Quimica Primera Unidad

Unidad Temas Subtemas

1 Teoría Cuántica y Estructura Atómica 1.1 El átomo y sus partículas subatómicas.

1.1.1 Rayos Catódicos y Rayos anódicos

1.1.2 Radioactividad

1.2 Base experimental de la teoría cuántica.

1.2.1 Teoría ondulatoria de la luz

1.2.2 Radiación del cuerpo negro y teoría de Planck.

1.2.3 Efecto fotoeléctrico.

1.2.4 Espectros de emisión y series espectrales.

1.3 Teoría atómica de Bohr.

1.3.1 Teoría atómica de Bohr-Sommerfeld.

1.4 Teoría cuántica.

1.4.1 Principio de dualidad. Postulado de De Broglie.

1.4.2 Principio de incertidumbre de Heissemberg.

1.4.3 Ecuación de onda de Schrödinger.

1.4.3.1 Significado físico de la función de onda 2.

1.4.3.2 Números cuánticos y orbitales atómicos

1.5 Distribución electrónica en sistemas polielectrónicos.

1.5.1 Principio de Aufbau o de construcción.

1.5.2 Principio de exclusión de Pauli.

1.5.3 Principio de máxima multiplicidad de Hund.

1.5.4 Configuración electrónica de los elementos y su ubicación en la clasificación periódica.

1.5.5 Principios de Radioactividad

1.6 Aplicaciones tecnológicas de la emisión electrónica de los átomos. (Ver sugerencias didácticas)

2 Los Elementos Químicos y su Clasificación 2.1 Características de la clasificación periódica moderna de los elementos.

2.1.1 Tabla periódica larga y Tabla cuántica.

2.2 Propiedades atómicas y su variación periódica.

2.2.1 Carga nuclear efectiva.

2.2.2 Radio atómico, radio covalente, radio iónico.

2.2.3 Energía de ionización.

2.2.4 Afinidad electrónica.

2.2.5 Número de oxidación.

2.2.6 Electronegatividad.

2.3 Aplicación: Impacto económico o ambiental de algunos elementos.

2.3.1 Abundancia de los elementos en la naturaleza.

2.3.2 Elementos de importancia económica.

2.3.3 Elementos contaminantes.

3 Enlace Químico 3.1 Introducción.

3.1.1 Concepto de enlace químico.

3.1.2 Clasificación de los enlaces químicos.

3.1.3 Aplicaciones y limitaciones de la Regla del Octeto.

3.2 Enlace Covalente.

3.2.1 Teorías para explicar el enlace covalente y sus alcances.

3.2.1.1 Teorías del Enlace de Valencia.

3.2.1.2 Hibridación y Geometría molecular.

3.2.1.3 Teoría del Orbital Molecular.

3.3 Enlace iónico.

3.3.1 Formación y propiedades de los compuestos iónicos.

3.3.2 Redes cristalinas.

3.3.2.1 Estructura.

3.3.2.2 Energía reticular.

3.4 Enlace metálico.

3.4.1 Teoría de las bandas. Teoría para explicar el enlace y propiedades (conductividad) de un arreglo infinito de átomos de un elemento en un cristal.

3.4.2 Clasificación de los sólidos en base a su conductividad eléctrica: aislante, conductor, semiconductor.

3.5 Fuerzas intermoleculares y su influencia en las propiedades físicas.

3.5.1 Van der Waals.

3.5.2 Dipolo-dipolo.

3.5.3 Puente de hidrógeno.

3.5.4 Electrostáticas.

Aplicaciones:

4 Los Compuestos Químicos 4.1 Clasificación y Nomenclatura de los Compuestos Inorgánicos.

4.1.1 Óxidos

4.1.2 Hidróxidos

4.1.3 Hidruros

4.1.4 Ácidos

4.1.5 Sales

4.2 Reacciones químicas de los compuestos inorgánicos de:

4.2.1 combinación.

4.2.2 descomposición.

4.2.3 sustitución (Simple y doble)

4.2.4 neutralización.

4.2.5 óxido-reducción.

4.3 Impacto económico y ambiental de los compuestos químicos orgánicos e inorgánicos.

4.3.1 Aplicaciones de las reacciones químicas en procesos industriales, de control de contaminación ambiental, etc.)

5 Estequimetría 5.1 Conceptos de estequiometría

5.1.1 Conceptos de elemento, compuestos y mezclas.

5.1.2 Número de Avogadro, átomo-gramo, mol-gramo, volumen-gramo-molecular.

5.1.3 Leyes estequiométricas.

5.2 Balanceo de reacciones químicas método oxido reducción , ion-electrón

5.3 Cálculos estequiométricos con reacciones químicas

5.3.1 Reacción oxido reducción en electroquímica

5.3.2 Fuerza electromotriz (fem) en una celda electroquímica

5.3.3 Calculo de la fem y potenciales de oxido reducción

5.3.4 Electro deposito (calculo de electro deposito)

5.3.5 Aplicaciones de electroquímica en electrónica.

1.1.El átomo y sus partículas subatómicas.

1.1.1.Rayos Catódicos y Rayos anódicos

Corriente de electrones emitidos desde el electrodo negativo (el cátodo) de un tubo en vacío. Los rayos catódicos fueron observados por vez primera a mediados del siglo XIX. Ciertos avances tecnológicos hicieron posible entonces realizar experimentos de descargas eléctricas utilizando tubos de vidrio, en cuyo interior se habían electrodos metálicos en un alto vacío. Durante dichos experimentos se observó la aparición de un resplandor verdoso en la pared opuesta al electrodo negativo, que Faraday había bautizado como cátodo. El alemán Eugen Goldstein sugirió que la radiación verdosa era debida a ciertos rayos que emanaban del cátodo, por lo que los denominó rayos catódicos.

Muy pronto se puso de manifiesto que los rayos catódicos no eran una forma de radiación electromagnética. Crookes demostró que los rayos estaban compuestos por partículas dotadas de carga eléctrica, ya que podían ser desviados por un imán, y poco después Joseph J. Thomson demostró que una carga eléctrica tenía el mismo efecto. Sus experimentos demostraron finalmente que los rayos catódicos estaban compuestos por partículas de masa muy pequeña cargadas negativamente, que fueron bautizadas como electrones.

1.2. Base experimental de la teoría cuántica.

1.2.1. Teoría ondulatoria de la luz

Huygens, en la misma época, propone que la luz es una onda basándose en las observaciones siguientes:

• La masa de los cuerpos que emiten luz no cambia.

• La propagación rectilínea y la reflexión se pueden explicar ondulatoriamente

• La refracción es un fenómeno típico de las ondas.

No obstante quedaban cosas sin explicar:

• No se encontraba una explicación para la propagación de la luz en el vacío, ya que se pensaba que todas las ondas necesitaban un medio material para propagarse.

• No se habían observado en la luz los fenómenos de interferencia y de difracción que ya se conocían para las ondas.

1.2.2. Radiación del cuerpo negro y teoría de Planck.

Propiedades de la superficie de un cuerpo

Sobre la superficie de un cuerpo incide constantemente energía radiante, tanto desde el interior como desde el exterior, la que incide desde el exterior procede de los objetos que rodean al cuerpo. Cuando la energía radiante incide sobre la superficie una parte se refleja y la otra parte se transmite.

Consideremos la energía radiante que incide desde el exterior sobre la superficie del cuerpo. Si la superficie es lisa y pulimentada, como la de un espejo, la mayor parte de la energía incidente se refleja, el resto atraviesa la superficie del cuerpo y es absorbido por sus átomos o moléculas.

Si r es la proporción de energía radiante que se refleja, y a la proporción que se absorbe, se debe de cumplir que r+a=1.

La misma proporción r de la energía radiante que incide desde el interior se refleja hacia dentro, y se transmite la proporción a=1-r que se propaga hacia afuera y se denomina por tanto, energía radiante emitida por la superficie.

En la figura, se muestra el comportamiento de la superficie de un cuerpo que refleja una pequeña parte de la energía incidente. Las anchuras de las distintas bandas corresponden a cantidades relativas de energía radiante incidente, reflejada y transmitida a través de la superficie.

Comparando ambas figuras, vemos que un buen absorbedor de radiación es un buen emisor, y un mal absorbedor es un mal emisor. También podemos decir, que un buen reflector es un mal emisor, y un mal reflector es un buen emisor.

Una aplicación práctica está en los termos utilizados para mantener la temperatura de los líquidos como el café. Un termo tiene dobles paredes de vidrio, habiéndose vaciado de aire el espacio entre dichas paredes para evitar las pérdidas por conducción y convección. Para reducir las pérdidas por radiación, se cubren las paredes con una lámina de plata que es altamente reflectante y por tanto, mal emisor y mal absorbedor de radiación.

El cuerpo negro

La superficie de un cuerpo negro es un caso límite, en el que toda la energía incidente desde el exterior es absorbida, y toda la energía incidente desde el interior es emitida.

No existe en la naturaleza un cuerpo negro, incluso el negro de humo refleja el 1% de la energía incidente.

Sin embargo, un cuerpo negro se puede sustituir con gran aproximación por una cavidad con una pequeña abertura. La energía radiante incidente a través de la abertura, es absorbida por las paredes en múltiples reflexiones y solamente una mínima proporción escapa (se refleja) a través de la abertura. Podemos por tanto decir, que toda la energía incidente es absorbida.

La radiación del cuerpo negro

Consideremos una cavidad cuyas paredes están a

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