplicación. -el plomo es el metal de mayor uso, pero en la construcción su empleo es limitado debido a su poca resistencia. Se utiliza en la fabricación de fusibles.

Eléctricos y tubos. En el comercio se encuentra bajo diferentes formas. Sus principales son lingotes, placas, alambres, tubos y balas.

ALUMINIO: Aplicaciones. -Se emplea por sus buenas propiedades eléctricas en la fabricación de alambres destinadas a construcción eléctrica. El aluminio también se emplea en forma de plancha, en el recubrimiento de techos.

ESTAÑO: Aplicación. -En construcción el estaño se usa en el descubrimiento de objetos metálicos, principalmente en las plancha de hierro para formar la hojalata. También se utiliza en soldaduras y en formas de tubos, aunque estos resultan de alto costo.

2.3.3 Elementos de importancia económica, excluyendo a los metales

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Los elementos constituyen un gran sustento económico en el mundo, ya que estos son los que se usan para el desarrollo en los avances de un país brindando muchas aportaciones en diversos campos tales como: la mecánica, metalurgia, joyería, electricidad, bonos, tecnología entre otras cosas. Pero sin duda los mayores aporta dotes son los combustibles y comburentes ya que estos contienen un gran valor en el mercado de países potencia.

Hidrogeno (H)

Los principales uso del hidrogeno son:

a) para la producción de amoniaco (N3H) por el proceso (Haber). b) En la producción del ácido clorhídrico al combinarse con cloro, en la síntesis del alcohol metilito (CH3OH) al combinar con monóxido de carbono. c) Refinación de petróleo. d) Hidrogenode aceite.

Boro (B) Este no metal se utiliza como fertilizante foliar y edáfico.

Nitrógeno (N) La mayor parte del nitrógeno se encuentra en el aire de la atmósfera y se usa para fabricar amoniaco al combinarse con el hidrogeno en su forma líquida, el nitrógeno se utiliza como congelante.

Oxigeno (O) Este elemento también se encuentra en el aire de la atmósfera y es muy importante en la vida del ser humano ya que el depende de su respiración. También se utiliza ampliamente en la industria y también se utiliza en la soldadura autógena o acetilénica.

Flúor (F) Los usos de los fluoruros principalmente el fluoruro de sodio se utiliza en la fluoración del agua potable y en las pastas dentales para prevenir las caries.

Cloro (Cl) Se utiliza para la elaboración de plástico disolvente, pesticidas, producto farmacéutico, refrigerante y colorante. También se utiliza en la desinfección y para blanquear textiles.

Bromo (Br) Los compuestos orgánicos que contienen bromo se utilizan como intermediarios en las síntesis industriales de colorantes. Los bromuros inorgánicos se utilizan como medicina en el blanqueo de tejidos y en fotografías bromuro de plata.

Yodo: Sus compuestos no se usan tan extensamente como las de otros halógenos del grupo 7ª y sus principales usos: productos farmacéuticos, pinturas, para fotografía en su forma de yoduro de plata y también como desinfectantes.

2.3.4 Elementos contaminantes

Poliuretano: el poliuretano es materia prima para la confección industrial de componentes plásticos.....entiéndase como: Vasos, Botes, Bolsas, Pajitas, Sillas, Mesas, Etc. se obtiene mediante condensación de poli oles combinados con polis cianatos. Se subdivide en dos grandes grupos, termoestables y termoplásticos. Es un elemento contaminante.

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PVC: Entre sus características están su alto contenido en halógenos. Es dúctil y tenaz; presenta estabilidad dimensional y resistencia ambiental. Además, es reciclable por varios métodos. Al utilizar aditivos tales como estabilizantes, plastificantes entre otros, el PVC puede transformarse en un material rígido o flexible, característica que le permite ser usado en un gran número de aplicaciones. Es un elemento contaminante.

Aluminio: Es un metal ligero, es de color blanco brillante, con buenas propiedades ópticas y un alto poder de reflexión de radiaciones luminosas y térmicas. Abundante en la naturaleza. Es el tercer elemento más común en la corteza terrestre, tras el oxígeno y el silicio. Su producción metalúrgica a partir de minerales es muy costosa y requiere gran cantidad de energía eléctrica. Material fácil y barato de reciclar. Muy maleable, permite la producción de láminas muy delgadas.

Plástico: Los plásticos son sustancias formadas por macromoléculas orgánicas llamadas polímeros. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.

Baterías: las baterías contienen metales pesados y compuestos químicos, muchos de ellos perjudiciales para el medio ambiente. Es muy importante no tirarlas a la basura (en la mayoría de los países eso no está permitido), y llevarlas a un centro de reciclado. Actualmente, la mayoría de los proveedores y tiendas especializadas también se hacen cargo de las baterías gastadas.

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