CLASIFICACIÓN DE LA MATERIAhttp://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INORGANICA/materia_energia.htm

La materia es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio y tiene masa,  

PROPIEDADES DE LA MATERIA

Todo lo que nos rodea y que sabemos como es se le llama materia. Aquello que existe pero no sabemos como es se le llama no-materia o antimateria.

Al observar la materia nos damos cuenta que existen muchas clases de ella porque la materia tiene propiedades generales y propiedades particulares.

Propiedades generales

Las propiedades generales son aquellas que presentan características iguales para todo tipo de materia. Dentro de las propiedades generales tenemos:

Masa =Es la cantidad de materia que posee un cuerpo.

Peso =Es la fuerza de atracción llamada gravedad que ejerce la tierra

sobre la materia para llevarla hacia su centro.

Extensión =

Es la propiedad que tienen los cuerpos de ocupar un lugar determinado en el espacio.

Impenetrabilidad =Es la propiedad que dice que dos cuerpos no ocupan el mismo tiempo o el mismo espacio.

Inercia=

Es la propiedad que indica que todo cuerpo va a permanecer en estado de reposo o movimiento mientras no exista una fuerza externa que cambie dicho estado de reposo o movimiento.

Porosidad =Es la propiedad que dice que como la materia esta constituida por moléculas entre ellas hay un espacio que se llama poro.

Elasticidad =

Es la propiedad que indica que cuando a un cuerpo se le aplica una fuerza esta se deforma y que al dejar de aplicar dicha fuerza el cuerpo recupera su forma original; lógicamente sin pasar él limite de elasticidad. "limite de influenza "

Divisibilidad = Esta propiedad demuestra que toda la materia se puede dividir.

Propiedades Especificas

Todas las sustancias al formarse como materia presentan unas propiedades que las distinguen de otras y esas propiedades reciben el nombre de especificas y dichas propiedades reciben el nombre de color, olor, sabor, estado de agregación, densidad, punto de ebullición, solubilidad, etc.

El color, olor y sabor demuestra que toda la materia tiene diferentes colores, sabores u olores.El estado de de agregación indica que la materia se puede presentar en estado sólido, liquido o gaseoso.La densidad es la que indica que las sustancias tienen diferentes pesos y que por eso no se pueden unir fácilmente.

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

Materia heterogéneo

Es una mezcla de sustancias en más de una fase o que son físicamente distinguibles.

EJEMPLO: mezcla de agua y aceite.

Material homogéneo: Constituido por una sola sustancia o por varias que se

encuentran en una sola faseEJEMPLO: mezcla de sal y agua.

Solución:

Es un material homogéneo constituido por más de una sustancia. Son transparentes, estables y no producen precipitaciones. Una característica muy importante es la composición, la cual es igual en todas sus partes. Sin embargo, con los mismos componentes es posible preparar muchas otras soluciones con solo variar la proporción de aquellos

EJEMPLO: las gaseosas.

Sustancia pura:Es un material homogéneo cuya composición química es invariable.

EJEMPLO: alcohol (etanol)

Elemento: Sustancia conformada por una sola clase de átomosEJEMPLO: nitrógeno gaseoso (N2), la plata (Ag)

Compuesto: Sustancia conformada por varias clases de átomosEJEMPLO: dióxido de carbono (CO2)

CAMBIOS DE LA MATERIA

Cambio físico: Cambio que sufre la materia en su estado, volumen o forma sin alterar su composición.

EJEMPLO: en la fusión del hielo, el agua pasa de estado sólido a líquido, pero su composición permanece inalterada.

Cambio químico: Cambio en la naturaleza de la materia, variación en su composición

EJEMPLO: en la combustión de una hoja de papel, se genera CO, CO2 y H2O a partir de celulosa, cambiando la composición de la sustancia inicial.

Cambios de estado:

El estado en que se encuentre un material depende de las condiciones de presión y temperatura, modificando una de éstas variables o ambas, se puede pasar la materia de un estado a otro.

Sólido, liquido, gaseoso o plasma

CAMBIOS DE ESTADO↑

CARACTERÍSTICAS DE LOS DIFERENTES ESTADOS DE LA MATERIA

  SÓLIDOS LÍQUIDOS GASES

COMPRESIBILIDAD No se pueden

comprimir No se pueden

comprimir Sí pueden

comprimirse

VOLUMEN No se adaptan al

volumen del recipiente

Se adaptan al volumen del recipiente

Se adaptan al volumen del recipiente

GRADOS DE LIBERTAD Vibración Vibración, rotación

Vibración, rotación, traslación

EXPANSIBILIDAD No se expanden No se expanden Sí se expanden

 

La materia puede clasificarse en dos categorías principales:

Sustancias puras, cada una de las cuales tiene una composición fija y un único conjunto de propiedades. Mezclas, compuestas de dos o más sustancias puras.

Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos, mientras que las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas:

Elemento químico

El término elemento químico hace referencia a una clasede átomos, todos ellos con el mismo número de protones en su núcleo. Aunque, por tradición, se puede definir elemento químico como aquella sustancia que no puede ser descompuesta, mediante una reacción química, en otras más simples.

Compuesto

Un compuestos una sustancia formada por la unión de 2 o más elementos de la tabla periódica, en una razón fija. Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en la razón de 2 a 1 (en número de átomos).

En general, esta razón fija es debida a una propiedad intrínseca. Un compuesto está formado por moléculas o iones con enlaces estables y no obedece a una selección humana arbitraria. Por este motivo el bronce o el chocolate son denominadas mezclas o aleaciones pero no compuestos.

Una mezcla es una combinación de dos o mas sustancias en la cual no ocurre transformación de tipo químico, de modo que no ocurren reacciones químicas. Las sustancias participantes conservan su identidad y propiedades.

Un ejemplo de una mezcla es arena con limaduras de hierro, que a simple vista es fácil ver que la arena y el hierro mantienen sus propiedades.

Existen dos tipos de mezclas: las mezclas heterogéneas y las mezclas homogéneas.

Mezclas heterogéneas

Mezcla heterogénea es aquella cuyo aspecto difiere de una parte a otra de ella, está formada por dos o más fases (componentes) que se distinguen a simple vista y contiene cantidades diferentes de los componentes. La madera, el granito, las rocas, arena y agua, aceite, la sopa de verduras, las ensaladas son ejemplos de mezclas heterogéneas.

Las mezclas heterogéneas son mezclas compuestas de sustancias visiblemente diferentes, o de fases diferentes y presentan un aspecto no uniforme. Un ejemplo es el granito. Las partes de una mezcla heterogénea pueden ser separadas por filtración, decantación y por magnetismo

Separación de mezclas

Las mezclas heterogéneas se pueden separar por: filtración, sedimentación, decantación, sublimación, evaporación, extracción, centrifugación, Cromatografía, Tamizado, Destilación.

La filtración es una técnica, proceso tecnológico u operación unitaria de separación, por la cual se hace pasar una mezcla de sólidos y fluidos, gaseoso líquido, a través de un medio poroso o medio filtrante que puede formar parte de un dispositivo denominado filtro, donde se retiene de la mayor parte del o de los componentes sólidos de la mezcla.

La decantación es un método físico de separación de mezclas (especial para separar mezclas heterogéneas), estas pueden ser exclusivamente líquido - líquido ó sólido - líquido. La decantación se basa en la diferencia de densidadentre los dos componentes, que hace que dejados en reposo, ambos se separen hasta situarse el más denso en la parte inferior del envase que los contiene. De esta forma, podemos vaciar el contenido por arriba.

La sedimentación es el proceso por el cual el material sólido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo del río, embalse, canal artificial, o dispositivo construido especialmente para tal fin. Toda corriente de agua, caracterizada por su caudal, tirante de agua, velocidad y forma de la sección tiene una capacidad de transportar material sólido en suspensión. El cambiode alguna de estas características de la corriente puede hacer que el material transportado se sedimente; o el material existente en el fondo o márgenes del cauce sea erosionado.

La sublimación (del latín sublimāre) es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Se puede llamar de la misma forma al proceso inverso, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido, pero es más apropiado referirse a esa transición como sublimación inversa. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.

La evaporación n es el proceso físico por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, este proceso se produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquélla. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición.

La extracción es un procedimiento de separación de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes no miscibles entre sí, con distinto grado de solubilidad y que están en contacto a través de una interfase. La relación de las concentraciones de dicha sustancia en cada uno de los disolventes, a una temperatura determinada, es constante.

La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una centrifugadora, la cual imprime a la mezcla un movimiento rotatorio con una fuerza de mayor intensidad que la gravedad, provocando la sedimentación del sólido o de las partículas de mayor densidad.

La Cromatografía es una técnica que permite separar los componentes de una mezcla haciéndola pasar a través de un medio adsorbente (adhesión a una superficie). Una de las más sencillas es la cromatografía en papel que emplea como medio adsorbente papel filtro y como solvente un líquido. Los distintos componentes se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes afinidades por el papel filtro o por el disolvente.

El Tamizado es un método de separación, es uno de los más sencillos y consiste en hacer pasar una mezcla de sólidos, de distinto tamaño, a través de un tamiz. Los granos más pequeños atraviesan el tamiz y los más grandes son retenidos.

La Destilación es una técnica utilizada para purificar un líquido o separar los líquidos de una mezcla líquida. Comprende dos etapas: transformación del líquido en vapor y condensación del vapor.

Mezclas homogéneas

Las mezclas homogéneas son mezclas que tienen una apariencia uniforme, de composición completa y no se diferencian sus componentes o sustancias. Muchas mezclas homogéneas son comúnmente llamadas disoluciones. Las partículas de estas son tan pequeñas que no es posible distinguirlas visualmente sin ser magnificadas.

Mezcla homogénea es aquella que solo presenta una fase, tiene el mismo aspecto y las mismas propiedades a través de toda ella y no se ven las partículas que la forman.

Existen cinco tipos de mezclas homogéneas que son:

sólido - sólido líquido - sólido líquido - líquido gas - líquido gas - gas

Las características de las mezclas homogéneas son:

su aspecto uniforme (homogéneo) en todas sus partes, sus componentes no se distinguen a simple vista no sedimentan atraviesan todos los filtros sus componentes se pueden separar por métodos químicos o fisicoquímicos

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/atomo/estructura.htm

En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.

- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y

partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón

es aproximadamente igual a la de un neutrón.

Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este

número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se

representa con la letra Z.

- La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa.

Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas

2000 veces menor que la de un protón.

Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de

electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.

Modelos atómicos

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/atomo/modelos.htm

Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia.Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.

Año Científico Descubrimientos experimentales Modelo atómico

1808

John Dalton

Durante el s.XVIII y principios del XIX algunos científicos habían investigado distintos aspectos de las reacciones químicas, obteniendo las llamadas leyes clásicas de la Química.

La imagen del átomo expuesta por Dalton en su teoría atómica, para explicar estas leyes, es la de minúsculas partículas esféricas, indivisibles e inmutables,

iguales entre sí en cada elemento químico.

1897

J.J. Thomson

Demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones.

De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.

(Modelo atómico de Thomson.)

1911

E. Rutherford

Demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo.

Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente.

(Modelo atómico de Rutherford.)

1913

Niels Bohr

Espectros atómicos discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.

Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos.

(Modelo atómico de Bohr.)

MODELO ATOMICO DE BOHRhttp://www.molwick.com/es/materia/155-modelo-atomico.html

1913 - Modelo atómico de Bohr.

La teoría atómica de Bohr introduce mejoras sustanciales al modelo de Rutherford al incorporar

aspectos energéticos derivados de la energía de Planck y del efecto fotoeléctrico de Einstein.

Aunque una descripción detallada del modelo de Bohr es compleja, las siguientes características son

relevantes en relación al modelo que va a introducir la Mecánica Global:

o Los electrones se sitúan en órbitas circulares estables; es decir, donde no emiten energía y

no todas están permitidas.

o Las órbitas permitidas de los electrones del modelo atómico de Bohr tienen un momento

angular que es un múltiplo exacto de hbar (constante de Planck dividido por 2π)

o Los electrones emiten o absorben un fotón al cambiar de órbitas atómicas, cuya energía

coincide con la diferencia de energía de las órbitas y no necesitan pasar por estados

intermedios.

o En el átomo de Bohr, las órbitas de los electrones siguen las reglas de la Mecánica Clásica

pero no así los cambios de órbita.

Al margen del gran acierto de este modelo en muchos aspectos, el problema del modelo de Bohr y de

toda la Mecánica Cuántica es que se van añadiendo supuestos a lo largo de la historia, pero sin

explicar las razones que los justifican, únicamente que funcionan y explican mejor la realidad; lo cual,

no estando nada mal, no ayuda mucho a la comprensión de la realidad si se apoyan en principios

físicos despistantes.

Para variar, podrían haber intentado una explicación plausible.

1916 - Modelo atómico de Sommerfeld.

Con la evolución, en el modelo de Sommerfeld se incluyen subniveles dentro de la estructura del

átomo de Bohr, se descartan las órbitas circulares y se incorpora en cierta medida la Teoría de la

Relatividad de Einstein.

El modelo de Sommerfeld también configura los electrones como corriente eléctrica y no explica por

qué las órbitas han de ser elípticas, yo creo que son elipsoides y que Sommerfeld lleva razón en que el

electrón es un tipo especial de onda electromagnética, al que la Mecánica CUANTICA denomina

FOTÓN

1926 - Modelo de Schrödinger o modelo actual según Wikipedia.

El modelo de Schrödinger cambia la filosofía de las órbitas, seguramente por las nuevas aportaciones

a la teoría atómica de De Broglie sobre la naturaleza ondulatoria de la masa en 1924, y describe a los

electrones con funciones de onda. Dicha configuración permite obtener la probabilidad de que el

electrón se encuentre en un determinado punto del espacio. De esta forma, se obtienen orbitales de

densidad espacial de probabilidad de encontrar un electrón.

Este modelo de átomo de Schrödinger se ajusta mucho mejor a las observaciones; pero, al abandonar

la visión anterior sobre la forma de las órbitas se aleja de una explicación intuitiva de las causas de

esas órbitas tan caprichosas. Al mismo tiempo, Schrödinger se adentra en el mundo de las

probabilidades y de la abstracción matemática que, en grandes dosis, podría llegar a ser muy

perjudicial o negativa

ORBITALES ATOMICOS

EVOLUCION DE LOS MODELOS ATOMICOS

ORBITALES ATOMICOS Y NUMEROS CUANTICOS

NUMERO CUANTICOShttp://www.ite.educacion.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2000/tablap/tabla/configuracion.htm

Como ya se ha mencionado, los electrones del átomo giran en torno al núcleo en unas órbitas determinadas por los números cuánticos.

n. El número cuántico principal determina el tamaño de las órbitas, por tanto, la distancia al núcleo de un electrón vendrá determinada por este número cuántico. Todas las órbitas con el mismo número cuántico principal forman una capa. Su valor puede ser cualquier número natural mayor que 0 (1, 2, 3...) y dependiendo de su valor, cada capa recibe como designación una letra. Si el número cuántico principal es 1, la capa se denomina K, si 2 L, si 3 M, si 4 N, si 5 P, etc.

l. El número cuántico azimutal determina la excentricidad de la órbita, cuanto mayor sea, más excéntrica será, es decir, más aplanada será la elipse que recorre el electrón. Su valor depende del número cuántico principal n, pudiendo variar desde 0 hasta una unidad menos que éste(desde 0 hasta n-1). Así, en la capa K, como n vale 1, l sólo puede tomar el valor 0, correspondiente a una órbita circular. En la capa M, en la que n toma el valor de 3, valores de 0, 1 y 2, el primero correspondiente a una órbita circular y los segundos a órbitas cada vez más excéntricas.

m. El número cuántico magnético determina la orientación espacial de las órbitas, de las elipses. Su valor dependerá del número de elipses existente y varía desde -l hasta l, pasando por el valor 0. Así, si el valor de l es 2, las órbitas podrán tener 5 orientaciones en el espacio, con los valores de m -2, -1, 0, 1 y 2. Si el número cuántico azimutal es 1, existen tres orientaciones posible (-1, 0 y 1), mientras que si es 0, sólo hay una posible orientación espacial, correspondiente al valor de m 0.

El conjunto de estos tres números cuánticos determinan la forma y orientación de la órbita que describe el electrón y que se denomina orbital. Según el número cuántico azimutal (l), el orbital recibe un nombre distinto. cuando l = 0, se llama orbital s; si vale 1, se denomina orbital p, cuando 2 d, si su valor es 3, se denomina orbital f, si 4 g, y así sucesivamente. Pero no todas las capa tienen el mismo número de orbitales, el número de orbitales depende de la capa y, por tanto, del número cuántico n. Así, en la capa K, como n = 1, l sólo puede tomar el valor 0 (desde 0 hasta n-1, que es 0) y m también valdrá 0 (su valor varía desde -l hasta l, que en este caso valen ambos 0), así que sólo hay un orbital s, de valores de números cuánticos (1,0,0). En la capa M, en la que n toma el valor 3. El valor de l puede ser 0, 1 y 2. En el primer caso (l = 0), m tomará el valor 0, habrá un orbital s; en el segundo caso (l = 1), m podrá tomar los valores -1, 0 y 1 y existirán 3 orbitales p; en el caso final (l = 2) m tomará los valores -2, -1, 0, 1 y 2, por lo que hay 5 orbitales d. En general, habrá en cada capa n2 orbitales, el primero s, 3 serán p, 5 d, 7 f, etc.

n l m orbital

1 0 0 (1,0,0)

2 0 0 (2,0,0)

1 -1 (2,1,-1)

0 (2,1,0)

1 (2,1,1)

3 0 0 (3,0,0)

1 -1 (3,1,-1)

0 (3,1,0)

1 (3,1,1)

2 -2 (3,2,-2)

-1 (3,2,-1)

0 (3,2,0)

1 (3,2,1)

2 (3,2,2)

s.Cada electrón, en un orbital, gira sobre si mismo. Este giro puede ser en el mismo sentido que el de su movimiento orbital o en sentido contrario. Este hecho se determina mediante un nuevo número cuántico, el número cuántico se spin s, que puede tomar dos valores, 1/2 y -1/2.

Según el principio de exclusión de Pauli, en un átomo no pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales, así que en cada orbital sólo podrán colocarse dos electrones (correspondientes a los valores de s 1/2 y -1/2) y en cada capa podrán situarse 2n2 electrones (dos en cada orbital).

Llenado de orbitales:

Aunque en un átomo existen infinitos orbitales (el valor de n no está limitado), no se llenan todos con electrones, estos sólo ocupan los orbitales (dos electrones por orbital, a lo sumo) con menor energía, energía que puede conocerse, aproximadamente, por la regla de Auf-Bau, regla nemotécnica que permite determinar el orden de llenado de los orbitales de la mayoría de los átomos. Según esta regla, siguiendo las diagonales de la tabla de la dercha, de arriba abajo, se obtiene el orden de energía de los orbitales y su orden, consecuentemente, su orden de llenado.

s p

1 s

2 s p

3 s p

4 s p

5 s p

6 s p

7 s p

Como en cada capa hay 1 orbital s, en la primera columna se podrán colocar 2 electrones. Al existir 3 orbitales p, en la segunda columna pueden colocarse hasta 6 electrones (dos por orbital). Como hay 5 orbitales d, en la tercera columna se colocan un máximo de 10 electrones y en la última columna, al haber 7 orbitales f, caben 14 electrones.

Esto es más fácil de entender con un ejemplo.

El orden de los elementos en la tabla periódica se corresponde con su configuración electrónica, esto es, con el orden y lugar de los electrones en sus orbitales

Configuración electrónica Cu= [Ar]3d104s1