Fundamento de de qumica Temas: I. II. III. IV. V. Estructura atmica Tabla peridica moderna Fundamentos de enlace qumico y estructura molecular Nomenclatura qumica Estequiometria

I. Estructura atmica Definicin: qumica es una ciencia natural que estudia la estructura de la materia y sus propiedades, las transformaciones que experimenta y la energa asociada a esos procesos. I.I Clasificacin de la materia MATERIA SUSTANCIAS PURAS ELEMENTO COMPUESTOS HETEROGENEAS MEZCLAS HOMOGENEAS Y SOLUCIONES

Sustancias puras.Elementos: Son las sustancias puras ms simples y estn constituidas por tomos los tomos son las partculas ms pequeas de os elementos que conservan todas las propiedades fsicas y qumicas. Ej. Fe, H, C, O, P, K .. etc. Compuestos: Son sustancias puras constituidas por elementos en una proporcin en peso definida y constante. La unidades de los compuestos son las molculas partculas ms pequeas que conservan todas sus propiedades fsicas. Mesclas.Heterogneas: Son aquellas en las cuales se puede distinguir a simple vista formando ms de una fase. Ej. Arena-Agua fases diferentes que se distinguen a simple vista Homogneas o soluciones: Son aquellas en las cuales sus componentes no se pueden distinguir y forman una sola fase. Ej. Aire (g,g) ; O2 ; N2 ; CO2 Bebidas alcohlicas (L-L) Agua y alcohol etlico

Aleaciones: Bronce (Cu-Sn); Latn (Fe-Zn) I.II Primeros modelos atmicos Alrededor de 1900 ya se conoca de la existencia de las partculas atmicas cargadas, sin embargo ya de conoca como estaban organizadas dentro del tomo En 1904 Thompson proponer que el tomo es una esfera de electricidad positiva en la que se incrusta los electrones en forma simtrica y en nmero tal que neutralicen la carga positiva de la esfera En este modelo tanto la masa como la carga elctrica estaban uniformemente distribuidas.

En 1911 Rutherford con la colaboracin de Geiger y Mars realizan experimentos que arrojan resultados inesperados. Estos experimentos consistieron en bombardear delgadsimas lminas de oro (10-4nm) con partculas alfa

Tal como se esperaban las partculas alfa atravesaban la lmina de Au prcticamente sin desviarse. Sin embargo una de cada 2000 partculas alfa experimentaban deviaciones grandes (incluso al parecer algunas rebotaban). Para explicar estos resultados experimentales rutherford sugiri que el tomo est constituido en su mayor parte por espacios vacios y por una zona muy pequea, muy densa que concentraba toda la carga positiva y prcticamente toda la masa a la que denominamos ncleo atmico. En este modelo los electrones estaran movindose alrededor del ncleo a distancias relativamente grandes.

En 1917 se descubren los isotopos. Los isotopos son tomos del mismo elemento pero con diferente masa. Para justificar la diferente masa de los isotopos se sugiri la existencia de una

partcula nuclear hipottica de masa parecida a la del protn pero sin carga elctrica ala que se denomina neutrn. El neutrn fue descubierto en 1932 por CHADWICK, con el descubrimiento del neutrn se pudo descubrir completamente al tomo nuclear. PARTICULAS FUNDAMENTALES Partcula Masa(g) Caga elctrica(e) Electrn 9,1095X10^-28 -1 Protn 1,6725X10^-24 +1 Neutrn 1,6725X10^-24 (e)=Carga elctrica elemental=1,6x10^-19C=4,8x10^-10UES C=coulomb ; UES=Unidad de masa atmica Para identificar un tomo se utiliza el nmero atmico (Z) y el nmero de masa (A) EJ: 17 Cl35 ; donde 17 representa el numero de protones en el ncleo (Z) y 35 representa la suma de protones y neutrones en el ncleo. Isotopos Z A #N0 235 92 235 143 92U 92 237 145-es ms pesado U 237 92 0 #N =Numero de neutrones #N0=A-Z Ejercicio: Completa la siguiente tabla Especie K Mn Pb Xe Se Se-2 Pb+2 Especie As P-3 Cu Pa+4 Z 19 25 82 54 34 34 82 Z 33 15 29 46 A 41 80 208 186 80 80 208 A 74 46 63 106 #N0 22 55 126 132 46 46 126 #N0 41 31 34 60 # 19 25 82 54 34 36 80 # 33 18 29 42 Iones partculas con carga elctrica Aniones (-)=carga elctrica negativa Cationes (+)=carga elctrica positiva Se-2= gana 2 Pb+2 = pierde 2

Peso atmico de un elemento, PAe Es el promedio ponderado de los pesos atmicos de sus diferentes isotopos PAe=P1x1 +P2 X2 +P3 X3+ .PnXn Pn=Peso atmico del isotopo n. Xn=Fraccin de abundancia natural del isotopo n. Ejercicio: A partir de la siguiente informacin determinar el peso atmico del oxigeno que se reporta en la tabla peridica.

Isotopo8O 8O 8O 16 17 18

PA(UMA) 15,9949 16,9991 17,9991

% Abundancia natural 99,759 0,037 0,204 100

Fraccin de la abundancia natural, Xn O,99759 0,0037 0,00204 1

UMA=Unidad de masa atmica. UMA=1,67X10^-24(g) g=Gramos

PAo= P1 X1+P2 X2+P3 X3 PAo=15,9949UMA (0,99759)+16,9991UMA (0,0037)+17,9991UMA (0,00204) PAo=15,9994UMA Copiar el ejercicio #6 de la pgina 11 del cuaderno de trabajo de qumica.

Isotopo8O 8O 16 17

PA(UMA) 15,9949 16,9991

% Abundancia natural 23,985 24,986

Fraccin de la abundancia natural, Xn ? ?

X1+ X2 + X3 +

..Xn=1

X1+ X2 =1 ; X2=1-X1

24,331 UMA =23,985 UMA X1 +24,986 UMA X2 24,331=23,985 X1 +24,986(1- X1) X1=0,654x100=65,4% X2=0,346x100=34,6% tomo gramo de un elemento, Atg El tomo gramo de un elemento es igual a un numero de avogadro de tomos del elemento (6,022x1023) y su masa en gramos es numricamente igual al peso atmico del elemento. Elemento Fe Ca Na Pat(UMA) 56 40 23 mAtg(g) 56 40 23 #Atg 6,022x1023tomos Fe 6,022x1023tomos Ca 6,022x1023tomos Na Peso atmico y molecular se expresan en (UMA)

Peso molecular, PM Molculas que existen en los compuestos, gases elementales y los halgenos Compuestos Gases nobles Halgenos H 2O O2 F2 Gas H2SO4 N2 Cl2 Gas F2 (NO4)3 H2 Br2 Liquido C6H12O6 I2

El peso molecular de un compuesto de los gases elementales y de los halgenos es igual a la suma de los pesos atmicos de los lados y cada uno de los tomos que constituyen la molcula. PM H2O=2(1 UMA)+1(16 UMA)=18 UMA PM H2SO4=2(1 UMA)+1(32 UMA)+4(16 UMA )=98 UMA PM F2 (NO4)3=194 UMA PM C6 H12O6 =254 UMA MOL, mol El mol de un compuesto de los gases elementales y de los halgenos es igual a un numero de avogadro de las molculas de la sustancia (6,022x1023) y su masa en gramos es numricamente igual al peso molecular de la sustancia. Sustancia H 2O H2SO4 Fe(NO2)3 N2 I2 PM(UMA) 18 98 194 28 154 Masa(mol g) 18 98 194 28 154 # molculas/mol 6,0022X1023 6,0022X1023 6,0022X1023 6,0022X1023 6,0022X1023

Volumen molar de un gas, Vl Es el volumen que ocupa una mol de gas en condiciones normales (1 atm y 00 centgrados) es una constante fsica al igual a (22,4 lt) Gas N2 CH4 Ar M mol(g) 28 16 40 Volumen (lt) en CN 22,4 22,4 22,4 CN: Condiciones normales Gases nobles: He ,Ne ,Ar ,Kr ,Xe ,Rn

Ejercicios: 1.-Calcular cuntos tomos existen en 1gr de oro. Datos: # tomos de Au=? # tomos Au=1g Au X 1 at-g Au X 6,022x1023 = 3,056x1023 197 g Au 1 at-g Au M Au=1g PA Au=197 uma 2.-En cul de las siguientes sustancias existe mayor masa: En 3,25 at-g Fe; 6,3x1023 tomos Cu; 43 g Pb a) M Fe=3,25 at-g Fe X 56g Fe = 182 g 1 at-g Fe b) M Cu=6,3x1023 tomos Cu X 1at-g Cu X 63,5 Cu = 66,43g Cu 6,022x1023 1 at-g Cu c) M Pb=43 g Por lo tanto hay mayo masa en 3,25 at-g Fe

3.-Determinar en cul de las siguientes cantidades de sustancias existe mayor nmero de molculas: en 1,75 mol O2, 1,5 lt NH3 g en CN, 15,3 g H2 SO4 a) # molculas O2 = 1,75 mol O2 X 6,022x1023 molculas O2 = 1,05385X1024 molculas O2 1 mol O2b) # molculas NH 3 = 1,5 lt NH 3 X 1 mol NH3 X 6,022X1023 molculas NH 3 = 4,033X1022 molculas 22,4 lt NH3 1 mol NH3

c) # molculas H2SO4 = 15,3 g H2SO4 X 1 mol H2SO4 X 6,022X1023 molculas H2SO4 98 g H2SO4 1 mol H 2SO4 = 9,4016X1022 molculas H2SO4 Por lo tanto existe mayor nmero de molculas en 1,75 moles O2 4.- Calcular que masa de carbono existe en: 3,16 moles CaC2O3 (oxalato de calcio); 52,3 g Na2CO3 (Carbonato de sodio); 7,23x1023 molculas C2H6O (etanol) a) M C = 3,16 moles CaC2O3 X 2 at-g C X 12 g C = 75,84 g C 1 mol CaC2O3 1 at-g C

1 at-g C X 12 g = 5,92 g C b) M C = 52,3 g Na2CO3 X 1 mol Na2CO3 X 106 g Na2 CO3 1 mol Na2CO3 1 at-g C c) M C = 7,23x1023 molculas C2H6O X X 2 at-g C X 12 g C 1 mol C2H6O 6,022X1023 molculas C2H6O 1 mol C2H6O 1 at-g C

= 28,81 g C Por lo tanto hay mayor masa en 3,16 moles CaC2O3. Frmulas empricas y moleculares Composicin elemental centesimal

Indica cuntas partes en peso de cada elemento existen por cada 100 por cada 100 partes en peso del compuesto. Ejercicio: cul es la composicin elemental centesimal del nitrato de calcio (Ca (NO3)2) Ca (NO3)2 PM= 164 uma % Ca = 1 (PA C) X 100 = 1(40 uma) x 100 = 24,39 PM 16 uma % N = 2(PA N) X 100 = 17,07 PM % O = 6(PA O) X 100 = 58,54 PM Cmo determinar la frmula de un compuesto? 1.- Cantidades estequiomtricas de los elementos de una cantidad determinada de compuesto. 2.- Determinar el nmero de tomo gramo de c/u de los elementos en las cantidades estequiomtricas dadas. 3.- Se divide para el nmero de at-g de menor valor.

4.- Se consigue la relacin mnima entre los at-g o tomo de cada elemento a la que se denomina frmula emprica. Ejemplo: % C = 92.31 f= PM f: factor CH C2H2 % H = 7.69 PE PE: Peso emprico PE = 13 uma PM: Peso molecular C6H6 % C = 92.31 % H = 7.69 27,27 g C + 72,73 g O = 100 g CO2 Anhdrido carbnico Cantidades estequiomtricas

% C = 27.27 Composicin elemental centesimal % O = 72.93 Se conoce la relacin real en tomos. Se llega a la frmula molecular, usando el factor PM PE Ejercicio: un hidrocarburo tiene la siguiente composicin elemental, si el peso molecular del compuesto es 78 uma. Determinar su formula molecular: Hidrocarburo % C = 92.31 PM = 78 uma % H = 7.69 FM =? Relacin # at-g = 7.69 = 1 Mnima 7.69 # at-g = 7,69 = 1 7.69 # at-g C = 92.31 g C X 1at-g C = 7.69 12 g C # at-g H = 7.69 g H = 1 at-g H = 7.69 1gH FE: CH f=PM = 78 uma = 6 PE: 13 uma PE 13 uma FM: C6 H6

El anlisis de cierta sal indica que su composicin es % k = 26.531; % Cr = 35.374; % O = 38.095. Si el peso molecular del compuesto es 294 uma. Determinar la frmula molecular. PM = 294 uma FM =? PA (uma) K =39 Cr = 55 O = 16 Relacin Minima # at-g K = 26.531 g K X 1 at-g K = 0.68 39 g K # at-g Cr = 35.374 g Cr X 1 at-g Cr = 0.68 52 g Cr # at-g O = 38.095 g O X 1 at-g O = 2.38 16 g O

# at-g K = 0.68 = 1 X 2 = 2 FE: K2Cr2O7 0.68 PE: 294 uma # at-g Cr = 0.68 = 1 X 2 =2 0.68 f = PM = 294 uma = 1 FM: K2Cr2 O7 PE 294 uma # at-g O = 2.38 = 3.5 X 2 = 7 0.68 Nota: Si obtenemos nmeros decimales en la relacin mnima multiplicamos por el mayor nmero (2, 3, 4, 5 ) para obtener nmeros enteros. Cuando se combustiona una muestra de cido actico que pesa 1.54 g se forma 2.257 g de anhdrido carbnico CO2 Y 0.9241 g H2O. Los elementos presentes en el cido actico son C, H , O. S i el PM del compuesto es 60 uma. Determinar su frmula molecular.