CIU QUIMICA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA FACULTAD CIENCIAS DE LA SALUD CURSO DE INICIACION A LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA Área: QUIMICA 2013

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA

FACULTAD CIENCIAS DE LA SALUD

CURSO DE INICIACION A LA

UNIVERSIDAD NACIONAL DECATAMARCA

Área: QUIMICA

2013

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FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD- UNCA

QUIMICA- CIU- 2013

MATERIA- SISTEMAS MATERIALES

Materia Es todo lo que posee masa, y ocupa un lugar en el espacio.Sistema Material Porción de materia que se aisla para su estudio.

Materia Sistema Material

Sistema Homogéneo Es aquel sistema que en todos los puntos de su masa posee

iguales propiedades físicas y químicas

(mismas propiedades intensivas). No

presenta solución en su continuidad ni aun

con el ultramicroscopio.

Sustancia PuraSistema homogéneo

con propiedades intensivas

constantes que resisten los

procedimientos mecánicos y físicos

del análisis.

SimplesSustancia pura que

no se puede descomponer en

otras. Está formada por átomos de un mismo elemento.

CompuestoSustancia pura que

se puede descomponer en

otras. Está formada por átomos de

diferentes elementos.

SoluciónSistema homogéneo constituido por dos o

más sustancias puras o especies

químicas.

SolutoSustancia en

menor abundancia dentro de la

solución.

SolventeSustancia cuyo

estado físico es el mismo que el que

presenta la solución.

Sistema Heterogéneo

Es aquel sistema que en diferentes puntos

del mismo tiene distintas propiedades

físicas y quimeras (distintas propiedades intensivas). Presenta

solución en su continuidad (superficie

de separación).

Dispersión Grosera Sistemas heterogéneos visibles a simple vista.

Dispersión Fina Sistema heterogéneo visible al microscopio (10000000 A < partículas < 500000 A).

Suspensiones Dispersiones finas con la fase dispersante liquida y la dispersa sólida.

Emulsiones Dispersiones finas con ambas fases liquidas.

Dispersión Coloidal Sistema heterogéneo no visible al microscopio, visible al ultramicroscopio.

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SISTEMAS DISPERSOS

Sistema Ejemplo

Gaseoso

Gas en gas Aire

Líquido en gas Niebla, espuma

Sólido en gas Humo

Líquido

Gas en líquido Soda, oxígeno en agua

Líquido en líquido Aceite en agua

Sólido en líquido Arena en agua, tinta china

Sólido

Gas en sólido Hielo en aire, piedra pome

Líquido en sólido Agua en arena

Sólido en sólido Arena y azufre en polvo

Estados de Agregación de la MateriaEstados Principales

Estados Intermedios

Características

Sólido Vitreo - Poseen forma propia, sus moléculas se hallan en un estado de orden regular, no son compresibles, entre sus moléculas predomina la fuerza de atracción Van der Waals.

Pastoso - Líquido de alta viscosidad que ha perdido su capacidad de fluir.

Gel- Líquido de alta viscosidad factible de moldeo.

- Suspensión coloidal de partículas sólidas en un líquido, en el que éstas forman una especie de red que le da a la suspensión cierto grado de firmeza elástica.

Liquido - No tiene forma propia, sus moléculas no se hallan en

estado de orden regular, tiene superficie libre y horizontal, no son compresibles, las fuerzas de atracción y repulsión están equilibradas.

Gaseoso - No tienen forma propia, sus moléculas tienen mucha

movilidad y lo hacen en espacios muy grandes con respecto a su propio volumen, poseen fuerza expansiva, no tienen superficie libre, son fácilmente compresibles, predominan entre sus moléculas las fuerzas de repulsión

Plasma - Gas ionizado en que los átomos se encuentran

disociados en electrones e iones positivos cuyo movimiento es libre. La mayor parte del universo está formado por plasma.

En éste punto debe quedar entendida la diferencia entre gas y vapor, aunque se trate del mismo estado de agregación, es decir valen para el vapor las características presentadas para el estado gaseoso.La sustancia gaseosa se encuentra en éste estado en condiciones normales de presión y temperatura (C.N.P.T), para licuar un gas primero hay que comprimirlo y luego enfriarlo o viceversa.

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Los vapores se encuentran en estado de vapor por haber sufrido algún cambio en sus condiciones, dicho de otro modo estas sustancias en condiciones normales de presión y temperatura (C.N.P.T) son líquidas o sólidas, para condensar una sustancia en estado de vapor alcanza con enfriarla o comprimirla. Cambios de Estado de la MateriaLos cambios de estado son cambios físicos ya que cambia el estado físico de la sustancia. Mientras dura el cambio de estado la temperatura permanece constante.

Sólido

Fusión Liquido

Solidificación

Sólido

Volatilización Gas

Sublimación

Sólido

Volatilización Vapor

Sublimación

Liquido

Gasificación Gas

Licuación

Liquido

Vaporización Vapor

Condensación Fusión: pasaje de estado sólido a estado líquido. Por ejemplo el hielo (agua sólida).Solidificación: pasaje de estado líquido a estado sólido.Vaporización: pasaje de estado líquido a estado de vapor. Por ejemplo el agua líquida, cloroformo, éter.Condensación: pasaje de estado de vapor a estado líquido.Gasificación: pasaje de estado líquido a estado gaseoso. Por ejemplo el metano líquido.Licuación: pasaje de estado gaseoso a estado líquido.Volatilización: pasaje de estado sólido a estado vapor. Por ejemplo el dióxido de carbono sólido (CO2) o hielo seco, la naftalina y el iodo.Sublimación: pasaje de estado vapor a estado sólido.Consideraciones- La evaporación y la ebullición son dos formas de producir el cambio de líquido a gas o vapor. La evaporación ocurre en la superficie del líquido. La ebullición ocurre en toda la masa del líquido.- Cada sustancia pura tiene su propia temperatura de fusión denominada punto de fusión, en éste punto la presión de vapor del sólido equilibra a la presión de vapor del líquido.- Cada sustancia pura tiene su propia temperatura de ebullición denominada punto de ebullición, en éste punto la presión de vapor del líquido equilibra a la presión exterior.

Propiedades de la MateriaUna propiedad de la materia es una cualidad de la misma que puede ser apreciada por los sentidos, por ejemplo el color, la dureza, el peso, el volumen, etcétera.Estas, y otras propiedades se clasifican en dos grandes grupos:Propiedades Propiedades - Son aquellas que Peso

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de la Materia

extensivasvarían con la cantidad

de materia considerada

VolumenLongitud

Propiedadesintensivas

- Son aquellas que novarían con la cantidad

de materia considerada

Punto de fusiónPunto de ebulliciónDensidadCoeficiente desolubilidadIndice derefracciónColorOlorSabor

Los fenómenosLa caída de un cuerpo, la combustión de la madera, la ebullición del agua, la reacción entre un ácido y una base, las oscilaciones del péndulo, la fusión de la parafina, la solidificación del agua, la sublimación del yodo, son, en ciencia, fenómenos.Fenómeno es todo cambio que en sus propiedades o en sus relaciones presentan los cuerpos.

Clasificación de los fenómenos

Fenómenos

Físicos

- El fenómeno se puede repetir con la misma materia inicial.- El cambio que sufre la materia no es permanente.

Punto de fusión Punto de ebullición

DestilaciónFiltración

Cambios de estado

Químicos

- El fenómeno no se puede repetir con la misma materia inicial.- El cambio que sufre la materia es permanente.

CombustiónOxidación

Reacciones químicas

TEORIA ATOMICAIntroducciónCada sustancia del universo, las piedras, el mar, nosotros mismos, los planetas y hasta las estrellas más lejanas, están enteramente formada por pequeñas partículas llamadas átomos.La química surgió en la edad media, lo que quiere decir que ya se conocía el átomo pero no del todo, así durante el renacimiento esta ciencia evoluciona.Posteriormente a fines del siglo XVIII se descubren un gran número de elementos, pero este no es el avance más notable ya que este reside cuando Lavoisier da una interpretación correcta al fenómeno de la combustión. Ya en el siglo XIX se establecen diferentes leyes de la combinación y con la clasificación periódica de los elementos (1871) se potencia el estudio de la constitución de los átomos.Actualmente su objetivo es cooperar a la interpretación de la composición, propiedades, estructura y transformaciones del universo, pero para hacer todo esto hemos de empezar de lo más simple y eso son los átomos, que hoy conocemos gracias a esas teorías enunciadas a lo largo de la historia. Estas teorías que tanto significan para la química es lo que vamos a estudiar en las próximas hojas de este trabajo.

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Estructura de un átomoAtomo,la unidad más pequeña posible de un elemento químico. En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra "átomo" se empleaba para referirse a la parte de materia más pequeño que podía concebirse. Esa "partícula fundamental",por emplear el término moderno para ese concepto, se consideraba indestructible. De hecho, átomo significa en griego "no divisible". El conocimiento del tamaño y la naturaleza del átomo avanzo muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre él.Con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII, los avances en la teoría atómica se hicieron más rápidos. Los químicos se dieron cuenta muy pronto de que todos los líquidos, gases y sólidos pueden descomponerse en sus constituyentes últimos, o elementos. Por ejemplo, se descubrió que la sal se componía de dos elementos diferentes, el sodio y el cloro, ligados en una unión íntima conocida como compuesto químico. El aire, en cambio, resultó ser una mezcla de los gases nitrógeno y oxígeno.Los griegos creían que el átomo era la partícula indivisible de la materia, por eso átomo significa indivisible.En el siglo XVIII Lavoisier revolucionó la concepción de la química con la ley de la conservación de la masa.Más tarde John Dalton y Proust introdujeron la idea de la materia como la unión de miles de partículas indivisibles.La teoría de Bohr incluso perfeccionada por Sommerfeld, solo podía aplicarse al átomo de hidrógeno y a iones con un solo electrón. Para intentar explicar los aspectos de los demás átomos se modifica la teoría de Bohr imaginando un modelo adecuado de órbitas y electrones que se mueven en ellas, el cual se conoce como modelo vectorial del átomo.Modelo atómico de Thompson

En 1897 Joseph John Thompson realiza una serie de experimentos y descubre el electrón. En tubos de gases a baja presión en los que se establece una diferencia de potencial superior a 10.000 voltios, se comprobó que aparecían partículas con carga eléctrica negativa a las que se llamó electrones, y demostró que habían sido arrancados de los átomos (los cuales eran neutros). Tal descubrimiento modificó el modelo atómico de Dalton, que lo consideraba indivisible. Thompson supuso el átomo como una esfera homogénea e indivisible cargada positivamente en la que se encuentran incrustados los electrones.

Modelo atómico de Rutherford

Posteriormente otro físico inglés, Ernest Rutherford, realizó una serie de experimentos. Hizo incidir sobre una lámina finísima de oro un delgado haz de partículas cargadas positivamente de masa mucho mayor que el electrón y dotadas de energía cinética alta. En el choque observó distintos comportamientos:- la mayoría atravesaban la lámina sin desviarse

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- algunas se desviaban- muy pocas retrocedían

Esta experiencia implicaba:- que los átomos estaban casi vacíos, pues la mayoría de las partículas las atravesaban- que hay una zona cargada positivamente, ya que algunas partículas retrocedían o se desviaban. Esta zona debe estar muy concentrada ya que es mayor el número de desviaciones que de choques.Esto le condujo a proponer en 1911 un nuevo modelo atómico en el que se afirmaba que los átomos estaban constituidos por 2 zonas bien diferenciadas:- Una de carga positiva con el 99,9% de la masa muy concentrada y por tanto de gran densidad a la que llamó núcleo.- Otra rodeando al núcleo a la que llamó corteza donde estaban los electrones con carga negativa girando alrededor del núcleo.Sin embargo, el modelo de Rutherford presentaba fallos:- Según la teoría clásica de electromagnetismo, una partícula eléctrica acelerada emite energía. Y el electrón girando el torno al núcleo está sometido a una aceleración centrípeta por lo que irradiaría energía, perdería velocidad y, por fin, caería al núcleo desestabilizando el átomo. Pero como el átomo de hecho es estable, las cosas no pueden ocurrir según el modelo de Rutherford.

Historia del AtomoLa teoría atómica de DaltonJohn Dalton (1766-1844). Químico y físico británico. Creó una importante teoría atómica de la materia. En 1803 formuló la ley que lleva su nombre y que resume las leyes cuantitativas de la química (ley de la conservación de la masa, realizada por Lavoisier; ley de las proporciones definidas, realizada por Louis Proust; ley de las proporciones múltiples, realizada por él mismo). Su teoría se puede resumir en:1.- Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos.2.- Todos los átomos de un elemento químico dado son idénticos en su masa y demás propiedades.3.- Los átomos de diferentes elementos químicos son distintos, en particular sus masas son diferentes.4.- Los átomos son indestructibles y retienen su identidad en los cambios químicos.5.- Los compuestos se forman cuando átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, en una relación de números enteros y sencilla, formando entidades definidas (hoy llamadas moléculas).La formación de agua a partir de oxígeno e hidrógeno supone la combinación de átomos de estos elementos para formar "moléculas" de agua. Dalton, equivocadamente, supuso que la molécula de agua contenía un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno.Dalton, además de esta teoría creó la ley de las proporciones múltiples. Cuando los elementos se combinan en más de una proporción, y aunque los resultados de estas combinaciones son compuestos diferentes, existe una relación entre esas proporciones.

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Cuando dos elementos se combinan para formar más de un compuesto, las cantidades de uno de ellos que se combina con una cantidad fija del otro están relacionadas entre sí por números enteros sencillos.A mediados del siglo XIX, unos años después de que Dalton enunciara se teoría, se desencadenó una serie de acontecimientos que fueron introduciendo modificaciones al modelo atómico inicial.De hecho, el mundo atómico es tan infinitamente pequeño para nosotros que resulta muy difícil su conocimiento. Nos hallamos frente a él como si estuviésemos delante de una caja cerrada que no se pudiese abrir. Para conocer su contenido solamente podríamos proceder a manipular la caja (moverla en distintas direcciones, escuchar el ruido,pesarla...) y formular un modelo de acuerdo con nuestra experiencia. Este modelo sería válido hasta que nuevas experiencias nos indujeran a cambiarlo por otro. De la misma manera se ha ido construyendo el modelo atómico actual; de Dalton hasta nuestros días se han ido sucediendo diferentes experiencias que han llevado a la formulación de una serie de modelos invalidados sucesivamente a la luz de nuevos acontecimientos.El modelo atómico de ThomsonSir Joseph John Thomson (1856-1940). Físico británico. Según el modelo de Thomson el átomo consistía en una esfera uniforme de materia cargada positivamente en la que se hallaban incrustados los electrones de un modo parecido a como lo están las semillas en una sandía. Este sencillo modelo explicaba el hecho de que la materia fuese eléctricamente neutra, pues en los átomos de Thomson la carga positiva era neutralizada por la negativa. Además los electrones podrían ser arrancados de la esfera si la energía en juego era suficientemente importante como sucedía en los tubos de descarga.Sir Joseph John Thomson demostró en 1897 que estos rayos se desviaban también en un campo eléctrico y eran atraídos por el polo positivo, lo que probaba que eran cargas eléctricas negativas. Calculó también la relación entre la carga y la masa de estas partículas.Para este cálculo realizó un experimento: hizo pasar un haz de rayos catódicos por un campo eléctrico y uno magnético.Cada uno de estos campos, actuando aisladamente, desviaba el haz de rayos en sentidos opuestos. Si se dejaba fijo el campo eléctrico, el campo magnético podía variarse hasta conseguir que el haz de rayos siguiera la trayectoria horizontal original; en este momento las fuerzas eléctricas y magnéticas eran iguales y, por ser de sentido contrario se anulaban.El segundo paso consistía en eliminar el campo magnético y medir la desviación sufrida por el haz debido al campo eléctrico. Resulta que los rayos catódicos tienen una relación carga a masa más de 1.000 veces superior a la de cualquier ion.Esta constatación llevó a Thomson a suponer que las partículas que forman los rayos catódicos no eran átomos cargados sino fragmentos de átomos, es decir, partículas subatómicas a las que llamó electrones.Las placas se colocan dentro de un tubo de vidrio cerrado, al que se le extrae el aire, y se introduce un gas a presión reducida.El modelo de RutherfordErnest Rutherford (1871-1937), famoso hombre de ciencia inglés que obtuvo el premio Nobel de química en 1919, realizó en 1911 una experiencia que supuso en paso adelante muy importante en el conocimiento del átomo.La experiencia de Ernest Rutherford consistió en bombardear con partículas alfa una finísima lámina de oro. Las partículas alfa atravesaban la lámina de oro y eran recogidas sobre una pantalla de sulfuro de cinc.La importancia del experimento estuvo en que mientras la mayoría de partículas atravesaban la lámina sin desviarse o siendo desviadas solamente en pequeños ángulos, unas cuantas partículas eran dispersadas a ángulos grandes hasta 180°.

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El hecho de que sólo unas pocas radiaciones sufriesen desviaciones hizo suponer que las cargas positivas que las desviaban estaban concentradas dentro de los átomos ocupando un espacio muy pequeño en comparación a todo el tamaño atómico; esta parte del átomo con electricidad positiva fue llamado núcleo.Ernest Rutherford poseía información sobre el tamaño, masa y carga del núcleo, pero no tenía información alguna acerca de la distribución o posición de los electrones.En el modelo de Rutherford, los electrones se movían alrededor del núcleo como los planetas alrededor del sol. Los electrones no caían en el núcleo, ya que la fuerza de atracción electrostática era contrarrestada por la tendencia del electrón a continuar moviéndose en línea recta. Este modelo fue satisfactorio hasta que se observó que estaba en contradicción con una información ya conocida en aquel momento: de acuerdo con las leyes del electromagnetismo, un electrón o todo objeto eléctricamente cargado que es acelerado o cuya dirección lineal es modificada, emite o absorbe radiación electromagnética.El electrón del átomo de Rutherford modificaba su dirección lineal continuamente, ya que seguía una trayectoria circular. Por lo tanto, debería emitir radiación electromagnética y esta radiación causaría la disminución de la energía del electrón, que en consecuencia debería describir una trayectoria en espiral hasta caer en el núcleo. El modelo de Rutherford fue sustituido por el de Bohr unos años más tarde.El modelo atómico de BohrNeils Bohr (1885-1962 fue un físico danés que aplicó por primera vez la hipótesis cuántica a la estructura atómica, a la vez que buscó una explicación a los espectros discontinuos de la luz emitida por los elementos gaseosos. Todo ello llevó a formular un nuevo modelo de la estructura electrónica de los átomos que superaba las dificultades del átomo de Rutherford.Este modelo implicaba los siguientes postulados:1.- El electrón tenía ciertos estados definidos estacionarios de movimiento (niveles de energía) que le eran permitidos; cada uno de estos estados estacionarios tenía una energía fija y definida.2.- Cuando un electrón estaba en uno de estos estados no irradiaba pero cuando cambiaba de estado absorbía o desprendía energía.3.- En cualquiera de estos estados, el electrón se movía siguiendo una órbita circular alrededor del núcleo.4.- Los estados de movimiento electrónico permitidos eran aquellos en los cuales el momento angular del electrón (m · v · r) era un múltiplo entero de h/2 · 3.14.Vemos pues que Neils Bohr aplicaba la hipótesis cuántica por Planck en 1900.La teoría ondulatoria electromagnética de la luz era satisfactoria en cuanto explicaba algunos fenómenos ópticos tales como la difracción o la dispersión, pero no explicaba otros fenómenos tales como la irradiación de un cuerpo sólido caliente. Planck resolvió el problema suponiendo que un sistema mecánico no podía tener cualquier valor de la energía,sino solamente ciertos valores.Así, en un cuerpo sólido caliente que irradia energía, Planck consideró que una onda electromagnética de frecuencia era emitida por un grupo de átomos que circulaba con la misma frecuencia.Aplicando esta hipótesis a la estructura electrónica de los átomos se resolvía la dificultad que presentaba el átomo de Rutherford. El electrón, al girar alrededor del núcleo, no iba perdiendo la energía, sino que se situaba en unos estados estacionarios de movimiento que tenían una energía fija. Un electrón sólo perdía o ganaba energía cuando saltaba de un estado (nivel) a otro.Por otro lado, el modelo de Bohr suponía una explicación de los espectros discontinuos de los gases, en particular del más sencillo de todos, el hidrógeno. Una raya de un espectro correspondía a una radiación de una determinada frecuencia.¿Por qué un elemento emite solamente cierta frecuencia? veamos la respuesta:En condiciones normales los electrones de un átomo o ion se sitúan en los niveles de más baja energía. Cuando un átomo recibe suficiente energía, es posible que un

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electrón salte a un nivel superior a aquel en que se halla. Este proceso se llama excitación. Un electrón excitado se halla en un estado inestable y desciende a un nivel inferior, emitiendo una radiación cuya energía será igual a la diferencia de la que tienen los dos niveles.La energía del electrón en el átomo es negativa porque es menor que la energía del electrón libre.Al aplicar la formula de Bohr a otros átomos se obtuvieron resultados satisfactorios, al coincidir el pronóstico con el resultado experimental de los espectros de estos átomos.El modelo de Thomson presentaba un átomo estático y macizo. Las cargas positivas y negativas estaban en reposo neutralizándose mutuamente. Los electrones estaban incrustados en una masa positiva como las pasas en un pastel de frutas. El átomo de Rutherford era dinámico y hueco, pero de acuerdo con las leyes de la física clásica inestable. El modelo de Bohr era análogo al de Rutherford, pero conseguía salvar la inestabilidad recurriendo a la noción de cuantificación y junto con ella a la idea de que la física de los átomos debía ser diferente de la física clásica.

Propiedades del AtomoAtendiendo a las características estructurales del átomo las propiedades de este varían. Así por ejemplo los átomos de que tienen el mismo número de electrones de valencia que poseen distintos números atómicos poseen características similares.Los átomos están formados por un núcleo que posee una serie de partículas subatómicas. Alrededor del núcleo se hallan en diferentes órbitas los electrones.Las partículas subatómicas de las que se compone el núcleo son los protones y los neutrones. Los átomos son eléctricamente neutros. Luego, si contienen electrones, cargados negativamente, deben contener también otras partículas con carga positiva que corresponden a la carga de aquellos. Estas partículas estables con signo positivo se las llamó protón. Su masa es igual a 1,6710-27 kg.Con estas dos partículas, se intentó construir todos los átomos conocidos, pero no pudo ser así porque faltaba unas de las partículas elementales del núcleo que fue descubierto por James Chadwick en 1932 y que se llamó neutrón. Esta partícula era de carga nula y su masa es ligerísimamente superior a la del protón (1,6748210-27 kg.).Situados en órbitas alrededor del núcleo se hallan los electrones, partículas estables de carga eléctrica negativa y con una masa igual a 9,1110-31 kg. El modelo de Bohr explica el espectro del átomo de hidrógeno,pero no los de átomos mayores. Para explicar estos y otros fenómenos ha surgido la mecánica cuántica. Aquí como en el modelo de Bohr, un electrón atómico sólo puede ocupar determinados niveles de energía. Ahora bien cada nivel de energía posee uno o más subniveles de energía.El primer nivel de energía principal, n =1, posee un subnivel; el segundo posee dos, el tercero tres y así sucesivamente.En el modelo de Bohr, los electrones giran en torno al núcleo siguiendo órbitas circulares, pero hoy sabemos que un electrón en un subnivel de energía dado se mueve aunque la mayor parte del tiempo se encuentra en una región del espacio más o menos definida, llamada orbital.Los orbitales se nombran igual que su subnivel de energía correspondiente.La energía radiante, o radiación electromagnética, que el Sol llega a la Tierra a través del espacio, en forma de ondas. El resultado de la separación de los componentes de distinta longitud de onda de la luz o de otra radiación forma el espectro electromagnético.Teoría atómica de DaltonA través de todas las teorías anteriores John Dalton dedujo su teoría atómica.John Dalton, profesor y químico británico, estaba fascinado por el rompecabezas de los elementos. A principios del siglo XIX estudió la forma en que los diversos elementos se combinan entre sí para formar compuestos químicos. Aunque muchos otros científicos, empezando por los antiguos griegos, habían afirmado ya que las unidades más pequeñas de una sustancia eran los átomos, se considera a John

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Dalton como una de las figuras más significativas de la teoría atómica porque la convirtió en algo cuantitativo. Dalton mostró que los átomos se unían entre sí en proporciones definidas. Las investigaciones demostraron que los átomos suelen formar grupos llamados moléculas. Cada molécula de agua, por ejemplo, está formada por un único átomo de oxígeno (O) y dos átomos de hidrógeno (H) unidos por una fuerza eléctrica denominada enlace químico, por lo que el agua se simboliza como HOH o H2O.Todos los átomos de un determinado elemento tienen las mismas propiedades químicas. Por tanto, desde un punto de vista estrictamente químico, el átomo es la entidad más pequeña que hay que considerar. Las propiedades químicas de los elementos son muy distintas entre sí; sus átomos se combinan de formas muy variadas para formar numerosísimos compuestos químicos diferentes. Algunos elementos, como los gases nobles helio y argón, son inertes; es decir, no reaccionan con otros elementos salvo en condiciones especiales. Al contrario que el oxígeno, cuyas moléculas son diatómicas (formadas por dos átomos), el helio y otros gases inertes son elementos monoatómicos, con un único átomo por molécula.La teoría atómica de Dalton consta de tres postulados:1) Los elementos están constituidos por átomos consistentes en partículas materiales divididas e indestructibles.2) Los átomos de un mismo elemento tienen la misma masa y son iguales en todas las demás cualidades.3) Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla. Los átomos de un determinado compuesto son a su vez idénticos en masa y en todas sus propiedades.Las suposiciones de Dalton permiten explicar fácilmente las leyes ponderables de las composiciones químicas ya que la composición en peso de un determinado compuesto viene determinada por el número y peso de los átomos elementales que integran el átomo del compuesto.La teoría atómica constituyó sólo una hipótesis de trabajo, muy fecunda en el desarrollo posterior de la química. Pues no fue hasta finales del siglo XIX, cuando entonces fue aceptada al conocerse pruebas físicamente concluyentes de la existencia real de átomos, que eran entidades complejas formadas a partir de partículas más sencillas, y que los átomos de un mismo elemento tenían en muchísimos caso masa distinta. Estas modificaciones sorprendentes de la ideas de Dalton a cerca de la naturaleza de los átomos invalidan, en el campo de la química los resultados brillantes de la teoría atómica.

EL ATOMOAtomo, la unidad más pequeña posible de un elemento químico. En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra "átomo" se empleaba para referirse a la parte de materia más pequeño que podía concebirse. Esa "partícula fundamental", por emplear el término moderno para ese concepto, se consideraba indestructible. De hecho, átomo significa en griego "no divisible". El conocimiento del tamaño y la naturaleza del átomo avanzo muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre él.Con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII, los avances en la teoría atómica se hicieron más rápidos. Los químicos se dieron cuenta muy pronto de que todos los líquidos, gases y sólidos pueden descomponerse en sus constituyentes últimos, o elementos. Por ejemplo, se descubrió que la sal se componía de dos elementos diferentes, el sodio y el cloro, ligados en una unión íntima conocida como compuesto químico. El aire, en cambio, resultó ser una mezcla de los gases nitrógeno y oxígeno.

Teoría de Dalton

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Dalton mostró que los átomos se unían entre sí en proporciones definidas. Las investigaciones demostraron que los átomos suelen formar grupos llamados moléculas. Cada molécula de agua, por ejemplo, está formada por un único átomo de oxígeno (O) y dos átomos de hidrógeno (H) unidos por una fuerza eléctrica denominada enlace químico, por lo que el agua se simboliza como HOH o H2O.Todos los átomos de un determinado elemento tienen las mismas propiedades químicas. Por tanto, desde un punto de vista químico, el átomo es la entidad más pequeña que hay que considerar. Las propiedades químicas de los elementos son muy distintas entre sí; sus átomos se combinan de formas muy variadas para formar numerosísimos compuestos químicos diferentes. Algunos elementos, como los gases nobles helio y argón, son inertes; es decir, no reaccionan con otros elementos salvo en condiciones especiales. Al contrario que el oxígeno, cuyas moléculas son biatómicas (formadas por dos átomos), el helio y otros gases inertes son elementos monoatómicos, con un único átomo por molécula.

Ley de AvogadroEl estudio de los gases atrajo la atención del físico italiano Amadeo Avogadro, que en 1811 formuló una importante ley que lleva su nombre. Esta ley afirma que dos volúmenes iguales de gases diferentes contienen el mismo número de moléculas si sus condiciones de temperatura y presión son las mismas. Si se dan esas condiciones, dos botellas idénticas,una llena de oxígeno y otra de helio, contendrán exactamente el mismo número de moléculas. Sin embargo, el número de átomos de oxígeno será dos veces mayor puesto que el oxígeno es biatómico.

Masa atómicaDe la ley de Avogadro se desprende que las masas de un volumen patrón de diferentes gases (es decir, sus densidades) son proporcionales a la masa de cada molécula individual de gas. Si se toma el carbono como patrón y se le asigna al átomo de carbono un valor de 12,0000 unidades de masa atómica (u), resulta que el hidrógeno tiene una masa atómica de 1,0079 u, el helio de 4,0026, el flúor de 18,9984 y el sodio de 22,9898. En ocasiones se habla de "peso atómico" aunque lo correcto es "masa atómica". La masa es una propiedad del cuerpo, mientras que el peso es la fuerza ejercida sobre el cuerpo a causa de la gravedad.

Orbitales atómicosSegún la noción de átomo que aporta la mecánica cuántica, el electrón no gira a distancias fijas al núcleo, sino que se halla deslocalizado en ciertas regiones del espacio denominadas orbitales . La noción de nube electrónica o de carga proporciona una idea gráfica de lo que representa un orbital. Si se pudiera fotografiar millones de veces un electrón, la representación conjunta de tales posiciones daría lugar a una imagen de puntos con unas zonas de mayor densidad que otras, reflejando así la diferente probabilidad de presencia del electrón. La nube electrónica así obtenida representaría un orbital.Desde un punto de vista matemático un orbital queda definido por la función de onda Ψ,la cual varía con los números cuánticos n, l y ml . La densidad electrónica, que corresponde en la imagen de la nube de carga a la densidad de puntos, está

relacionada con el cuadrado del valor absoluto de la función de onda. La forma geométrica de los orbitales viene determinada por el número cuántico secundario l cuyos valores se suelen representar, por razones históricas, mediante las letras s, p, d y f. Así l = 0 corresponde a un orbital s; l = 1 a uno p; l = 2 a uno d y l = 3 a un orbital f.Los orbitales s tienen forma esférica y son, por lo tanto, indiferentes a la orientación (ml = 0). Los orbitales p (l = 1) presentan unas superficies límites lobuladas,

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distinguiéndose en cada caso tres orbitales (px ,pz y pz ) que corresponden a las tres orientaciones ml = - 1, 0, +1.Los orbitales d (l = 2) poseen cinco componentes (2 l + 1) orientadas en otras tantas direcciones del espacio que se representan en la forma dxy ,dyz , dxz , dx2 y2 ,dz2 y corresponden a los cinco valores del número cuántico magnéticoml = -2, -1, 0, +1, +2. Esta notación suele emplearse también para definir los niveles energéticos que caracterizan la energía de los orbitales correspondientes.

TABLA PERIODICA

Clasificación de los elementosAntecedentesEl descubrimiento de un gran número de elementos y el estudio de sus propiedades puso de manifiesto entre algunos de ellos ciertas semejanzas. Esto indujo a los químicos a buscar una clasificación de los elementos no solo con objeto de facilitar su conocimiento y su descripción, sino, más importante, para las investigaciones que conducen a nuevos avances en el conocimiento de la materia.1. Primera tentativa de clasificación: Tríadas de Döbereiner . Entre 1817 y 1829, Johan Wolfgang Döbereiner, profesor de Química de la Universidad de Jena, expuso su ley de las tríadas,agrupando elementos con propiedades semejantes.2. Segunda tentativa de clasificación: Ley de las octavas de Newlands . En 1864, el químico inglés John Alexander Reina Newlands observó que dispuestos los elementos en orden crecientes a sus pesos atómicos,después de cada siete elementos, en el octavo se repetían las propiedades del primero y por analogía con la escala musical enunciaba su ley de las octavas.3. Tercera tentativa de clasificación: Sistema periódico de Mendelejeff . Fue el químico ruso Dimitri I. Mendelejeff el que estableció la tabla periódica de los elementos comprendiendo el alcance de la ley periódica.Tabla PeriódicaLos primeros trabajos de Mendelejeff datan de 1860 y sus conclusiones fueron leídas 1869 en la sociedad Química Rusa. El mismo resumió su trabajo en los siguientes postulados:1. Si se ordenan los elementos según sus pesos atómicos, muestran una evidente periodicidad.2. Los elementos semejantes en sus propiedades químicas poseen pesos atómicos semejantes (K, Rb, Cs).3. La colocación de los elementos en orden a sus pesos atómicos corresponde a su valencia.4. Los elementos más difundidos en la Naturaleza son los de peso atómico pequeño. Estos elementos poseen propiedades bien definidas. Son elementos típicos.5. El valor del peso atómico caracteriza un elemento y permite predecir sus propiedades.6. Se puede esperar el descubrimiento de elementos aún desconocidos.7. En determinados elementos puede corregirse el peso atómico si se conoce el de los elementos adyacentes.He aquí una síntesis clara y muy completa no solo de la construcción de la tabla, sino también de su importancia química.

La tabla periódica moderna consta de siete períodos y ocho grupos.Períodos: Cada franja horizontal.Grupo Cada franja vertical.Familia: Grupo de elementos que tienen propiedades semejantes.

Ventajas del sistema de Mendelejeff

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1. Corrigió los pesos atómicos y las valencias de algunos elementos por no tener sitio en su tabla de la forma en que eran considerado hasta entonces.2. Señaló las propiedades de algunos elementos desconocidos, entre ellos, tres a los que llamó eka-boro,eka-aluminio, y eka-silicio.3. En 1894 Sir William Ramsay descubrió un gas el que denominó argón. Es monoatómico, no presenta reacciones químicas y carecía de un lugar en la tabla. Inmediatamente supuso que debían existir otros gases de propiedades similares y que todos juntos formarían un grupo. En efecto, poco después se descubrieron los otros gases nobles y se les asignó el grupo cero.4. Todos los huecos que dejó en blanco se fueron llenando al descubrirse los elementos correspondientes. Estos presentaban propiedades similares a las asignadas por Mendelejeff.Defectos de la tabla de Mendelejeff1. No tiene un lugar fijo para el hidrógeno.2. Destaca una sola valencia.3. El conjunto de elementos con el nombre de tierras raras o escasas (lantánidos) no tiene ubicación en la tabla o es necesario ponerlos todos juntos en un mismo lugar, como si fueran un solo elemento, lo cual no es cierto.4. No había explicación posible al hecho de que unos períodos contarán de 8 elementos: otros de 18, otros de 32 etc.5. La distribución de los elementos no está siempre en orden creciente de sus pesos atómicos.

Tabla periódica modernaEn el presente siglo se descubrió que las propiedades de los elementos no son función periódica de los pesos atómicos,sino que varían periódicamente con sus números atómicos o carga nuclear. He aquí la verdadera Ley periódica moderna por la cual se rige el nuevo sistema: "Las propiedades de los elementos son función periódica de sus números atómicos"Actualmente, el sistema periódico se representa alargándolo en sentido horizontal lo suficiente para que los períodos de 18 elementos formen una sola serie. Con ello desaparecen las perturbaciones producidas por los grupos secundarios. El sistema periódico largo es el más aceptado; la clasificación de Alfred Werner, permite apreciar con más facilidad la periodicidad de las propiedades de los elementos.

Propiedades periódicas y no periódicas de los elementos químicosSon propiedades periódicas de los elementos químicos las que desprenden de los electrones de cadena de valencia o electrones del piso más exterior así como la mayor parte de las propiedades físicas y químicas.Radio atómicoEs la distancia de los electrones más externos al núcleo. Esta distancia se mide en Angstrom (A = 10-8),dentro de un grupo Sistema periódico, a medida que aumenta el número atómico de los miembros de una familia aumenta la densidad, ya que la masa atómica crece más que el volumen atómico, el color F (gas amarillo verdoso), Cl (gas verde), Br (líquido rojo), I sólido (negro púrpura), el lumen y el radio atómico, el carácter metálico, el radio iónico,aunque el radio iónico de los elementos metálicos es menor que su radio atómico.Afinidad electrónicaLa electro afinidad, energía desprendida por un ion gaseoso que recibe un electrón y pasa a átomos gaseosos, es igual el valor al potencial de ionización y disminuye al aumentar el número atómico de los miembros de una familia. La electronegatividad es la tendencia de un átomo a captar electrones. En una familia disminuye con el número atómico y en un período aumenta con el número atómico.

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Grupo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

IA IIA IIIBIVB

VBVIB

VIIB

VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIAVIIA

VIIIA

Periodo

11H

2He

23Li

4Be

5B

6C

7N

8O

9F

10Ne

311Na

12Mg

13Al

14Si

15P

16S

17Cl

18Ar

419K

20Ca

21Sc

22Ti

23V

24Cr

25Mn

26Fe

27Co

28Ni

29Cu

30Zn

31Ga

32Ge

33As

34Se

35Br

36Kr

537Rb

38Sr

39Y

40Zr

41Nb

42Mo

43Tc

44Ru

45Rh

46Pd

47Ag

48Cd

49In

50Sn

51Sb

52Te

53I

54Xe

655Cs

56Ba

*72Hf

73Ta

74W

75Re

76Os

77Ir

78Pt

79Au

80Hg

81Tl

82Pb

83Bi

84Po

85At

86Rn

787Fr

88Ra

**104Rf

105Db

106Sg

107Bh

108Hs

109Mt

110Uun

111Uuu

112Uub

113Uut

114Uuq

115Uup

116Uuh

117Uus

118Uuo

lantánidos *57La

58Ce

59Pr

60Nd

61Pm

62Sm

63Eu

64Gd

65Tb

66Dy

67Ho

68Er

69Tm

70Yb

71Lu

actínidos **89Ac

90Th

91Pa

92U

93Np

94Pu

95Am

96Cm

97Bk

98Cf

99Es

100Fm

101Md

102No

103Lr

ENLACE QUIMICOIonesLos átomos están constituidos por el núcleo y la corteza y que el número de cargas positivas del primero es igual al número de electrones de la corteza; de ahí su electronegatividad. Si la corteza electrónica de un átomo neutro pierde o gana electrones se forman los llamados iones.Los iones son átomos o grupos atómicos que tienen un número de electrones excesivo o deficiente para compensar la carga positiva del núcleo. En el primer caso los iones tienen carga negativa y reciben el nombre de aniones, y en el segundo están cargados positivamente y se llaman cationes.Elementos electropositivos y electronegativosSe llaman elementos electropositivos aquellos que tienen tendencia a perder electrones transformándose en cationes; a ese grupo pertenecen los metales. Elementos electronegativos son los que toman con facilidad electrones transformándose en aniones; a este grupo pertenecen los metaloides.Los elementos más electropositivos están situados en la parte izquierda del sistema periódico; son los llamados elementos alcalinos. A medida que se avanza en cada período hacia la derecha va disminuyendo el carácter electropositivo, llegándose, finalmente, a los halógenos de fuerte carácter electronegativo.Electrones de valenciaLa unión entre los átomos se realiza mediante los electrones de la última capa exterior, que reciben el nombre de electrones de valencia. La unión consiste en que uno o más

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electrones de valencia de algunos de los átomos se introduce en la esfera electrónica del otro.Los gases nobles, poseen ocho electrones en su última capa, salvo el helio que tiene dos. Esta configuración electrónica les comunica inactividad química y una gran estabilidad.Todos los átomos tienen tendencia a transformar su sistema electrónico y adquirir el que poseen los gases nobles, porque ésta es la estructura más estable.Valencia electroquímicaSe llama valencia electroquímica al número de electrones que ha perdido o ganado un átomo para transformarse en ion. Si dicho número de electrones perdidos o ganados es 1, 2, 3, etc. Se dice que el ion es monovalente, bivalente,trivalente, etc.Tipos de enlaceEn la unión o enlace de los átomos pueden presentarse los siguientes casos:1. Enlace iónico, si hay atracción electrostática.2. Enlace covalente, si comparten los electrones.3. Enlace covalente coordinado, cuando el par de electrones es aportado solamente por uno de ellos.4. Enlace metálico, son los electrones de valencia pertenece en común a todos los átomos.Enlace iónico o electrovalenteFue propuesto por W Kossel en 1916 y se basa en la transferencia de electrones de un átomo a otro. La definición es la siguiente: "Electrovalencia es la capacidad que tienen los átomos para ceder o captar electrones hasta adquirir una configuración estable, formándose así combinaciones donde aparecen dos iones opuestos".Exceptuando solamente los gases nobles todos los elementos al combinarse tienden a adquirir la misma estructura electrónica que el gas noble más cercano. El átomo que cede electrones se transforma en ion positivo (catión), en tanto que el que los gana origina el ion negativo (anión).

Propiedades generales de los compuestos iónicosEn general, los compuestos con enlace iónico presentan puntos de ebullición y fusión muy altos, pues para separarlos en moléculas hay que deshacer todo el edificio cristalino, el cual presenta una elevada energía reticular.Enlace covalente normalSe define de la siguiente manera: "Es el fenómeno químico mediante el cual dos átomos se unen compartiendo una o varias parejas de electrones; por lo tanto, no pierden ni ganan electrones, sino que los comparten".Un átomo puede completar su capa externa compartiendo electrones con otro átomo.Cada par de electrones comunes a dos átomos se llama doblete electrónico. Esta clase de enlace químico se llama covalente, y se encuentra en todas las moléculas constituidas por elementos no metálicos, combinaciones binarias que estos elementos forman entre sí, tales como hidruros gaseosos y en la mayoría de compuestos de carbono.Cada doblete de electrones (representado por el signo :) Intercalado entre los símbolos de los átomos,indica un enlace covalente sencillo y equivale al guión de las fórmulas de estructura.En enlace covalente puede ser: sencillo, doble o triple, según se compartan uno, dos o tres pares de electrones.Enlace covalente coordinadoSe define de la siguiente forma: "Es el enlace que se produce cuando dos átomos comparten una pareja de electrones, pero dicha pareja procede solamente de uno de los átomos combinados. En este caso el enlace se llama covalente dativo o coordinado. El átomo que aporta la pareja de electrones recibe el nombre de donante, y el que los recibe, aceptor. Cuando queremos simplificar la formulaEnlace metálico

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La estructura cristalina de los metales y aleaciones explica bastante una de sus propiedades físicas. La red cristalina de los metales está formada por átomos (red atómica) que ocupan los nudos de la red de forma muy compacta con otros varios.En la mayoría de los casos los átomos se ordenan en red cúbica, retenido por fuerzas provenientes de los electrones de valencia; pero los electrones de valencia no están muy sujetos, sino que forman una nube electrónica que se mueve con facilidad cuando es impulsada por la acción de un campo eléctrico.

LA MATERIA EN LAS REACCIONES QUIMICASLas reacciones químicas son procesos de cambio de unas sustancias en otras. De acuerdo con la teoría atómica de la materia se explican como el resultado de un reagrupamiento de átomos para dar nuevas moléculas. Las sustancias que participan en una reacción química y las proporciones en que lo hacen, quedan expresadas en la ecuación química correspondiente, que sirve de base para la realización de diferentes tipos de cálculos químicos.La naturaleza es dinámica. Tanto la materia viva como la inerte sufren continuamente procesos de transformación, de los cuales los más importantes son los que afectan a su constitución. La formación de las rocas, la erosión química de las aguas, el nacimiento de una planta o la respiración de un mamífero son procesos observables que suponen cambios de unas sustancias en otras. Todos ellos, más allá de sus diferencias, tienen algo en común: implican transformaciones a escala molecular, que son las responsables de los cambios materiales observables a simple vista.

LAS REACCIONES QUIMICASConceptos fundamentalesUna molécula de una determinada sustancia pura constituye el representante elemental de dicha sustancia, es decir, la cantidad más pequeña de ella que posee todas sus propiedades químicas. Cuando una sustancia dada, bajo ciertas condiciones, se transforma en otra u otras con diferentes propiedades, se ha de pensar que algo ha ocurrido a nivel molecular.De forma espontánea unas veces y provocada otras, los átomos, que en número y proporciones fijas forman unas moléculas determinadas, pueden desligarse unos de otros por rotura de sus enlaces y reunirse nuevamente de diferente manera, dando lugar, por tanto, a nuevas moléculas. El efecto conjunto de estas transformaciones moleculares se traducirá en un cambio observable de sustancia o cambio químico. Dicho proceso de transformación recibe el nombre de reacción química. Con frecuencia, sustancias formadas por iones participan en las reacciones químicas. En tales casos, las moléculas de la descripción anterior deben ser consideradas realmente como agregados iónicos.En las reacciones químicas la sustancia o sustancias iniciales se denominan reactivos y las finales productos; el proceso de transformación se representa mediante las llamadas ecuaciones químicas en la forma:reactivos (reacción química) productosTanto los reactivos como los productos se escriben mediante sus fórmulas correspondientes. La flecha indica el sentido de la transformación. Si es posible conviene indicar en la ecuación química el estado físico de reactivos y productos, el cual se suele expresar mediante las siguientes abreviaturas situadas a continuación de la fórmula química:(s) sólido, (l) líquido, (g) gas, (aq) solución acuosaCada uno de los símbolos químicos que aparecen en la ecuación no sólo constituye la abreviatura del nombre del elemento correspondiente, sino que además representa un átomo de dicho elemento. Análogamente sucede con la fórmula de un compuesto, la cual designa a dicho compuesto y muestra los átomos (o los iones) que componen su molécula (o su agregado iónico elemental) así como la relación numérica entre ellos.

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Esta forma simbólica de escribir las reacciones químicas constituye, por tanto, la descripción de las transformaciones a nivel molecular que aquéllas implican. La representación visual de tales procesos puede efectuarse recurriendo a modelos o construcciones mediante esferas que reproducen la estructura aproximada de la molécula o del agregado iónico en cuestión. En este tipo de modelos, cada esfera, con su correspondiente color, representa un átomo o un ion y el conjunto describe la forma exterior de la molécula o del agregado iónico.

Tipos de reacciones químicasEl reagrupamiento que experimentan los átomos de los reactivos en una transformación química puede ser de diferentes tipos. He aquí algunos de ellos:a) Reacciones de síntesis. Se caracterizan porque los productos son sustancias más complejas, desde un punto de vista químico, que los reactivos. La formación de un compuesto a partir de sus elementos correspondientes es el tipo de reacción de síntesis más sencilla. Así, el cobre, a suficiente temperatura, se combina con el azufre para formar sulfuro de cobre (I) según la reacción:2.Cu (s) + S (s) calor Cu2S (s) sulfuro de cobre (I)b) Reacciones de descomposición. Al contrario que en las reacciones de síntesis, los productos son en este caso sustancias más sencillas que los reactivos. Así, cuando el carbonato de cobre se calienta fuertemente se descompone según la reacción:CuCO3 (s) calor CuO (s) + CO2 (s)c) Reacciones de desplazamiento. Tienen lugar cuando siendo uno de los reactivos una sustancia simple o elemento, actúa sobre un compuesto desplazando a uno de sus elementos y ocupando el lugar de éste en la correspondiente molécula. Así las reacciones de ataque de los metales por los ácidos llevan consigo la sustitución del hidrógeno del ácido por el metal correspondiente. Tal es el caso de la acción del ácido clorhídrico sobre limaduras de hierro que tiene lugar en la forma:Fe (s) + 2.HCl (aq) FeCl2 (s) + H2 (g)d) Reacciones de doble descomposición. Se producen entre dos compuestos y equivalen a un intercambio o sustitución mutua de elementos que da lugar a dos nuevas sustancias químicamente análogas a las primeras. Así el sodio desplaza a la plata en el nitrato de plata,pero es a su vez desplazado por aquélla en el cloruro de sodio:NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl

APLICACION: CALCULOS ESTEQUIOMETRICOS (II)Cuando se vierte ácido clorhídrico sobre limaduras de cinc, se produce la siguiente reacción con desprendimiento de hidrógeno gaseoso:Zn (s) + HCl (aq) ZnCl2 (s) + H2 (g)Determinar qué volumen de hidrógeno, medido en condiciones normales, se recogerá cuando son atacados 30 g de Zn. ¿Cuántas moléculas de hidrógeno estarán contenidas en dicho volumen?Para ajustar la reacción bastará en este caso multiplicar por 2 el HCI:Zn + 2.HCl ZnCl2 + H2

De ella se deduce que por cada mol de átomos de Zn se producirá un mol de moléculas de H2, pues la relación entre sus respectivos coeficientes es de 1:1. Pero un mol de átomos de Zn tiene una masa igual a un átomo-gramo de dicho metal,esto es, a 65,4 g. Asimismo, un mol de H2 ocupa 22,4 I en condiciones normales, luego estableciendo la siguiente relación de proporcionalidad:65,4 g de Zn/22,4 l de H2 = 30 g de Zn/xresulta:x = 30.22,4/65,4 = 10,3 l de H2

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Recordando ahora que un mol de cualquier sustancia contiene 6,02 · 1023 moléculas, la segunda parte del problema se resuelve recurriendo ahora a la proporcionalidad entre volumen y número de moles:22,4 l de H2/6,02.1023 moléculas = 10,3 l de H2/xx = 10,3.6,02.1023/22,4 = 2,76.1023 moléculas

COMPUESTOS QUIMICOS

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Condensación AldólicaLa condensación aldólica es una reacción propia de aldehídos con hidrógenos en .También la dan algunas cetonas. En general, la reacción es un equilibrio que estádesplazado hacia los productos de partida.

La condensación aldólica da lugar a un aldol o b-hidroxialdehído, en bajaproporción. Sin embargo, la calefacción de este compuesto provoca sudeshidratación produciendo un aldehído a,b-insaturado. La pérdida deagua "tira" de los equilibrios.La autocondensación de un aldehído con hidrógenos en a conduce a unnuevo aldehído a,b-insaturado. Pero esta reacción tiene algunaslimitaciones.

Por ejemplo, elpropanal

reacciona conhidróxido para

dar una pequeñacantidad de ionenolato. Éste,

muy nucleófilo,se adiciona al

grupo carbonilode una molécula

de aldehídoremanente. El

compuestoresultante de la

adición seneutraliza con unamolécula de agua

dando un b-hidroxialdehído.

En general, la condensación aldólica no puede llevarse a cabo entre aldehídos o cetonasdiferentes ya que se obtendría una mezcla de productos:

Esta reacción carece de utilidad práctica.

Por ejemplo, elacetaldehído y elpropionaldehído

darían lugar acuatro productos,

en proporciónparecida, Los ionesenolato de ambos

aldehídos seproduciran enproporciones

similares y atacarántanto al propio

aldehído del queprovienen como al

otro.

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En esta reacción sólo se puede producir un enolato: el delacetaldehído. El pivalaldehído no tiene hidrógenos en a. Pero paraevitar que el acetaldehído reaccione consigo mismo es necesarioadicionarlo lentamente, para que su concentración se mantengasiempre lo más baja posible. Así, el enolato del acetaldehídoreaccionará con mayor probabilidad con la especie más abundanteen la mezcla de reacción: el pivalaldehído.

Si uno de losreactivos no tienehidrógenos en a,

como elpivalaldehído, y el

otro aldehído seadiciona muylentamente, lacondensación

aldólica tiene lugarcon buen

rendimiento,obteniendose unúnico producto

Por ejemplo, producimos cuantitativamente el enolato de laacetona con una base muy fuerte (LDA=litio diisopropilamiduro)y lo hacemos reaccionar con cloruro de trimetilsilano. Losderivados de silicio reaccionan preferentemente con el oxígeno delenolato y lo "capturan". El sililéter de enol así formado puedereaccionar con cualquier aldehído o cetona, tenga hidrógenos en ao no, en presencia de sales de Ti. De esta forma pueden obtenersealdoles entre cualquier pareja de aldehídos o cetonas. Ladeshidratación final puede incluso evitarse manteniendo la mezclade reacción lo más fría posible.

Otra manera deconseguir unacondensación

aldólica cruzada esatrapar el enolato

con un derivado desilicio.

Por ejemplo, la 2,5-hexanodiona puede dar dos iones enolatoposibles. El que se produce en un extremo puede atacarintramolecularmente al otro grupo carbonilo, dando un cetoalcoholcíclico de cinco miembros muy estable (el otro enolato conduce aun ciclobutano con demasiada tensión como para producirse). Porcalefacción se obtiene fácilmente la 3-metil-2-ciclopentenona.

La condensaciónaldólica puedellevarse a cabo

intramolecularmente, con dialdehídos

o dicetonasadecuados. Estopermite obtener

compuestoscíclicos de cinco o

seis miembrosaltamente

funcionalizados