Sustancias Inorganicas

SUSTANCIAS INORGANICAS

INGENIERIA AMBIENTAL

QUIMICA INORGANICA

2012

TEORÍA ATÓMICA DE DALTON

En 1803, el químico ingles John Dalton (1766-1844) propuso su teoría atómica, como explicación de una serie de leyes experimentales sobre la reacción química que los químicos conocían en aquella época.

En su teoría, Dalton suponía la existencia de partículas mínimas e indivisibles de materia, para las que mantuvo el nombre que les habían dado los antiguos griegos, “átomo”.

La explicación que la teoría de Dalton proporciono de los conocimientos experimentales de los químicos, no probaba que esta teoría fuera necesariamente cierta. Por otra parte, el tamaño de los átomos es tan pequeño que era imposible verlos y obtener alguna evidencia directa de que existían realmente.

A pesar de ello, muchos otros experimentos aportaron pruebas de la existencia de los átomos y permitieron ir conociendo sus propiedades. Su existencia real acabo siendo aceptada por todos los químicos.

Postulados básicos

La teoría atómica que propuso Dalton consta de cuatro postulados básicos:

1. Los átomos de los elementos son las partículas básicas de la materia. Son indivisibles y no pueden ser creados ni destruidos.

2. Los átomos de un elemento determinado son idénticos, poseen un mismo peso y tienen las mismas propiedades químicas.

3. Los átomos de los diferentes elementos químicos se combinan entre si, en relación de números sencillos, para forma moléculas compuestas.

4. Los átomos de los elementos pueden combinarse entre si, en mas de una proporción entera sencilla, para formar mas de un compuesto.

Explicación:

Según la teoría de Dalton, un elemento como el hidrogeno, por ejemplo, esta formado por pequeñas partículas, idénticas entre si y con un peso determinado. Lo mismo puede decirse del oxigeno o de cualquier elemento químico.

Para cada elemento, los átomos tendrían un peso diferente y unas propiedades químicas, es decir, una capacidad de combinarse con otros elementos distintos.

En un compuesto químico como el agua, la partícula más pequeña que podríamos obtener y que continuara siendo agua, seria la molécula de agua. Cada molécula de agua esta formada por la unión entre un átomo de oxigeno y dos de hidrogeno. Esta unión entre los átomos que forman la molécula, es lo que diferencia al compuesto de una simple mezcla de elementos.

La reacción química de separación del agua en sus elementos consistirá, entonces, en la ruptura de las uniones que existen entre los átomos que forman la molécula de agua. La reacción contraria, la formación de agua a partir de hidrogeno y oxigeno, consistirá en cabio en la creación de estas uniones.

De esta manera, los átomos de los elementos químicos son como los ladrillos o las piezas de un enorme “juego de construcciones”, con las que se forman moléculas, unidas mínimas e los diferentes compuestos químicos. Las uniones entre estas piezas, las uniones entre los átomos, se denominan enlaces químicos. Las reacciones químicas consisten entonces en la creación o la ruptura de estos enlaces entre átomos.

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MATERIA

La ley de la conservación de la materia establece que en un proceso (físico o químico) la masa total permanece constante.

La ley se puede expresar sencillamente como:

m = cte. (m = masa)

O bien: ∆m = 0

Esto implica que cuando hay desaparición de substancia (procesos químicos) debe hacer formación o generación de otras substancias cuya masa sea equivalente a la de las substancias desaparecidas. Esta ley fue establecida y comprobada experimentalmente por Lavoisier (1734-1794) y ha tenido una gran aplicación en los procesos industriales.

Para poder hacer aplicación prácticas de este concepto es necesario contemplarlo en un marco de referencia que consiste, fundamentalmente, en delimitar un sistema en donde ocurre un proceso en un tiempo dado.

La ley de la conservación de la masa es la base de muchos cálculos químicos. Podemos calcular la masa de un producto que se prepara a partir de una masa dada de reactivo (material inicial), o la masa de reactivo que es preciso usar para obtener una cierta masa de producto. Esta ley no tiene solo un interés académico, pues afirma que no podemos crear materiales nuevos si alternamos la forma en que los átomos están combinados.

LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS

Alrededor del año 1800, el químico francés Josep Louis Proust (1754-1826) analizo con gran precisión muestras de distinto tamaño y procedencia del compuesto carbonato de cobre. Independientemente de su tamaño y origen, observo que la relación de la masa de los elementos Cu:C:O en el compuesto carbonato de cobre era siempre 5:1:4. La aportación crucial de los trabajos de Proust fue que pudo demostrar que las proporciones de las masa de los elementos presentes en un compuesto es la misma, tanto si el compuesto se encuentra en la naturaleza como si este se prepara por métodos químicos en le laboratorio. Además, estudio otros muchos compuestos y en todos observo el mismo hecho, circunstancia que le llevo a establecer lo que hoy conocemos como ley de las proporciones definidas o ley de composición constante: todas las muestras de un compuesto dado tienen siempre los mismos elementos en una proporción constante de sus masas.

El cloruro sódico o sal común es un compuesto formado por los elementos sodio y cloro; su contenido en peso de cada elemento es 39% de sodio y 61% de cloro. La relación de las masas de estos elementos en el compuesto es siempre 39:61, bien se trate de una cantidad tan grande como una tonelada, una cucharada, o la pequeña cantidad de cloruro sódico que podemos coger entre los dedos.

ISÓTOPOS

No todos los átomos de un mismo elemento tienen la misma masa atómica. Estas distintas clases de átomos se conocen con el nombre de isotopos. Tienen el mismo número de protones –y de ahí el mismo número atómico- pero distinto número de neutrones. Por ejemplo, la forma mas común del hidrogeno, con un protón, tiene una masa atómica de 1 y se simboliza como 1H, o simplemente H. el deuterio, 2H, es un isotopo del hidrogeno cuyo núcleo contiene un protón y un neutrón de ahí que su Masa atómica sea de 2. El tritio, 3H, el tercer isotopo del hidrogeno, tiene un protón y dos neutrones, con una masa atómica resultante 3. Como la mayoría (pero no todos) de estos isotopos menos comunes, el tritio es radiactivo, lo que supone que su núcleo es inestable y emite energía al convertirse en formas más estables. Tanto el deuterio como el tritio tienen propiedades químicas similares a las del isotopo mas común del hidrogeno (1H), y cualquiera de ellos puede sustituirlo en las reacciones químicas. De todos modos, si uno de estos átomos gana un protón, junto con dos neutrones, entonces el hidrogeno se convierte en helio. Ahora pasa a tener un numero atómico 2 y una masa atómica de 4. La fusión de núcleos de hidrogeno (protones) para formar helio es la fuente de energía del Sol así como de la terrible fuerza destructiva de la bomba de hidrogeno.

Muchos isotopos de la naturaleza son radiactivos. Todos los elementos mas pesados –con átomos de 84 o mas protones en su núcleo- son inestables y, por tanto, radiactivos. Todos los isotopos radiactivos emiten partículas nucleares en proporción al número de átomos presente; se dice que experimentan una “desintegración” radiactiva mientras se convierten en otro elemento. La velocidad de desintegración se mide en términos de vida media: la vida media de un isotopo radiactivo se define como el tiempo necesario para que la mitad de los átomos de una muestra se conviertan en otro isotopo o en un elemento estable. Debido a que la vida media de un elemento es constante, es posible calcular la fracción que se desintegrara de un determinado isotopo en un periodo de tiempo dado.

MOL

Una mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, u otras partículas) como el numero de átomos contenidos exactamente en 12g del isotopo de carbono-12.

Mediante experimentos, los científicos han determinado que este número es 6.0221421 x 1023.Este número es conocido como NUMERO DE AVOGADRO. Esto en honor al científico Amadeo Avogadro, ya que contribuyo a restablecer la teoría atómica de la materia y logro expresarla cuantitativamente.

UMA

La unidad de masa atómica es una masa exactamente igual a la unidad de un doceavo de la masa de un átomo de carbono -12. El carbono -12 es el isotopo que tiene seis protones y seis neutrones. Al fijar la masa del carbono 12 como 12 uma se tiene el átomo que se utiliza como referencia para medir la masa atómica de los demás elementos.

Por ejemplo si la masa de un átomo de carbono-12 es exactamente 12 uma la masa atómica del hidrogeno debe ser 0.084 x 12.00 uma, 1.008 uma.

NUMERO DE AVOGADRO

De la definición de la ley de Avogadro y del volumen molar de los gases se deduce que en dicho volumen habrá, en todos los gases el mismo número de moléculas. Este número, N, se denomina número de Avogadro. Fue determinado experimentalmente por diversos métodos, con resultados coincidentes.

Es importante resaltar

...