Antología Quimica

OBJETIVO GENERAL DEL CURSO:

Adquirir los conocimientos básicos sobre la estructura de los compuestos químicos orgánicos e inorgánicos, así como su nomenclatura, propiedades físicas, reactividad e impactos económico y ambiental.

OBJETIVO DE LA ANTOLOGIA:

Se ha intentado presentar el estudio de la química de forma sencilla y atractiva para el alumno, con la finalidad de que crezca su interés por el estudio de esta ciencia. Este manual ofrece descripciones claras y sencillas de temas de química, como son: plantear y utilizar factores de conversión para resolver problemas, escribir fórmulas y ecuaciones químicas de manera correcta, usar la tabla periódica como una herramienta para predecir propiedades y reacciones de las sustancias químicas; cómo ocurren los enlaces entre los átomos, además ayuda al estudiante a evaluar su aprendizaje con los ejercicios propuestos al final de cada unidad.

INTRODUCCIÓN:

La química es la rama de la ciencia que estudia las características y composición de todos los materiales, y de los cambios que éstos pueden sufrir. Cada sustancia química tiene características específicas. Cuando ocurre un cambio químico, las sustancias que se producen son muy distintas de los materiales iniciales. La química no sólo influye en nuestra vida en todo momento, sino que además afecta a la sociedad entera. Con la química se hace posible la alta tecnología de hoy en día, desde los chips de computadora hasta los cristales líquidos y las fibras ópticas. La química ofrece materiales nuevos que visten, abrigan y divierten, como los materiales aislantes, los tableros solares, etc. La química es fundamental para prácticamente todo lo que la sociedad produce o consume. Los químicos que se emplean en las industrias de todo tipo, trabajan para hacer más eficientes los procesos de manufactura, en términos de materiales y de energía. Prácticamente todas las industrias o negocios que hacen o venden un producto tienen que ver con sustancias químicas y, por tanto, con la química.

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En este manual primero se comprende la estructura electrónica general de los átomos, se prosigue con el estudio de otras propiedades relacionadas con la tabla periódica, y de los enlaces que mantienen unidos a los átomos o iones en los compuestos químicos, se continúa con la clasificación principal de los compuestos químicos inorgánicos, analizando su nomenclatura química. Uno de los temas más importantes, es el estudio de las reacciones químicas y de la notación simbólica que se emplea para escribir ecuaciones químicas, igual los cálculos con cantidades químicas son fundamentales en este curso.

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CONTENIDO

UNIDAD I

1.1

Química. …………………………………………………………………………….

1.2

Materia. …………………………………………………………………………......

1.3

Estados físicos de la materia. …………………………………………………….....

1.4

Propiedades de la materia.………………………………………………………......

1.5

Cambios de la materia……………………………………………………………….

1.6

Energía……………………………………………………………………………….

1.7

De la física clásica a la teoría cuántica………………………………………………

1.8

Teoría cuántica de Max Planck………………………………………………………

1.9

Efecto fotoeléctrico…………………………………………………………………..

1.10Teoría de Bohr del átomo de Hidrógeno……………………………………………

1.11 La naturaleza dual del electrón…………………………………………………….

1.12 Mecánica cuántica………………………………………………………………….

1.13 Configuraciones electrónicas………………………………………………………

UNIDAD I

TEORÍA CUÁNTICA

Y

ESTRUCTURA ATÓMICA

OBJETIVO EDUCACIONAL.

Relacionará y utilizará las bases de la química moderna en su aplicación para el conocimiento de la estructura atómica.

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1.1 QUÍMICA:

Ciencia que se encarga del estudio de la materia, la energía y sus transformaciones.

DIVISIÓN DE LA QUÍMICA:

Química general. Esta parte de la química trata los principios teóricos fundamentales, como son teorías, reglas, leyes, etc., relativos a la composición y comportamiento de la materia y la energía.

Química descriptiva. Es la rama de la química que se encarga del estudio de las características y propiedades de las sustancias, su composición, la forma en que éstas reaccionan con otras, así como los métodos de obtención.

La química descriptiva a su vez se divide en dos grandes ramas:

Química inorgánica. Se encarga prácticamente del estudio de todos los elementos de la tabla periódica, así como también de los diferentes compuestos que resultan de la combinación de los mismos. Dentro de los elementos de origen mineral existen algunos de gran importancia industrial, como son los metales, debido a sus características de dureza, conducción de electricidad y calor.

Química orgánica. También conocida como química del carbono, esta rama estudia al carbono y los diferentes compuestos que forma. Existen compuestos del carbono esenciales para la vida, como las proteínas, las grasas, los carbohidratos, etc., y otros importantes para el desarrollo de las diferentes actividades del hombre y la industria, como son los derivados del petróleo, polímeros, colorantes, etc.

Química analítica. Se aboca al análisis de las sustancias para determinar cuáles son sus componentes y en qué proporción se encuentran, se subdivide en:

Química cualitativa. Identifica mediante métodos analíticos cuáles elementos están presentes en un compuesto.

Química cuantitativa. Indica en qué cantidades están presentes los elementos en un compuesto.

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1.2 MATERIA. Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene masa y requiere energía para un cambio o transformación.

Composición de la materia. La materia se clasifica en sustancias puras y mezclas.

MATERIA

SUSTANCIAS PURAS

MEZCLAS

ELEMENTOS

COMPUESTO

HOMOGENEAS

HETEROGENEAS

Figura no. 1 La Materia

Sustancias puras. La composición es fija o estable, pues están formadas por átomos de un mismo elemento o por la combinación de átomos de diferentes elementos en proporciones definidas y constantes formando compuestos. Los elementos son sustancias simples que no pueden descomponerse por métodos químicos ordinarios en algo más sencillo. Los compuestos son la unión química de dos o más elementos en porciones definidas y constantes, combinándose de tal manera que ya no es posible identificar a los elementos por sus propiedades originales e individuales y sólo mediante una acción química se pueden separar.

Mezclas. Son el resultado de la unión física de dos o más sustancias, ya sean elementos o compuestos, que al unirse conservan sus propiedades individuales. La composición de las mezclas es variable y sus componentes se pueden separar por medios físicos o mecánicos. Las mezclas se clasifican en homogéneas y heterogéneas. Mezclas homogéneas, también conocida como soluciones, sus componentes están distribuidos uniformemente. Mezclas heterogéneas, su composición no es uniforme, presentando dos o más fases, las cuales se pueden observar a simple vista.

1.3 ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA.

Sólido. Las partículas que lo forman se encuentran ordenadas espacialmente, ocupando posiciones fijas, dando lugar a una estructura interna cristalina, debido a que las fuerzas intermoleculares son muy fuertes.

Las partículas pueden ser: moléculas, átomos o iones.

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Si las partículas son átomos, los mismos están unidos por enlaces covalentes que son muy fuertes, pero los átomos deben mantener una posición fija, sino el enlace se rompe. Estos sólidos son muy duros, pero frágiles, y presentan punto de fusión y ebullición elevados, como el diamante

Si las partículas son moléculas, las mismas se encuentran unidas entre si por las fuerzas de Van der Waals, que son débiles. Estos sólidos son blandos, y presentan puntos de fusión y ebullición bajos, como el azúcar.

Si las partículas son iones:

• puede tratarse de metales: iones positivos rodeados de electrones, que son buenos conductores de la corriente eléctrica, duros y presentan puntos de fusión y ebullición altos, como por ejemplo cobre, oro, plata.

• puede tratarse de compuestos iónicos: debido a la fuerte atracción electrostática entre los iones opuestos, son sólidos duros, pero frágiles y no conducen la corriente eléctrica. Cuando se encuentran en solución diluida, dicha solución conduce la corriente eléctrica.

Líquido. Adoptan la forma del recipiente que los contiene. El volumen no varía. Son incompresibles. En un líquido las fuerzas intermoleculares de atracción y repulsión se encuentran igualadas.

Forma y volumen. Si pasamos 250 cm3 de un líquido, cualquiera que este sea, de un vaso a un jarro, tomará la forma del jarro, pero ocupará el mismo volumen.

Presión. Todos los líquidos son incompresibles.

Fuerzas intermoleculares. Cada molécula se encuentra

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