Unidad Nº1 "La Quimica "


La Química es parte de la Ciencia que estudia la obtención, las propiedades y la transformación de las Sustancias Puras y los sistemas que ellas forman.

La Ciencia es el conocimiento obtenido a través del llamado método científico.

El método científico es un modo natural, ordenado, racional y sistemático de obtener el conocimiento. Este modo comienza con la observación de un fenómeno, continúa con la formulación de hipótesis que intentan explicar lo observado, prosigue con los experimentos que permiten confirmar y descartar las hipótesis. Como resultado de las actividades descritas se obtienen conocimientos particulares que se expresan mediante las leyes científicas . Una visión más general de un tema sostenida por varias leyes se denomina teoría.


Modelo Estructural Molecular de las Sustancias Puras

1 .- Un cierto tipo de partículas, llamadas moléculas, invisibles y que poseen cualidades que veremos a continuación, nos permiten comprender el concepto de Sustancia Pura.

2.- Una Sustancia Pura es un conjunto de moléculas idénticas, de igual tamaño, masa, y forma.

Ejemplos:

Podemos así también inferir una definición de molécula: La menor porción material en que se puede presentar una Sustancia Pura.





FILTRACIÓN SIMPLE

FILTRACION CON SUCCIÓN O DE VACÍO

DECANTACION

CENTRIFUGACIÓN

SUBLIMACIÓN

DISOLUCIÓN

TAMIZACIÓN


Sistemas homogeneos.-


TECNICAS DE SEPARACIÓN DE SUSTANCIAS PURAS DESDE SISTEMAS HOMOGENEOS

DESTILACIÓN



EXTRACCIÓN POR SOLVENTE

El soluto es extraído del solvente original por un solvente extractor, inmiscuible con el primero, y que disuelve mejor al soluto

CRISTALIZACIÓN

CONCEPTO PREVIO DE SOLUBILIDAD

La Solubilidad es la mayor cantidad de soluto, que en forma estable, se puede disolver en una determinada cantidad de solvente a una temperatura y presión dadas. Cuando la solución tiene disuelto la cantidad de soluto que corresponde a la solubilidad se dice que la solución está saturada

La Solubilidad de los sólidos en líquidos por lo general aumenta cuando aumenta la Temperatura.

En la cristalización se lleva a la solución a la condición de saturación a una temperatura alta, luego se deja enfriar lentamente y como la solubilidad es menor a menores temperaturas se forman cristales.

Los cristales se forman a partir de pequeños "nucleos de cristalización" ( formados por siembra de pequeños cristales, aristas de vidrio de los vasos o bien espontáneamente). Mientras menor cantidad de nucleos de cristalización se formen, mejores y mayores cristales se obtienen. Mientras más grande sea el cristal formado , la sustancia es más pura o menos contaminada con impurezas.

CROMATOGRAFÍA

Las diferentes Sustancias Puras de una mezcla se pueden separar por Cromatografía. Una muestra ( mezcla de moléculas coloreadas azul y rojo en el siguiente gráfico) se siembra en un soporte fijo o estacionario. El flujo de una fase movil arrastra de diferente manera ( separa ) los distintos tipos de moléculas.

Las moléculas son retenidas por la fase estacionaria mediante fuerzas de retención y al mismo tiempo son arrastradas por la fase movil mediante fuerzas de arrastre. La intensidad de estas fuerzas ( de naturaleza eléctrica ) son propias de cada sustancia. Si una sustancia es pobremente retenida pero fuertemente arrastrada tendrá un bajo tiempo de elución en cambio otra que es fuertemente retenida y pobremente arrastrada demorará mucho en cruzar la fase estacionaria y tendrá un tiempo de elución elevado.

El tiempo de elución para una determinada sustancia es constante para una fase estacionaria, fase movil, flujo y largo de columna determinados y es por lo tanto un factor de identificación de las sustancias.

Cromatografía líquida de capa fina.

Fué la primera en desarrollarse, las diferentes sustancias separadas eran reconocidas mediante reactivos que daban coloraciones particulares. De allí el nombre del método ( Chromos = Color ). Tiene utilidad de reconocimiento de diferentes Sustancias

Cromatografía líquida en columna

Usada con fines preparativos ( separar cantidades significativas de diferentes sustancias). La fase movil (líquido) desciende por gravedad. Es común detectar el descenso de las sustancias alumbrando el sistema con luz UV (ultravioleta)

Registro de Cromatografía de Gases

La fase estacionaria rellena un serpentín. Se hace fluir un gas como fase móvil en forma constante a presión constante. Se mide el tiempo de elución de la fase móvil y con el se comparan los tiempos de elución de las diferentes sustancias. Las sustancias son detectadas por métodos acoplados a sistemas electrónicos. Estos identifican y cuantifican los componentes del sistema mediante los correspondientes registros.


EL CAMBIO QUÍMICO Y LAS LEYES FUNDAMENTALES

Sabemos que una Sustancia Pura es un sistema formado por un tipo de moléculas características para esa Sustancia, es decir de tamaño, masa y forma bien definidas. Cuándo las Sustancias Puras reciben energía mayor que la necesaria para que acontezcan los cambios físicos sus moléculas se modifican, variando el tamaño, la masa y la forma, es decir se transforman en moléculas o Sustancia Puras distintas de las iniciales. En estos casos ha ocurrido un Cambio Químico o Reacción Química.

Cambio Químico
Sustancia (s) Pura (s) Inicial (es) ------> Sustancia (s) Pura (s) Final (es)

Molécula (s) Inicial (es) ------> Molécula (s) Final (es)

Reaccionante (s) ------> Producto (s)


Ley de la Conservación de la Materia (Lavoisier)

En un cambio químico la masa de los reaccionantes es igual a la masa de los productos.

Ley de las Proporciones Definidas ( Proust)

La proporción en que los elementos se combinan para formar compuestos es definida o constante no importando la procedencia del compuesto.

Ejemplo El sulfuro de plomo es un compuesto (negro) formado por los elementos plomo ( plomo) en 86,4% y azufre ( amarillo) en 13,6 %. Esto significa que por cada 100 g. de sulfuro de plomo 86,4 g. corresponden a plomo y 13,6 g. a azufre.

Así, si colocamos en un crisol para hacer reaccionar y calentamos:

0,864 g de plomo y 0,136 g de azufre se formará 1 g. de sulfuro de plomo.



Ley de las proporciones Múltiples (Dalton)

Los pesos de un elemento que se combinan con una cantidad fija de un segundo elemento cuando se forman dos o más compuestos están en relación de números enteros.

Ejemplo: Peso de hidrógeno combinado con 1 g de nitrógeno en amoníaco 3

________________________________________________ = _______

Peso de hidrógeno combinado con 1 g de nitrógeno en hidrazina 2

La ley y su implicancia a nivel molecular

Esta vez el concepto " porción definida de un elemento" se refuerza fuertemente y conduce al concepto definido de atomo.


MODELO ATÓMICO

Las leyes fundamentales recién estudiadas demuestran que las moléculas a su vez están formadas por otras partículas aún más pequeñas. Estas nuevas partículas se denominan átomos y deben poseer las siguientes cualidades:

1.- Los átomos son partículas, que mediante fuerzas denominadas enlace químico, se unen para formar las moléculas.

2.- Cada elemento tiene un átomo característico, es decir , de tamaño y masa determinados. Existen tantos tipos de átomos como de elementos. ( Los Elementos son aquellas Sustancias que mediante Símbolos se presentan en el Sistema Periódico)

3.- Si los átomos se presentan solitarios, o bien unidos del mismo tipo, se trata de moléculas de un Elemento.

Si los átomos se presentan unidos, de distinto tipo, se trata de molécula de un Compuesto.

4.- Un Cambio Químico es un reordenamiento de átomos.



NOMENCLATURA QUIMICA Y EJEMPLOS

Un átomo de un Elemento se representa por su Símbolo

Un átomo de cobre se representa por su Cu

Un átomo de oxígeno se representa por O

Un átomo de hidrógeno se representa por H

Una molécula de una Sustancia Pura se representa por su Fórmula

Una molécula de Oxido de Cobre (I) se representa por Cu2O

El número de átomos del elemento se indica con un subíndice después del Símbolo y se llama Atomicidad.

Un reordenamiento de atomos de un cambio Químico se representa por su Ecuación

Un reordenamiento de atomos de la formación del hidróxido de cobre (I) se representa por

Cu2O + H2O = 2 Cu OH

El número de partículas idénticas se indica delante de la fórmula con el Coeficiente Estequiométrico

Algunas características de agrupación de los átomos al formar moléculas se indican usando paréntesis.

CuO2H2 Cu(OH)2


LEY DE VOLUMENES DE COMBINACIÓN DE GASES ( Gay Lussac)

Los volumenes de gases de Reaccionantes y Productos, medidos en iguales condiciones de Presión y Temperatura, están en relación de números enteros.

¿Porqué esa relación de volumenes? ¿Cuál es la fórmula de las moléculas de esas sustancias?

HIPOTESIS O PRINCIPIO DE AVOGADRO

Amadeus Avogadro En volumenes iguales, de cualquier gas, medidos en iguales

condiciones de P y T existe igual número de moléculas.

La Presión que ejercen las moléculas al chocar con las paredes del recipiente depende:

1) de la magnitud de los Impactos = masa x velocidad

(relacionable con la Energía Cinética = 1/2 masa x velocidad 2 y proporcional a la temperatura)

2) del número de Impactos ( proporcional al número de moléculas)

Avogadro razona:

Si las temperaturas son iguales, las magnitudes de los impactos son iguales (m v = m’v’, la molécula liviana se mueve rápido y la pesada se mueve lento) y si las presiones son iguales, el número de Impactos ( número de moléculas) son iguales.

Aplicando el Principio de Avogadro recién enunciado a lo observado por Gay Lussac según los ejemplos ya entregados se concluye que los volumenes de reaccionantes y productos observados se explican mediante las siguientes proposiciones de reordenamientos:

2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O

N 2 + 3 H 2 = 2 NH 3

H 2 + Cl 2 = 2 H Cl

La Hipótesis de Avogadro no sólo explica los experimentos de Gay Lussac y permite conocer la fórmula de las moléculas de gases simples, sino que permite, pesando volumenes iguales de diferentes gases medidos en iguales condiciones de P y T donde hay igual número de átomos, establecer la primera relación de masas de los diferentes átomos.

Primeras escalas de Pesos Atómicos o Pesos relativos.

Estos pesos permitieron las relaciones de la Ley de las Proporciones Recíprocas, que junto a otras reglas, permitieron conocer la masa relativa de otros átomos como los de elementos metálicos.

Avogadro, cuando presentó su hipótesis en 1811, era un joven desconocido y su aporte no fue reconocido sino hasta el 1858 cuando la fuerza de lo verdadero se impuso. Medio siglo de masiva dependencia intelectual y carencia de espíritu crítico, situación incomprensible e inaceptable entre quienes se supone hacen la Ciencia.

ESTUDIO DE LOS ATOMOS

La materia y la Electricidad

Diferentes experimentos demuestran la existencia de dos tipos de electricidad, se les denomina la positiva y la negativa. Si dos cuerpos poseen igual tipo de carga se repelen en tanto que si tienen cargas de distinto signo se atraen.

En sus experimentos de electrólisis, Faraday determinó la proporcionalidad entre la cantidad de sustancias transformadas y la cantidad de electricidad empleada. Surge la noción que la corriente eléctrica es un flujo de partículas que se les llamó electrones.

Thompson demuestra experimentalmente, con el tubo de rayos catódicos la existencia de los electrones.
Tubo de rayos catódicos

Los electrones resultan ser partículas de carga eléctrica negativa cuya razón:

Carga

_________________ = 1,76 . 10 8 (Coulomb / gramo)

Masa





Millikan determina la carga eléctrica del electrón en su clásico experimento de la gota de aceite.



Experimento de la gota de aceite de Millikan

Así la carga del electrón se establece en 1,6 . 10 -19 coulomb y su masa en 9,1. 10 –28 gramos.



LAS PARTICULAS INTRATOMICAS FUNDAMENTALES

Rutherford, bombardea una lámina de oro, con rayos a ( partículas "pesadas", cargadas positivamente)



Experimento de Rutherford



Dispersión de los rayos a por lámina de oro

Rutherford concluye que la lámina de oro es prácticamente vacía, o mejor, el átomo de oro concentra toda su masa en un núcleo de carga positiva de volumen muy pequeño en relación al volumen atómico total.

Comprende la presencia en el núcleo del átomo, de los protones, partículas cargadas positivamente y de masa mayor que la del electrón y que ya habían sido detectadas con el tubo de Thompson. También se comprende la presencia en el nucleo de los neutrones, partículas de igual masa que el protón pero sin carga eléctrica.

El nucleo, por la presencia de los protones, tiene carga positiva y por esta razón atrae los electrones (cargas negativas) que giran a su alrededor en órbitas semejantes, en una primera aproximación a las órbitas planetarias del sistema solar.

LA VISION ATOMICA DE RUTHERFORD



NOMENCLATURA PARA SISTEMAS ATOMICOS Y SUS MODIFICACIONES.



NUMERO MÁSICO CARGA ELÉCTRICA O ESTADO DE OXIDACIÓN A CARGA

SÍMBOLO S

NÚMERO ATÓMICO ATOMICIDAD Z X



DEFINICIONES

NÚMERO ATÓMICO = NÚMERO DE PROTONES = Z

NÚMERO MÁSICO = NÚMERO DE PROTONES + NÚMERO DE NEUTRONES = A

CARGA ELECTRICA = NÚMERO DE PROTONES - NÚMERO DE ELECTRONES



7 0 7 +1

Li = Li + e-

3 3

ión positivo





7 +1 7 -2

Li + 3 e- = Li

3 3

ión negativo





7 0 4 0

Li = He + 2 n 0 + p+ + e-

3 2



Ión : Atomo o grupo de atomohttp://www.blogger.com/post-create.g?blogID=8810408610269926879#s cargados eléctricamente.