Trabajo Final Quimica

ESTRUCTURA ATÓMICA Y MOLECULAR

EVOLUCIÓN DE LOS MODELOS ATÓMICOS EN EL TIEMPO.

• Cada sustancia del Universo está formada por partículas llamadas átomos.

• Los átomos son tan pequeños que no es posible fotografiarlos. (Un punto de la línea trazada en tu carpeta puede tener dos mil millones de átomos)

• Para representarlos se enunciaron teorías acerca de su estructura.

TEORÍA DE DALTON (1808-1810)

• Crea una importante teoría atómica.

• En 1803 formula la ley de las proporciones múltiples, Ley de Dalton, que resume las leyes cuantitativas de la química (ley de la conservación de la masa, Lavoisier y ley de las proporciones definidas, Proust.)

Para Dalton los átomos eran esferas macizas y el planteaba que “los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos”

TEORÍA DE THOMSON (1898-1904)

• Plantea la existencia de partículas cargadas positivamente (protones) y partñiculas cargadas negativamente (electrones) en el átomo.

• Los electrones pueden extraerse de los átomos no así las cargas positivas.

• Calcula la relación entre la carga y la masa de los electrones.

Para Thomson la mayoría de la masa del átomo estaba asociada con la carga positiva y los electrones (que tienen poca masa) estaban incrustados y distribuidos uniformemente en dicha masa. Algo como como una sandía con sus semillas incrustadas (electrones)

MODELO DE RUTHERFORD. (1911)

• Plantea la existencia del núcleo, con un tamaño muy pequeño en comparación con el resto del átomo. El núcleo es como una pelota de golf en una cancha de futbol , o tal vez más (100.000 veces menor) .

• Los electrones se mueven alrededor del núcleo a gran velocidad como los planetas alrededor del sol. (corteza)

• Casi toda la masa está concentrada en el núcleo

MODELO DE BOHR. (1913)

• Bohr utiliza la Mecánica Cuántica para describir su modelo atómico.

• Los electrones giran alrededor del núcleo de hidrógeno en órbitas circulares y restringidas.

• El momento angular de un electrón en una órbita está cuantizado. (números cuánticos)

• Cuando los electrones cambian de órbitas, emiten o absorben energía en forma de fotones.

Números cuánticos

n: número cuántico principal

l: número cuántico del momento angular orbital

m: número cuántico magnético

s: número cuántico del spin electrónico.

Valores permitidos

para n: números enteros 1, 2, 3,.

para l: números enteros desde 0 hasta (n-1)

para m: todos los números enteros entre +l y -l incluido el 0

para s: sólo los números fraccionarios -1/2 y +1/2

MODELO MECANICO CUANTICO. ECUACIÓN DE ONDA DE Schrödinger. (1926)

• Describe el movimiento de un electrón mediante una ecuación de onda (y ) en tres dimensiones (x,y,z).

• Solo se puede describir la probabilidad de encontrar un electrón en el espacio en una nube de probabilidad (densidad electrónica) y2

• El electrón ya no está limitado a una órbita (Bohr). Se mueve en tres dimensiones en una nube de probabilidad que tiene una forma en el espacio (Orbital).

Si n = 4, son posibles cuatro tipos de orbitales diferentes: 4s, 4p (3 orb.), 4d (5 orb.), 4f (7 orb.)

De tipo s (para l = 0):

De tipo p (para l = 1):

De tipo d (para l = 2):

De tipo f (para l = 3) de los que habrá siete diferentes según indican los siete valores posibles (+3, +2, +1, 0 -1, -2, -3) del número cuántico m, que podrán albergar un total de catorce electrones:

TEORÍA DE LA HIBRIDACIÓN DE ORBITALES.

Esta teoría supone que los orbitales atómicos pueden mezclarse entre sí para dar orbitales híbridos degenerados de mayor energía que son una mezcla de las características de los orbitales atómicos (O.A.) puros. Por ejemplo:

sp significa que se combina un orbital s con un p

sp2 significa que se combina un orbital s con dos p

sp3 significa que se combina un orbital s con tres p

Cristalinos y amorfos

Todos los materiales sólidos pueden clasificarse de acuerdo a su estructura molecular en cristalinos y amorfos.

En los sólidos cristalinos, las moléculas se encuentran ordenadas en las tres dimensiones. Esto es lo que se llama ordenamiento periódico y lo pueden tener los sólidos cristalinos constituidos por moléculas pequeñas. En el caso de los polímeros, las cadenas son muy largas y fácilmente se enmarañan y a demás, en el estado fundido se mueven en un medio muy viscoso, así que no puede esperarse en ellos un orden tan perfecto, pero de todas maneras, algunos polímeros exhiben ordenamiento parcial en regiones llamadas cristalitos.

Una sola macromolécula no cabrá en uno de esos cristalitos, así que se dobla sobre ella misma y a demás puede extenderse a lo largo de varios cristalitos.

Se distinguen regiones de dos clases: las cristalinas, en la que las cadenas dobladas varias veces en zigzag están alineadas formando las agrupaciones llamadas cristalitos; y otras regiones amorfas, en la que las cadenas se enmarañan en un completo desorden.

La proporción o porcentaje de zonas cristalinas puede ser muy alta, como en el polietileno, en el nylon y en la celulosa.

En esos casos puede considerarse que el material contiene una sola fase, que es cristalina, aunque con muchos defectos.

En otros polímeros, como el PVC, el grado de cristalinidad es mucho menor y es más razonable considerarlo como sistemas de dos fases, una ordenada, cristalina, embebida en una matriz amorfa.

Finalmente hay otros polímeros totalmente amorfos, como es el caso del poliestireno atáctico.

El grado de cristalinidad de los polímeros, que por su estructura regular y por la flexibilidad de sus cadenas tienen mayor tendencia a cristalizar, depende de las condiciones de la cristalización. Si el polímero cristaliza a partir del material fundido, habrá más imperfecciones porque las cadenas se enredan y el medio es muy viscoso, lo cual dificulta el ordenamiento de ellas. En cambio, si el polímero cristaliza de una solución diluida, es posible obtener cristales aislados, con estructuras bien definidas como en el caso del polietileno, de donde se distinguen las llamadas lamelas formada por cadenas dobladas muchas veces sobre sí mismas.

En estos casos, si la solución contiene menos de 0,1 % de polímero, la posibilidad de que una misma cadena quede incorporada a varios cristales se reduce o se elimina.

La cristalización a partir del polímero fundido conduce a la situación descripta anteriormente, en la que se tendrán dos fases: cristalina y amorfa, con algunas cadenas participando en varios cristalitos, actuando como moléculas conectoras. También es frecuente que los cristalitos mismos se agrupen radicalmente a partir de un punto de nucleación y crezcan en él en forma radical, formando esferulitos.

Un enfriamiento muy rápido puede reducir considerablemente el grado de cristalinidad.

Los cristalitos también pueden agruparse de otras maneras, generando fibrillas; la formación de fibrillas en lugar de esferulitos, dependerá de factores tales como la flexibilidad de la cadena y las interacciones entre ellas, el peso molecular del polímero, la velocidad del enfriamiento y en muchos casos del tipo de esfuerzo del cual se somete al material durante el procesamiento.

Los cristales fibrilares pueden producirse en los procesos de inyección o de extrusión, o durante el proceso de estirado de algunos materiales que se emplean en la industria textil (nylon y poliésteres).

DIFUSIÓN EN SÓLIDOS

La difusión puede ser definida como el mecanismo por el cual la materia es transportada por la materia. Los átomos de gases, líquidos y sólidos están en constante movimiento y se desplazan en el espacio tras un período de tiempo. En los gases, el movimiento de los átomos es relativamente veloz, tal efecto se puede apreciar por el rápido avance de los olores desprendidos al cocinar o el de las partículas de humo. En los líquidos, los átomos poseen un movimiento más lento, esto se pone en evidencia en el movimiento de las tintas que se disuelven en agua líquida. El transporte de masa en líquidos y sólidos se origina generalmente debido a una combinación de convección (movilización de fluido) y difusión. En los sólidos, estos movimientos atómicos quedan restringidos (no existe convección), debido a los enlaces que mantienen los átomos en las posiciones de equilibrio, por lo cual el único mecanismo de transporte de masa es la difusión. Sin embargo las vibraciones térmicas que tienen lugar en sólidos permiten que algunos átomos se muevan. La difusión de éstos en metales y aleaciones es particularmente importante si consideramos el hecho de que la mayor parte de las reacciones en estado sólido llevan consigo movimientos atómicos; como ejemplo se pueden citar la formación de núcleos

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