conceptos basicos de quimica

Conceptos Básicos

Química:

Rama de la ciencia que estudia las características y composición de todos los materiales, de los cambioes que éstos pueden sufrir, así como las leyes que rigen dichos cambios

Cambio Físico: Es cuando un cuerpo cambia su forma exterior, pero su composición interna es la misma:

• Congelamiento del agua

• Romper un vidrio

• Destilar petróleo

• Mezclar agua y arena

Cambio Químico: Es cuando cambia la estructura interna de una sustancia, por lo que se crea otra sustancia diferente, generalmente debido a una combustión:

• Quemar una hoja

• Colorear una camisa

• Fermentar una fruta

• Fotosíntesis

Ciencia: Conocimiento organizado que se ha reunido por medio del método científico

Compuesto: Sustancias puras formadas por uno o más elementos combinados en proporciones fijas

Difusión: Es la propiedad de los gases de mezclarse fácilmente entre ellos

Elemento: Sustancias fundamentales con las que se constituyen todas las cosas materiales. Están formados por átomos

Energía: Capacidad para realizar un trabajo o transferir calor

Energía Cinética: Es la energía de un cuerpo en movimiento = ½ mv2

Energía Potencial: Energía almacenada que posee un cuerpo por su composición química o por su posición

Estados de Agregación: Forma en la que encontramos a un cuerpo.

E. Sólido: Tiene forma y volumen definidos. Sus moléculas están muy juntas

E. Líquido: Volumen definido. Adopta la forma del recipiente. Fluyen facilmente

E. Gaseoso: No poseen forma ni volumen definido. Sus moléculas están separadas

Etapas evolutivas:

· Periodo Antiguo: Las primeras grandes civilizaciones aprendieron a combinar sustancias para obtener otras, como el vidrio y colorantes. Consideraban los 4 elementos como la base de todo (Agua, Tierra, Aire, Fuego)

· Alquimia: Los científicos se dedicaron a combinar sustancias para crear oro o el elixir de la vida

· Iatroquímica: Los alquimistas encontraron complicadas sustancias con facultades curativas

· Flogisto: Teoría en la que las sustancias contenían flogisto, y al hacer combustión, éstas lo perdían

· Química Moderna: Inicia con Antoine Lavoisier, en donde se crea la ley de la conservación de la materia

Ley de la Conservación de la Materia: “La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma”

Ley de la Conservación de la Energía: “La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”

Masa: Cantidad de materia que contiene un cuerpo

Materia: Es de lo que están hechas todas las cosas en el Universo

Método Científico: Procedimiento que se sigue para realizar una investigación científica:

· Identificar y enunciar el problema

· Reunir datos concernientes al problema

· Realizar experimentos

· Analizar los datos y proponer soluciones posibles (hipótesis)

· Realizar el plan o efectuar experimentos

· Evaluar resultados (Formular hipótesis, teorías o leyes)

Mezcla: Composición de dos o más sustancias en composición variable

Mezcla Heterogénea: No presenta propiedades uniformes, se pueden distinguir sus componentes a simple vista

Mezcla Homogénea: Composición uniforme por la combinación de sustancias

Miscibilidad: Propiedad de los líquidos mezclarse homogéneamente

Peso: Es la atracción gravitacional de un cuerpo a otro

Ramas de la Química:

· Q. Orgánica: Estudio de sustancias que contienen Carbono

· Q. Inorgánica: Estudia las sustancias que no contienen Carbono

· Q. Analítica: Estudia la composición de la materia

· Fisico-Química: E. la estructura de las sustancias y la rapidez de sus cambios

· Bioquímica: Estudia las reacciones químicas de los seres vivos

Solución: Es una mezcla uniforme, tiene una composición y apariencia uniforme

Sustancia Pura: Sustancia química individual que se compone íntegramente de una sola clase de materia

Viscosidad: Resistencia de los líquidos de fluir fácilmente

El Átomo:

Protón: Partícula subatómica, la cual tiene carga positiva y forma parte del núcleo del átomo

Neutrón: Partícula eléctricamente neutra que se encuentra en el núcleo junto al protón

Electrón: Partícula con carga negativa que ocupa el espacio que rodea al átomo

Masa o Peso Atómico: Promedio ponderado de las masas atómicas de un átomo. Es la suma de los protones más los electrones. Se representa con la letra “A”

Número Atómico: Número de protones que tiene un átomo. Se representa con una “Z”

Isótopo: Átomos de un elemento en particular que tienen diferente número de neutrones

Ion: Partícula con carga eléctrica que se forma cuando un átomo gana o pierde electrones.

Aniones: Ion con carga negativa

Cationes: Iones con carga positiva

Teoría Atómica de Dalton

· Todos los elementos están formados por partículas diminutas e indivisibles llamadas “átomos”, que no se pueden destruir

· Todos los átomos de un elemento son idénticos

· Todos los átomos de elementos mezclados en proporciones fijas forman compuestos

· Una reacción química implica cambios

Ley de la Composición Constante

Un compuesto siempre contiene elementos en ciertas proporciones definidas, y en ninguna otra combinación

También se le llama ley de las proporciones definidas

Fue enunciada por Joseph Proust.

Ley de Proporciones Múltiples

Si dos elementos forman más de un compuesto, las diferentes masas de los elementos que se combinan en una masa fija del segundo elemento guardan entre sí una proporción sencilla de números enteros.

	Es equivalente a:
N° Atómico	N° de Protones N° de Electrones
Peso Atómico - N° Atómico	N° de Neutrones

Masa Molecular

Peso Molecular: Suma de las masas atómicas de cada átomo que compone una molécula. Por ejemplo:

(NH4)2SO4

Nitrógeno = 14 x 2átomos = 28 uma

Hidrógeno = 1 x 4 x 2 = 8 uma

Azufre = 32 x 1 = 32 uma

Oxígeno = 16 x 4 = 64 uma

Total: ......................................... 132 uma

N° de Avogadro: Número de partículas que hay en un mol. Es igual a 6.022 x 1023.

Mol: Un mol es igual a la suma de las masas atómicas de cada átomo que compone una molécula de un compuesto. El número dado será igual a un mol de ese compuesto. Por ejemplo

Calcular a cuántos gramos equivale un mol de NaCl

Na = 23 g

Cl = 35.45 g

Un mol de NaCl = 58.45 g

También se puede calcular cuántos átomos de cada elemento hay en x moles de x compuesto. Por ejemplo:

Calcular cuántos átomos de cada elemento hay en 3.35 moles de HClO3:

Primero se hace una regla de proporción:

3.35 moles = x átomos

1 mol = 6.022 x 1023

Se despeja la x, y se tiene que en un 3.35 moles hay 2.011 x 1024 átomos de x elemento

Por lo tanto,

El Hidrógeno posee 2.011 x 1024 átomos en 3.35 moles

El Cloro posee 2.011 x 1024átomos en 3.35 moles

El Oxígeno posee 6.05 x 1024átomos en 3.35 moles

Otro cálculo que se puede hacer es cuántos moles son equivalentes a x gramos de un compuesto:

Calcular cuántos moles son:

37 g de HNO3

Primero se calcula el peso molecular:

H = 1

N = 14

O3 = 48

Total = 63 g = 1 mol

37 g = .387 mol

Números Cuánticos

Número Cuántico Principal

Los electrones de los átomos se encuentran en niveles de energía o capas, las cuales aumentan de energía a medida que aumenta la distancia de éstos al núcleo del átomo. Por ello, entre más cercano esté el electrón al centro del átomo, más pequeña es su energía. Éstos números cuánticos se designan con números enteros o con letras. El número máximo de electrones que puede alojar un nivel está dado por la función 2n2:

El número cuántico principal determina la energía de un orbital.

Los electrones que llenan el último nivel de energía de un átomo se conocen como electrones de valencia. El máximo número de electrones que pueden ser admitidos en el último nivel es de ocho electrones, a excepción de los átomos de Hidrógeno y Helio, cuyo máximo número de electrones de valencia es 2.

Los electrones de valencia son importantes porque éstos son los que participan en las reacciones químicas.

Número Atómico Asimutal

Los niveles de energía se dividen a su vez en subniveles, que se designan por las letras s, p, d y f. Después del subnivel f siguen en orden alfabético. Éste número cuántico determina la forma del lugar en el que probablemente se encuentra el electrón. Cada subnivel puede alojar cierto número de electrones:

Número Cuántico Magnético:

Los subniveles de energía a su vez están divididos en orbitales, que representa una nube electrónica con forma determinada. . El número cuántico magnético representa la orientación del orbital. El subnivel s tiene 1 orbital, el p tiene 3, el d tiene 5 y el f tiene 7. Cada subnivel puede aceptar dos electrones como máximo. Representa el lugar en donde nos sería posible encontrar un electrón. Las formas de algunos de los orbitales son las siguientes:

difícil representar en papel, pero existen modelos tridimensionales que permiten su fácil interpretación.

Número Cuántico Spin:

Éste número se representa con una flecha, ya sea señalando hacia arriba o hacia abajo. Nos indica el sentido hacia donde se gira el electrón dentro del orbital.

Así, los números cuánticos nos representa el lugar en el que encontraremos un electrón, y si por ejemplo tenemos 4px !, quiere decir que el electrón está en el nivel de energía 4, se encuentra en el orbital p girando sobre el eje de las x con un giro hacia arriba o positivo.

Principio de Exclusión de Pauli: Ningún electrón de un mismo átomo tiene sus cuatro números cuánticos iguales.

Llenado de Orbitales:

Para los primeros 18 elementos, los electrones van ocupando los orbitales empezando por el más bajo nivel de energía, y van llenando su capacidad antes de empezar el siguiente.

Regla de Hund: Para cualquier conjunto de orbitales, se llena primero con electrones que tienen su número spin positivo, y luego los que tienen spin negativo.

El llenado de los orbitales se sigue como representa el siguiente diagrama, que se conoce como “Diagrama de AUFBAU”:

Configuración Electrónica:

Esto se refiere a determinar cuáles son los números cuánticos de cada uno de los electrones de un átomo. Por ejemplo, desarrollaremos la configuración electrónica de los siguientes elementos:

Cromo 24

!! !! !! !! !! !! !! !! !! !! ! !

1s 2s 2px 2py 2pz 3s 3px 3py 3pz 4s 3dxy 3dxz

! ! !

3dyz 3dx2-y2 3dz2

Hierro 87

!! !! !! !! !! !! !! !! !! !! !! !!

1s 2s 2px 2py 2pz 3s 3px 3py 3pz 4s 3d 3d

!! !! !! !! !! !! !! !! !! !! !! !!

3d 3d 3d 4px 4py 4pz 5s 4d 4d 4d 4d 4d

!! !! !! !! !! !! !! !! !! !! !! !!

5px 5py 5pz 6s 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 5d

!! !! !! !! !! !! !! !

5d 5d 5d 5d 6px 6py 6pz 7s

También se puede escribir la configuración de una manera más sintetizada, omitiendo el tipo de spin:

Cesio 55

1s2 | 2s2 2p6 | 3s2 3p6 | 4s2 3d10 4p6 | 5s2 4d10 5p6 | 6s1

Enlaces:

Los átomos se entrelazan entre si para formar compuestos.

Enlace Iónico: Es cuando hay transferencia completa de un átomo a otro. El átomo que pierde electrones se convierte en un ión positivo o catión, y el que gana se convierte en ión negativo o catión. Es más común encontrar enlaces covalentes entre los elementos de los primeros tres grupos. Cuando un átomo pierde electrones se dice que se oxida, y cuando gana se dice que se reduce.

Enlace Covalente: Es cuando los átomos que se combinan comparten electrones. Se forma con facilidad entre átomos semejantes. El hidrógeno siempre forma enlaces covalentes. Hay diversos tipos de enlaces covalentes:

Polar: Entre dos elementos distintos Si**C

No Polar: Entre elementos iguales C**C

Coordinado: El enlace se forma con dos electrones del mismo átomo

Sencillo: Comparten un par de electrones

Doble: Comparten dos pares de electrones

Triple: Comparten tres pares de electrones

Electronegatividad: Es una medida de la tendencia que muestra un átomo de in enlace covalente de atraer hacia sí los electrones compartidos.

Estructura de Lewis: Es una representación de una molécula, en donde solo se indican los electrones de valencia de los átomos. Se utiliza un guión para representar un enlace covalente, y puntos para los electrones no compartidos.