UNIDAD I INTRODUCCIN A LA QUMICAa) Antecedentes Histricos de la Qumica La Qumica se ha ido desarrollando a lo largo de la historia; no se gener como la concebimos en la actualidad; es a partir del origen del hombre que se pueden ubicar fenmenos y manifestaciones Qumicas. Esta ciencia necesit de cientos de aos para desarrollarse como tal y an en la actualidad se sigue desarrollando. Recordemos que la necesidad de sobrevivir del hombre primitivo, as como la satisfaccin de sus necesidades vitales, fue lo que llev a este hombre primitivo a la bsqueda y exploracin del mundo que lo rodeaba; poco a poco fue experimentando y prediciendo fenmenos naturales que iba descubriendo, pero al mismo tiempo lo iban sorprendiendo. Dichas necesidades lo llevaron a la prctica de la caza y la pesca, (primeras actividades del hombre primitivo) a la construccin de refugios que lo libraran de peligros y lo protegieran del clima, y por supuesto al conocimiento y clasificacin de plantas que le permitieran alimentarse y curarse. Si ubicamos los inicios de la Qumica en el perodo prehistrico (hasta 600 a. C.) se puede decir que el hombre prehistrico utilizaba el fuego en la metalurgia para la fabricacin de ladrillos y la alfarera; as mismo utilizaron metales como el oro, ya que ste generalmente se encuentra libre, adems de poseer un color que hace que sea identificado fcilmente. El cobre y la plata fueron utilizados tambin desde los primeros tiempos (4000 a. de C.). Poco a poco el hombre primitivo fue desarrollando habilidades como el pensamiento y el lenguaje, proporcionndole grandes posibilidades de desarrollo. Al dejar de ser nmada y convertirse en sedentario y con el descubrimiento del fuego crece enormemente la cantidad de inventos y descubrimientos. Con el paso del tiempo y el crecimiento de las grandes civilizaciones el desarrollo de la Qumica empieza a darse con mayor fuerza. Con los chinos surge la alquimia (140 a. C.) como una ciencia que trataba de las transmutaciones de un elemento a otro; sus precursores buscaban convertir cualquier metal bsico en oro. As los chinos desde antes de la era cristiana ya tenan conocimiento de varios metales como el oro, mercurio, estao, cobre, fierro, plata, etc. Tambin tenan conocimiento de la sal, el vinagre, los colorantes, la fermentacin, el horneado de pan, la levadura y adems preparaban algunos medicamentos y drogas. Los egipcios practicaban la Qumica, con tcnicas perfectas, para embalzamiento de los cadveres. el

A principios de la era cristiana hubo una combinacin de las artes antiguas de los egipcios y las especulaciones fisiolgicas de los griegos, para formar as un grupo de conocimientos en la Qumica (REDMORE, 1981). Fue precisamente en Egipto donde se escriben los primeros libros de Qumica. Con los hindes y los griegos (600-300 a. C.) el aspecto terico de la Qumica inicia su desarrollo; fue con la civilizacin hind que se origina la teora de los cuatro elementos: agua, tierra, viento y fuego; mientras que con los griegos se generaron dos ideas o teoras que se extendieron hasta siglos posteriores: la primera deca que cualquier sustancia terrestre esta compuesta por estos cuatro elementos: agua, tierra, viento y fuego; la segunda propuesta por Leucipio y extendida por Demcrito (S. V. a. de C.) en la que se deca que la materia se forma por unidades diferentes y separadas llamadas tomos. Tales de Mileto estableci que el agua era el elemento primordial; mientras que para Heraclito de Efeso era el fuego. Empedocles manifestaba que la materia no estaba compuesta por un elemento o sustancia, sino por los cuatro elementos: agua, aire, tierra y fuego. Aristteles aceptaba esa misma teoria, aunque ese tiempo la Qumica experimental no exista. Platn a su vez propuso que los tomos eran diferentes a otros en cuanto a su forma; por lo que los tomos de un elemento podan convertirse en otros tomos si se les cambiaba la forma. Para los aos 300-500 surge en Oriente el conocido perodo de la Alquimia, su trabajo principal consista en la utilizacin de tcnicas (en su mayora egipcias) para manejar diversos materiales para la investigacin de teoras relacionadas con la naturaleza de la materia; en este perodo se desarrollaron procesos de destilacin, cristalizacin y sublimacin; as mismo se conocieron metales como el cido clorhdrico, el sulfrico, el ntrico, el arsnico y varias sales. Pero una de las actividades primordiales era la transmutacin de metales bsicos como el hierro y el plomo en oro. Todos estos conocimientos se fueron extendiendo hacia Europa a travs de Espaa en el siglo XII aproximadamente. Para los aos 1550-1650 la alquimia fue una actividad primordial, poco a poco los esfuerzos de los alquimistas se centraron en la preparacin de remedios, drogas y medicamentos para curar enfermedades; a este perodo se le conoci como el perodo de la Iatroqumia o Qumica Mdica y es iniciada por Paracelso (mdico suizo, alquimista y profesor). En Europa durante los siglos XVI y XVII la Qumica se preocupaba por las aplicaciones en medicina; para este perodo la teora de los cuatro elementos fue muy cuestionada; inicindose aqu los estudios de los gases; asimismo se realizan los primeros experimentos cunticos. Para el ao de 1597 se escribe formalmente el primer libro de Qumica.

Durante el siglo XVII Robert Boyle (1627-1691) descubri que si un metal se calentaba en el aire aumentaba su masa; encontr tambin la relacin ente el volumen y la presin de un gas. A principios del siglo XVIII George Ernst Stahl (1660-1734) propuso la teora del flogisto, basada en teoras especiales propuestas por Johann Becher (1635-1682). El flogisto fue descrito como una sustancia de material combustible que se liberaba cuando se quemaba la materia. Esta teora fue probablemente el principio de la Qumica. Para la ltima mitad del siglo XVIII se llevan acabo ms trabajos relacionados con gases, especialmente por Joseph Black, Henry Cavendish y Joseph Priestly en Inglaterra y Carl Sheele en Suecia; est ltimo es considerado como el probable descubridor del oxgeno, aunque el descubrimiento se le atribuye a Priestly en 1774, ya que los trabajos de Sheele no fueron publicados hasta 1777. Tiempo despus Antoine Laurant Lavoisier (1743-1794) qumico de nacionalidad francesa es considerado como el padre de la Qumica Moderna; una de sus mayores contribuciones a la Qumica fue su teora sobre la combustin, en la que dice que el oxgeno es necesario para la combustin y que la sustancia quemada se combina con el oxgeno; esta teora echa abajo la teora del filogisto. Descubri tambin que el agua esta compuesta por hidrgeno y por oxgeno; asimismo propone la teora de la indestructibilidad de la materia, dio una clara definicin del elemento, propone un sistema de nomenclatura Qumica y demuestra que el aire contiene oxgeno. Ya para el siglo XV siguen dndose grandes descubrimientos con respecto a la naturaleza de la materia; as como las aplicaciones de sta en diversos campos de la vida cotidiana. En la actualidad se realizan muchas investigaciones y todos sus estudios son aplicados en diversas reas como la medicina, la energa, los alimentos, la agricultura, entre otros. A partir de Lavoisier se empiezan a generar grandes descubrimientos dentro de lo que es conocido ya como la era de la Qumica Moderna, los cuales se resumen de la siguiente forma: Nombre Charles Goodyear Fecha 1800-1860 Pas de Origen Estados Unidos. Contribucin Descubre el proceso para la vulcanizacin del caucho utilizando azufre. Descubre el radio.

Marie Curie Gilbert Lewis

1867-1934 1875-1940

Polonia Estados Unidos

Otto Hahn

1879-1968

Alemania

Contribuye al conocimiento de los enlaces

Niels Bohr

1885-1962

Dinamarca

Sir Robert Robinson

1886-1975

Reino Unido

Albert Von SzentGyorgi Wallace Carothers

1893-1986

Hungra

1896-1937

Estados Unidos

Percy Julian Linus Pauling

1899-1975 1901-1994

Estados Unidos Estados Unidos

qumicos. Descubre la fusin nuclear, el proceso que se utiliza en las relaciones nucleares. Desarrolla un modelo para la estructura del tomo. Prepara diversos agentes medicinales tiles. Estudia la Qumica de las contracciones musculares. Descubre el Nylon. Desarrolla el proceso para la produccin masiva de cortisona. Contribuye al conocimiento de los enlaces qumicos. Determina la estructura de la vtamina B-12 de la penicilina y de la insulina. Explica los procesos de la fotosntesis. Estudia la Qumica nuclear. Estudia la estructura del cido desoxirribonucleico (DNA) que regula el cdigo gentico. Propone la estructura para el ADN. Desarrollo de la sntesis de diferentes compuestos orgnicos como

Dorothy Crowfoot Hodgkin

1910-1994

Estados Unidos

Melvin Calvin

b. 1911

Estados Unidos

Glenn Sealoorg

b. 1912

Estados Unidos

Rolalind Franklin Francis Crick

1920-1958 b. 1916

Reino Unido Reino Unido

Robert Woodward

1917-1979

Estados Unidos

Frederick Sanger

b. 1918

Reino Unido

son la quinina, el cido lisrgico, la estricina, la reserpina, la clorofila y la vtamina B-12. Identifica la estructura Qumica de la insulina e investig el DNA. James Watson b.1928 Estados Unidos Propone la estructura del DNA.

Ejercicio.

Elabora una lnea del tiempo en la que registres los acontecimientos ms importantes en el desarrollo de la Qumica.

Ejercicio

Elabora un resumen sobre los antecedentes histricos de la Qumica.___________________________________________________________________

Ejercicio Escribe una v si la aseveracin es verdadera y una f si es falsa. 1.- Tales de Mileto estableci que el agua era un elemento primordial. _____ 2.- Sheele es considerado como el probable descubridor del oxgeno. _____ 3.El oro fue uno de los ltimos metales que se descubri.

_____ 4.Empedocles manifest la teora de los cuatro elementos.

_____ 5.- Lavoisier descubre que elemento aumenta su masa, si se le aplica calor. _____ 6.- Lavoisier es considerado el padre de la Qumica Moderna. _____ 7.- En el perodo de la alquimia se practicaban tcnicas de sublimacin y cristalizacin. _____ 8.- Paracelso inicia el perodo de la Iatroquimia o Qumica Mdica. _____ 9.- Los orientales aplicaban tcnicas para embalzamiento de cadveres. _____ 10.Los avances qumicos han contribuido en el avance mdico.

_____

b) Campo de Accin e Interdisciplinariedad de la Qumica

Qumica

Qumica General

Qumica Descriptiva

Qumica Analtica

Qumica Aplicada

Qumica Inorgnica

Qumica Orgnica

Qumica Cualitativa

Qumica Cuantitativa

Bioqumica

FsicoQumica

Astroqumica

Geoqumica

Petroqumica

Para su estudio y anlisis la Qumica se ha dividido en diversas ramas, de acuerdo a su extensin y complejidad. Cada una de estas ramas se ocupa del estudio de un campo especfico y especializado; aunque claro esta, stos tienen lmites poco definidos. La Qumica estudia los cambios de la materia (elementos, compuestos, mezclas, sustancias, gases, etc.) de la cual est compuesto el universo, sus propiedades Qumicas, leyes y fenmenos que la rigen, su clasificacin y transformacin de acuerdo a su analoga, as como sus diferencias cualitativas y cuantitativas.

Dentro de la Qumica existen varias ramas: la Qumica General, la Qumica Descriptiva, la Qumica Analtica y la Qumica Aplicada. Qumica General.- Estudia los conceptos bsicos y leyes fundamentales de las sustancias. Qumica Descriptiva.- Estudia cada una de las sustancias de manera independiente a las otras, estableciendo rasgos y caractersticas entre ellas, segn su composicin, estructura y propiedades. La Qumica Descriptiva se divide en dos ramas: Qumica Inorgnica y Qumica Orgnica. Qumica Inorgnica.- Estudia las sustancias inorgnicas, entendidas stas, como todos los elementos qumicos y sus compuestos; atendiendo exclusivamente a los compuestos donde no aparezca el carbono. Qumica Orgnica.- Es conocida como la Qumica del Carbono, ya que estudia nica y exclusivamente a dicho elemento, muchos de estos elementos son producidos por los seres vivos, pero son sintetizados en el laboratorio. Qumica Analtica.- Tiene como propsito descomponer una sustancia en sus diferentes componentes a fin de conocer su naturaleza. La Qumica Analtica se divide en dos ramas: la Qumica Cualitativa y la Qumica Cuantitativa. Qumica Cualitativa.- Tiene como propsito identificar los componentes de un determinado elemento o compuesto. Qumica Cuantitativa.- Su objetivo es realizar clculos matemticos para saber la proporcin en que se encuentra presente el componente en cuestin. Qumica Aplicada.- Interviene en los aspectos prcticos y econmicos de la Qumica dentro de procesos industriales; en reas como la Qumica Farmacutica, Qumica Agrcola, Qumica de los Alimentos, Qumica del Petrleo, Qumica de los Plsticos, Mineraloga, etc. Gracias a la ampliacin de los conocimientos que ha tenido la Qumica y los avances tecnolgicos, ha sido necesario dividir a la Qumica en otras disciplinas como la Bioqumica, Fisicoqumica, Astroqumica, Geoqumica y Petroqumica, entre otras. La Bioqumica.- Estudia todos los procesos qumicos que suceden dentro de los seres vivos. Fisicoqumica.- Estudia todo lo relacionado con leyes fsicas de la materia y su aplicacin a los procesos qumicos. Astroqumica.- Estudia los cambios fsicos que suceden en las estrellas, galaxias, soles, etc. Geoqumica.- Tiene por objeto el estudio de los cambios qumicos que suceden dentro y fuera de la tierra.

Cada una de las ramas mencionadas se pueden subdividir en otras ms especficas, como son: la Radioqumica, Electroqumica, Termoqumica, Qumica Bioinorgnica, y Qumica Nuclear, entre otras. Ejercicio Investiga el proceso de la fotosntesis y explica qu fenmenos qumicos se presentan.

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Ejercicio Relaciona las columnas

1.-Estudia los conceptos bsicos y leyes fundamentales de las sustancias: 2.-Se divide en Qumica Inorgnica y Qumica Orgnica: 3.-Es conocida como la Qumica del Carbono: 4.-Estudia compuestos en los que no exista el carbono: 5.-Descomponen las sustancias en diferentes componentes: 6.-Identifica los componentes de un elemento o compuesto: 7.-Realiza clculos matemticos para saber la proporcin de los componentes en cuestin: 8.-Estudia los procesos qumicos de los seres vivos: 9.-Estudia los cambios qumicos que suceden dentro y fuera de la tierra. 10.-Estudia los relacionado con las leyes fsicas de la materia

( ( ( (

) Qumica Analtica ) Astroqumica ) Qumica Orgnica ) Bioqumica

( ) Qumica Descriptiva

(

) Geoqumica

( ( ( ( ( (

) Qumica Inorgnica ) Cuantitativa ) Qumica General ) Fisicoqumica ) Qumica Aplicada ) Qumica Cualitativa

Ejercicio Escribe una breve definicin de los siguientes conceptos: Qumica general: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Qumica orgnica: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Qumica inorgnica: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Qumica aplicada: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Qumica cuantitativa: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Bioqumica: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Qumica cualitativa: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Fsico-qumica: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Geoqumica: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________ Astroqumica: _______________________________________________________________ ___________________________________________________________

c) La Qumica en la vida cotidiana. La importancia que tiene la Qumica en la vida cotidiana es muy variada, ya que la podemos encontrar en procesos naturales como el leer un libro; en las reacciones qumicas que ocurren en nuestro cuerpo, en una mesa, un gis, el aire, la respiracin, lo que comemos, los alimentos, etc. Gracias a la Qumica se han descubierto miles de compuestos, que ahora un doctor puede utilizar para curar ciertas enfermedades; un ejemplo claro es la Aspirina que es evidente que cura el dolor de cabeza, pero se ignora su funcin fisiolgica exacta. En la Medicina, la Qumica tiene gran utilidad, ya que ha ayudado al hombre a combatir los microorganismos que propagan las enfermedades entre los animales y plantas; asimismo, les permite producir hormonas sintticas, vtaminas, vacunas, antibiticos, anestsicos, sueros, fungicidas, detergentes, lociones, pomadas, enzimas, estimulantes, etc. Por otro lado ha colaborado en el anlisis de alimentos, conservadores, fabricacin de detergentes, saborizantes, pelculas fotogrficas, el blanqueo de la lana, etc. Los cambios que ocurren en la batera de un automvil, la vulcanizacin de hule y la fermentacin. Como podemos ver la Qumica es de gran importancia en la vida diaria, ya que ha facilitado en gran medida que el hombre puede disfrutar de una vida cmoda. Sin embargo, las guerras han puesto de manifiesto en forma dramtica lo que la Qumica puede significar al hombre y a su civilizacin en el futuro, pues han producido plvora, gases txicos, potentes explosivos y otros agentes mortales para la destruccin del mismo hombre. Por otro lado se han mejorado plantas dainas como la marihuana, el peyote, la herona, que mal utilizadas causan grandes estragos al ser humano y a la sociedad en general. Adems todos los desechos orgnicos que no son degradables y las miles de toneladas de basura que son generadas causan graves daos a nuestro hbitat. No se diga la capa de ozono que se esta destruyendo a causa de muchos productos como los aerosoles que han sido elaborados Qumicamente. Es necesario que el hombre, el ciudadano comn este consciente de los alcances que tiene la Qumica para impedir que se haga un uso inadecuado de ella.

Ejercicio En el siguiente cuadro anota las ventajas y desventajas que podemos encontrar en el uso de la Qumica. Compralo con tus compaeros: Ventajas Desventajas

Ejercicio Redacta con tus propias palabras qu tan importante es la Qumica en la vida cotidiana del hombre. ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________

d) El Mtodo Cientfico El hombre desde sus orgenes ha tratado de explicar, predecir y controlar los fenmenos naturales, como el movimiento que tienen los astros, por qu suceden los terremotos?, por qu se forma el arco iris?, etc.

Esto genera como consecuencia que el hombre crea en la magia, la religin, la artesana, la tecnologa y la ciencia. La ciencia es un campo de estudio o de investigacin que utiliza el mtodo cientfico para tratar de explicar los fenmenos que ocurren a su alrededor. El mtodo cientfico es un proceso para resolver problemas, en el cual la creatividad y la observacin son de gran importancia. Los pasos del mtodo cientfico son: 1.- Observacin.- Se descubren hechos por observacin cuantitativa y se registran. 2.- Planteamiento del problema.- Se plantea el problema para definir lo que vamos a investigar. 3.- Formulacin de hiptesis.- Una vez definido el problema se hace un razonamiento que permita, a partir de las observaciones particulares llegar a una verdad general. Constituye una explicacin adelantada de los hechos. 4.- Experimentacin.- Para comprobar la validez de la hiptesis se reproduce el fenmeno que se est estudiando, para comprobar si los resultados son los mismos. 5.- Ley o principio.- Es una norma apoyada en un principio. 6.- Teora.- La constituyen varias leyes que tienen relacin entre s, porque abarcan una serie de fenmenos, conectados unos con otros para formar una teora.

Ejercicio Encuentra en la sopa de letras los pasos del mtodo cientfico.

A A H B E R T H A T O M O V H G V G

E L I G B K S A F T E M F D I A I F

C E P L A N T E A M I E N T O F E E

V J O B S E R V A C I O N T E T C H

J A T T E T B S R T E E I D E L O I

M N E C E J E S U S W X A N A A I N

L D S A F T I O T H D Y R U E F F O

N R I E M A O D R I T E D O P R B U

D O S H F E B O I I F I T F M M A L

E X P E R I M E N T A C I O N x G Y

H R F L I Z E T T E G H S D D R F F

Ejercicio Realiza una investigacin sobre el mtodo cientfico. ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________ ________________________________________________________

2.- CONCEPTO DE MATERIA, CONCEPTO DE ENERGA, RELACION ENTRE MATERIA Y ENERGA.Concepto de materia.- Es una realidad espacial y perceptible por los sentidos y que ocupa un lugar en el espacio, todo lo que nos rodea es materia, por ejemplo; aire, agua, tierra, luz, etc., y se puede percibir a travs de los sentidos. Concepto de energa.- Se define a la energa como la capacidad que tiene la materia para desarrollar un trabajo, hay diferentes tipos de energa; como la energa cintica y potencial que se tratarn ms adelante. La energa en algunas ocasiones no se puede percibir por los sentidos.

Relacin entre Materia y Energa Podemos preguntarnos qu sucede cuando la materia se transforma? La materia se puede percibir por muchos sentidos; sin embargo, la energa en muchas ocasiones, aunque es nica, est tan escondida que no es fcil percibirla, tal es el caso de la energa potencial y la energa Qumica. A diario vemos transformaciones o cambios en la materia, por ejemplo, cuando quemamos un trozo de madera vemos que su estructura interna se est transformando, gracias al fuego o energa calorfica que esta contribuyendo para que esta se queme. As, para que haya una transformacin de la materia, tambin debe haber un cambio de energa. La materia y la energa estn ntimamente relacionadas entre s. En 1905 Albert Eistein anunci la teora especial de la relatividad que se fundamenta en varios postulados, tales como: 1.- La velocidad de la luz en el vaco es constante en todo el universo, en cualquier sistema de referencia. 2.- Todas las leyes fsicas son invariables para todos los sistemas o marcos de referencia. Estas dos propiedades de la materia son consideradas como independientes, pero estn unidas en la siguiente ecuacin E = m c2 Segn Eistein dice: que la masa de un cuerpo se incrementa con su velocidad y como el movimiento es una forma de energa, la masa incrementada del cuerpo mvil proviene de la energa incrementada. masa

Masa + velocidad = EnergaEjemplo: E = m c2 E= Energa (Joules) m= masa (kg) c= velocidad de la luz (300000 km/s) Calcular cuanta energa se obtendr con 5 kg. de uranio. Datos E=? m= 5 kg c= 300000 km/s= 3x108 m/s 300000 km/s x 1000 m/1 km X 1s/1s= 3x108 m/s E= mc2 E = (5kg) (3x108 m/s)2 =4.5x1017 Joules 1kw/h=306x106 Joules 4.5x1017 Joulesx1Kw/h/3.6x106 Joules =1.25x1011 Kw / hr o sea :125 000, 000, 000 125 mil millones de kw/hr kw/hr

Esta ecuacin se ha demostrado con los aceleradores de partculas, la fusin y la fisin nuclear, sin importar la ecuacin E=mc2, siempre se ha obtenido la relacin que hay entre la energa de una reaccin con el cambio de su masa. Para una reaccin Qumica y para clculos estequiomtricos esta ecuacin no se puede utilizar ya que las cantidades de energa son bastante considerables. Podemos concluir que para propsitos prcticos en las reacciones qumicas la masa se conserva y esto permite los clculos estequiomtricos en el laboratorio sin necesidad de utilizar la ecuacin propuesta por Albert Einstein.

Ejercicio Investiga 3 situaciones de la vida cotidiana en que se encuentre y/o aplique la materia y la energa. 1) _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2) _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 3) _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

Ejercicio Contesta las siguientes preguntas 1.- Qu entiendes por energa? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ____________ 2.- Qu entiendes por materia? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ____________ 3.- Escribe los dos postulados de Einstein que se mencionan: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ __________________ 4.- Qu dice Einstein sobre la masa de un cuerpo? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _________ 5.- Escribe un ejemplo de transformacin de la materia: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ____________

a) Formas de Manifestacin de la Energa Todos los cambios que sufre la materia, ya sean fsicos o qumicos para producirse necesitan de la energa en alguna de sus formas. Como ya se mencion, la energa es la capacidad que tiene un sistema para producir trabajo. La energa tiene varias formas de manifestarse como son: Energa Qumica: Esta constituida en cada sustancia cuando se producen reacciones qumicas, puede convertirse en otras clases de energa, cuando la materia sufre un cambio adecuado. Energa Mecnica: Existe en dos formas, energa potencial y energa cintica. Energa Potencial: Es aquella energa que esta almacenada en un cuerpo, y que en cualquier momento puede ser liberada. Energa Cintica: Es la que tienen los cuerpos cuando estn en movimiento, o las masas de un sistema. Energa Calorfica: Se desprende de cualquier sustancia en combustin o por la friccin de los cuerpos. Energa Elctrica: Es la energa que producen los electrones al pasar por un conductor y puede producir otra clase de energa como, la calorfica, o la energa radiante. Energa Radiante: Esta constituida por ondas electromagnticas, calor del sol, luz y rayos gama. Energa Nuclear: Es la energa que se libera al producirse una reaccin nuclear. Energa Elica: Es la energa producida por el viento y se puede transformar en energa mecnica o elctrica.

Ejercicio

Realizar una investigacin acerca de otros tipos de energa _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________

Ejercicio Realiza un cuadro donde se identifiquen los diferentes tipos de energa Tipo de energa Concepto Ejemplo

Ejercicio Coloca sobre la lnea el tipo de energa a que se refiere. ___________________________es la energa que se desprende de cualquier sustancia en combustin. ___________________________est constituida por ondas electromagnticas. ___________________________es aquella que se libera al producirse una reaccin nuclear. ___________________________est constituida en cada sustancia cuando se producen reacciones qumicas. ___________________________se divide en energa cintica y energa potencial. ___________________________produce los electrones al pasar por un conductor. ___________________________se encuentra almacenada en un cuerpo. ___________________________es aquella que poseen todos los cuerpos cuando estn en movimiento.

b) Propiedades Generales de la Materia Propiedades Generales de la Materia o Extensivos. Estas propiedades son todas aquellas que posee la materia en general, sin importar su estado de agregacin. 1.-Extensin.- Cada cuerpo ocupa una porcin de espacio llamada volumen. 2.-Peso.- Es la fuerza de atraccin de la tierra sobre la masa de los cuerpos. 3.-Inercia.- Es la oposicin que tienen los cuerpos al cambiar su estado de reposo o movimiento. 4.-Impenetrabilidad.- Dos cuerpos no pueden ocupar el mismo espacio al mismo tiempo. 5.-Divisibilidad.- La materia puede fragmentarse o dividirse. 6.-Porosidad.- Los cuerpos estn formados por molculas, entre ellas existen espacios vacos. 7.-Elasticidad.- La materia se forma cuando se le aplica cierta fuerza y recupera su forma original al dejar de aplicarle dicha fuerza. Propiedades Especficas de la Materia o intensivas Toda la materia para poder identificarse o diferenciarse de otras tiene propiedades especficas que se dividen en dos, propiedades fsicas y propiedades qumicas. Las propiedades fsicas son aquellas que no alteran su estructura interna como son: El color, olor, sabor, dureza, (Propiedades rgano elctricas), solubilidad, peso especfico, temperatura, densidad, punto de fusin y ebullicin. Las propiedades qumicas son aquellas que alteran la estructura interna de la materia como son: combustibilidad, comburencia, cuando dos o ms sustancias interaccionan se transforman en otras diferentes como consecuencia de la ruptura de algunos enlaces existentes y la formacin de nuevos enlaces. c) Estados de Agregacin de la Materia Los tres estados de agregacin de la materia son slidos, lquidos y gaseosos. Los slidos tienen un volumen y una forma definida gracias a la atraccin que tienen las molculas, esta atraccin se llama cohesin y es la que proporciona volumen y forma propios.

En los gases, las molculas se hallan a grandes distancias unas de otras y no hay fuerza que las una, por esta razn ocupa un gran volumen. En los lquidos las molculas se hallan en movimiento incesante, pero al mismo tiempo, debido a las fuerzas de traccin que se presentan en sus molculas, estn casi juntas; en los slidos, las molculas no se mueven, en los gases ms bien se resbala una sobre otra. Adems de estos estados existen otros como el plasmtico, (que es el formado por gases como el helio). Este estado plasmtico lo podemos encontrar en la explosin que hacen las estrellas a altas temperaturas. Ejercicio Completa el siguiente esquema conceptual sobre las propiedades de la materia.

Propiedades de la Materia

Generales

inercia

Fsicas

Ejercicio Contesta las siguientes preguntas: 1.- Qu entiendes por materia?

2.- Define lo que es la energa?

3.- Cules son las propiedades generales de la materia? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 4.-Explica con tus palabras las siete propiedades que se presentaron anteriormente.

5.- Cules son las propiedades especficas de la materia?

6.- Cules son las propiedades fsicas de la materia?

7.- Cules con las propiedades qumicas de la materia?

8.-Menciona cules son los estados de agregacin de la materia:

9.-Explica los estados de agregacin de la materia:

10.- Cul es el estado plasmtico?

3. LEYES DE LA CONSERVACIN DE LA MATERIA Y LA ENERGALa energa tiene varias maneras de manifestarse y sin embargo se mantiene constante durante cualquier transformacin, esto se puede expresar como: La Ley de la Conservacin de la Energa La energa no se crea ni se destruye, slo se transforma. Ley de la conservacin de la masa (Lavoisier). La materia no se crea no se destruye; slo se transforma, permaneciendo la masa constante. 4 Cr + 3 O2 2 Cr2 O3

Cr4 = 4X51.996 =207.984 gr Cr4 = 4X51.996 = 207.984 gr O6 = 6X15.999 = 95.994 gr O6 = 6X15.999 = 95.994 gr 4Cr + 3O2 207.984 gr + 95.994 gr 2Cr2O3 303.978 gr

303.978 gr = 303.978 gr Ley de Interconversin de la Materia y la Energa La materia se puede transformar en energa y viceversa, pero la cantidad total de ambas es constante en el universo.

E = m c2Los tipos de cambio que se aplican a la Interconversin de la materia y la energa son cambios nucleares. a) Cambios de Estado Las sustancias se presentan en uno de los estados slido, lquido y gaseoso en condiciones normales de temperatura y presin, pero si cambian las condiciones de un estado a otro tambin las sustancias cambian de un estado a otro. Estos cambios son los siguientes: Fusin.- Cambio que sufren las sustancias al pasar de un estado slido a lquido al incrementarse el calor.

Ejemplo: Un cubo de hielo al calentarse se transforma en agua. Evaporacin.- Cambio del estado lquido a vapor o gas por incremento de calor. Ejemplo: Al calentar sal disuelta en agua, el agua se evapora dejando cristales de sal. Solidificacin.- Cambio del estado lquido al slido al disminuir calor. Ejemplo: La cera al enfriarse se solidifica. Condensacin.- Es el paso del estado de vapor al estado lquido por eliminacin de calor. Ejemplo: Cuando disminuye la temperatura de la tierra en las noches el vapor se condensa y cae en forma de gotas de agua, esto se ve en los vidrios de las ventanas de los carros y de las casas. Sublimacin.- Es el paso del estado gaseoso a slido sin pasar por el estado lquido, necesitndose calor. Ejemplo: Aromatizantes de bao, naftalina, alcanfor. Cristalizacin.- Cambio que se da del estado lquido de una solucin a slido (cristales) al disminuir el calor. Licuefaccin.- Es el paso del estado gaseoso al estado lquido eliminando calor y aumentando presin. Ejemplo: La obtencin de aire lquido o de alguno de sus componentes que son gases se pueden tener en estado lquido.

SUBLIMACIN Evaporacin Fusin Calor Condensacin Slido Lquido Fro Solidificacin Fro Licuefaccin Gas Calor

Sublimacin

FRIO

Ejercicio Resuelve el siguiente crucigrama Verticales 1.- Cambio de la sustancia de slido a lquido, al incrementar calor. 2.-Paso del estado gaseoso a slido sin pasar por el lquido. 3.-Cambio de las sustancias de lquido a slido al disminuir el calor. Horizontales 4.-Cambio del estado lquido a slido, al disminuir calor. 5.-Cambio del estado de vapor a lquido por eliminacin de calor. 6.-Paso del estado lquido a vapor o gas. 7.-Paso del estado de vapor a lquido, eliminando el calor.

3 2 1

6 4 5

7

Ejercicio Define los siguientes conceptos Fusin:_________________________________________________________ ___________________________________________________________

__________________________________________________________ __________________________________________________________ Evaporacin:_________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________Solidificacin:____________________________________________________ ___________________________________________________________

__________________________________________________________ __________________________________________________________Condensacin:___________________________________________________ ___________________________________________________________

__________________________________________________________ __________________________________________________________Sublimacin:_____________________________________________________ __________________________________________________________

__________________________________________________________ __________________________________________________________Cristalizacin:____________________________________________________ ___________________________________________________________

__________________________________________________________ __________________________________________________________Licuefaccin:_____________________________________________________ __________________________________________________________

__________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

a) Fenmeno Fenmeno.- Son los cambios que experimentan las sustancias bajo la accin de diferentes formas de energa.

b) Fenmeno Fsico Es la transformacin de la materia sin alterar su estructura interna, son cambios que pueden ser reversibles, como por ejemplo: formacin de un arco iris, fusin de la cera, disolucin del azcar, dilatacin de un metal, movimiento de los cuerpos, transformacin del calor, cambios de estado, cristalizacin, molienda, evaporacin, condensacin. c) Fenmeno Qumico Cambio que modifica la estructura interna de la materia y no es reversible, ejemplo: digestin de alimentos, corrosin de los metales, explosin de una bomba, accin de medicamentos, combustin, fotosntesis, fermentacin, respiracin, descomposicin, coccin de alimentos. Ejercicio Completa el siguiente cuadro Fenmeno Fsico Corrosin Digestin Alimenticia Molienda Evaporacin Fotosntesis Bomba Atmica d) Fenmeno Nuclear En este tipo de fenmenos se producen intercambios de gran cantidad de energa y emisin de partculas y tambin la conversin de elementos en otros distintos, por ejemplo: el fenmeno de fusin fue la base de la creacin de la primera bomba atmica. e) Conceptos y Caractersticas En Qumica se trabaja con diferentes sustancias, elementos, compuestos y mezclas por ellos es necesario saber la definicin de cada una de estas. Fenmeno Qumico

f) Elemento Elemento.- Los elementos qumicos son sustancias puras formadas por el mismo nmero atmico o son sustancias que no se pueden dividir en otras por medio de qumicos. Los elementos se representan por letras y estn ordenados por su nmero atmico en la tabla peridica, ejemplo: Aluminio (Al) Cobre (Cu) Yodo (I) Carbono 6 12.011

g) Compuesto Compuestos.Son combinaciones qumicas preferentemente homogneas que resultan de la unin de dos o ms elementos. Los compuestos qumicos solamente se descomponen por pocos qumicos.

SalCloruro de Sodio

h) MezclaMezcla.- Es la unin de dos o ms sustancias, cada una de las sustancias componentes conserva sus propiedades y se pueden separar por medios fsicos y qumicos, ejemplo: petrleo, roca, gasolina, parafina, etc.

i) Tipos de Mezclas y Tcnicas de Separacin de MezclasPara su estudio las mezclas se pueden clasificar en:

Mezcla

Heterognea

Homognea

Suspensiones

Soluciones

Coloides

Emulsiones

Mezcla Heterognea.- En este tipo de mezcla se pueden distinguir a simple vista las sustancias que la forman. Por ejemplo: aceite, agua y mercurio.

ACEITE

AGUA

MEZCLA HETEREOGNEA

MERCURIO

Mezcla Homognea: Se compone de una sola fase, observndose uniformidad en todas sus partes, como por ejemplo: azcar disuelta en agua, o bien en gas lquido como dixido de carbono en agua. Recibe el nombre de suspensin todo sistema de dispersin de los cuerpos insolubles entre s. Las suspensiones muy finas se dividen en: Coloides y Emulsiones, la diferencia entre ambas es que las suspensiones coloidales se refieren a partculas slidas y gaseosas suspendidas en un lquido o un gas mientras que las emulsiones son suspensiones de partculas de lquido en lquido.

Tcnicas de separacin de mezclas

Se aprovecha la diferente densidad de componentes

Se aprovechan los diferentes puntos de ebullicin de los componentes

Decantacin

Filtracin

Centrifugacin

Evaporacin

Sublimacin

Cristalizacin Existen otros mtodos como son: Destilacin

Imantacin

Diferencia de solubilidad

Cromatografa

Tcnicas de Separacin de Mezclas Definicin: Decantacin o Sedimentacin.- En este mtodo de separacin de mezclas se deja reposar durante algn tiempo una mezcla de componentes slidos y lquidos para que por accin de la gravedad se separen.

Filtracin.- Este procedimiento se usa para separar sustancias slidas que se encuentran mezcladas con un lquido. Centrifugacin.- Mtodo utilizado para separar un slido insoluble de difcil sedimentacin de un lquido. Utilizando una centrifuga, que por medio de un movimiento de traslacin acelerado se aumenta la fuerza gravitacional provocando la sedimentacin del slido. Evaporacin.- Este mtodo se utiliza para separar un slido disuelto de un lquido y al aumentar la temperatura el lquido se evapora quedando el slido. Sublimacin.- Este mtodo se utiliza en la separacin de slidos aprovechando que alguno de ellos se aligere mediante un aumento de temperatura. Destilacin.- Por este mtodo se separan mezclas de lquidos miscibles, aprovechando sus diferentes puntos de ebullicin (condensacin y evaporacin).

Cristalizacin.- Consiste en separar un slido disuelto en una solucin lquida mediante cambios de temperatura.

Imantacin.- Este mtodo de separacin consiste en separar materiales ferrosos por medio de un imn o electroimn. Cromatografa.- Este mtodo consiste en separar mezclas de gases o de lquidos utilizando un medio poroso y adecuado, con ayuda de solventes. Existe la cromatografa en papel y cromatografa en columna. Diferencia de Solubilidad.- Permite separar slidos de lquidos al contacto con algn solvente que selecciona uno de los componentes de la mezcla. Ejemplo: Se pueden mencionar en el anlisis y preparacin de productos farmacuticos.

CLASIFICACIN GENERAL DE LA MATERIA Materia Esta constituida por

Molculas se componen

tomo

Sustancias puras

Estados de agregacin Slido

Elemento

Compuesto Plasma Lquido

Mezcla

Gaseoso

Homognea

Heterognea

Suspensiones

Soluciones

Coloides

Emulsiones

Ejercicio Escribe la v si la aceveracin es verdadera y la f si la aceveracin es falsa _____ En la decantacin se deja reposar una mezcla de componentes slidos y lquidos para que por la accin de la gravedad se separen. _____ La sedimentacin es un proceso de separacin de mezclas. _____ En la centrifugacin se separan sustancias slidas que se encuentran mezcladas con un lquido. _____ La filtracin no es un procedimiento para separar mezclas. _____ La evaporacin es un mtodo para separar un slido disuelto con gas. _____ La sublimacin es un mtodo para separar slidos, aprovechando que alguno de ellos se aligere mediante el aumento de temperatura. _____ En la destilacin se separan mezclas de lquidos miscibles. _____ Para la cristalizacin se requiere nicamente una sustancia lquida. _____ En la imantacin se separan todo tipo de materiales. _____ La cromatografa es un mtodo para separar mezclas de gases o lquidos. _____ La diferencia de solubilidad permite separar slidos de lquidos al contacto de algn solvente.

UNIDAD II ESTRUCTURA ATMICA 1.- ANTECEDENTES HISTRICOS DE LA ESTRUCTURA DEL TOMOEl origen de la teora atmica se remonta hacia el siglo V a. C, en los tiempos de la antigua Grecia. Muchos filsofos griegos se preguntaban acaso la materia puede dividirse indefinidamente en partes ms pequeas cada vez, o existir un punto en el que no pueda dividirse ms? En su mayora, todos los filsofos, incluyendo a Platn y Aristteles crean que la materia efectivamente era divisible indefinidamente. Sin embargo; Leucipo y Demcrito (460-370 a. C) consideraban que la materia estaba formada por pequesimas partculas indivisibles a las que llamaron tomos, que significa indivisible. A partir de este razonamiento definieron al tomo como la partcula ms pequea e indivisible por la cual est compuesta la materia. A pesar de todo, esta teora fue olvidada durante muchos siglos; es hasta fines del siglo XVIII cuando cientficos como Lavoisier y Robert Boyle retoman estas ideas filosficas griegas para explicar a partir de algunos experimentos dicha teora. Durante todos esos siglos se sigui pensando en la idea equivocada de que la materia poda dividirse indefinidamente; a lo largo de este perodo los cientficos acumularon datos sobre cmo reaccionan las sustancias unas con otras. Algunos de estos datos surgieron de la alquimia, en la cual los alquimistas intentaban convertir en oro los metales baratos como el plomo. A medida que fue creciendo el inters en la estructura bsica de las sustancias, se desarrollaron nuevos mtodos cuantitativos para patrones de la reactividad Qumica. Estos patrones parecan inconsistentes con las ideas de la materia divisible indefinidamente. As fue como surgi la nocin de tomo de Demcrito (BROWN, LEMAY, BURSTEN, 1993)

Photo Researchers, Inc. John Dalton A John Dalton se le conoce sobre todo por desarrollar la teora atmica de los elementos y comp. estos. Mientras investigaba la naturaleza de la atmsfera en los primeros aos del siglo XIX, Dalton dedujo la estructura del dixido de carbono y propuso la teora de que cada molcula est compuesta por un nmero definido de tomos. Postul que todos los tomos de un mismo elemento son idnticos entre s y diferentes de los tomos de cualquier otro elemento. Hacia los aos de 1803-1807 John Dalton elabora una teora atmica importante, la cual ha permanecido casi intacta hasta la actualidad. Dalton postulaba lo siguiente:

Cualquier elemento esta constituido por pequesimas partculas llamadas tomos. Los tomos de un elemento son idnticos. Los tomos de electrones diferentes son diferentes. Los tomos de un elemento no se cambian, ya que dichos tomos no se crean, ni se destruyen a travs de reacciones Qumicas. Los compuestos se forman por tomos de los diferentes elementos que lo constituyen. En un compuesto dado el nmero relativo de una clase de tomos es constante. Como podemos ver esta teora atmica de Dalton maneja cmo un elemento est formado por pequeas partculas llamadas tomos; estos a su vez son los componentes principales que constituyen la materia; es decir, son las unidades ms pequeas de un elemento y se pueden combinar con los de otro elemento en una reaccin Qumica. En los compuestos los tomos de los elementos que intervienen se combinan y en las mezclas no incluyen las interacciones entre tomos. As mismo la teora de Dalton incluye varias leyes sencillas sobre la materia. Por el ao 1850 se haba empezado ya a investigar sobre el hecho de que el tomo est compuesto por partculas ms pequeas, lo que lleva a pensar en la estructura actual del tomo, pero, qu sucedi antes para poder llegar a esta estructura? Para dar respuesta es necesario considerar una regla esencial en el comportamiento de las partculas, la cual dice: cargas semejantes se repelen entre si; cargas diferentes se atraen. En 1886 el Fsico alemn Eugen Goldstein realiz experimentos con tubos de descarga y ctodos con algunas perforaciones, en dichos experimentos observ que al producirse los rayos catdicos se originaba una iluminacin en el espacio detrs del ctodo, a este tipo de radiaciones se le llam rayos canales o positivos, que tiempo despus fueron llamados protones. A mediados del siglo XIX se empezaron los estudios sobre la descarga elctrica, a travs de tubos al vaco, que a un voltaje elevado producen radiacin dentro del tubo; esta radiacin fue conocida como rayos catdicos porque se originaban en el polo negativo o ctodo; se pudo detectar que los rayos hacen que algunos materiales como el vidrio fluorecen o emiten luz, tambin se observ que una placa metlica expuesta a los rayos catdicos adquiere una carga negativa; estas observaciones llevaron a pensar que la radiacin consiste en una corriente de partculas cargadas negativamente, los cuales fueron llamados electrones, llegando a la conclusin de que los electrones son un componente fundamental de la materia.

The Nobel Foundation George P. Thomson

El fsico britnico George P. Thomson fue galardonado con el Premio Nobel de Fsica en 1937 por su descubrimiento de la difraccin de los electrones por los cristales, probando as sus propiedades ondulatorias. Microsoft Encarta Biblioteca de Consulta 2002. 1993-2001 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. En 1897 J. J Thomson mide la relacin de la carga elctrica a la masa del electrn utilizando un tubo de rayos catdicos. Thomson a travs de sus experimentos pudo determinar la relacin de carga a masa del electrn, la cual es de 1.76 x 108 coulombs por gramo. En 1909 Robert Millikan disea una forma para determinar la carga de un electrn con un experimento conocido como la gota de aceite de Millikan, con los descubrimientos de Millikan y los de Thomson se logra calcular la masa del electrn. A finales del siglo XIX se descubren continuamente nuevos fenmenos fsicos. En 1895 Wilhelm Roetgen, descubre que cuando los rayos catdicos chocan contra ciertos materiales se emite un nuevo tipo de rayo invisible que al pasar por algunos materiales no les hacan dao, a diferencia de los rayos catdicos, descubri tambin que estos rayos invisibles producan una imagen sobre placas fotogrficas; este descubrimiento es conocido en la actualidad como rayos X, que son una forma de radiacin de alta energa.

The Nobel Foundation Wilhelm C. Roentgen El fsico alemn Wilhelm C. Roentgen fue galardonado con el primer Premio Nobel de Fsica, en 1901, por su descubrimiento de una radiacin invisible ms penetrante que la radiacin ultravioleta, a la que denomin rayos X. Pocos aos despus Henri Becquerel descubre accidentalmente que an en la oscuridad, los minerales como el uranio producen radiaciones de alta energa; a esta emisin espontnea de radiacin se le llama radiactividad. Hacia 1900 aproximadamente Becquerel, Marie Skolodowska y su esposo iniciaron experimentos para aislar los componentes radiactivos del mineral llamado plechblenda. Aos despus Ernest Rutherford descubre los tipos de radiacin alfa, beta y gama. Los estudios de Rutherford sobre la radiactividad tuvieron un efecto profundo sobre el modelo del tomo.

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Ernest Rutherford El fsico britnico Ernest Rutherford, que obtuvo el Premio Nobel de Qumica en 1908, fue un pionero de la fsica nuclear por sus investigaciones experimentales y su desarrollo de la teora nuclear de la estructura atmica. Rutherford afirm que un tomo est constituido en gran medida por espacio vaco, con un ncleo con carga positiva en el centro, en torno al cual orbitan los electrones, cargados negativamente. En 1910 Rutherford realiza experimentos que corrigen el modelo de Thomson; despus de varios experimentos; por 1911 Rutherford pudo explicar que la mayor parte de la masa del tomo y toda su carga positiva reside en una regin muy pequea llamada ncleo, y que la mayor parte del volumen total del tomo es un espacio vaco y los electrones se mueven alrededor del ncleo. En 1932 James Chadwin, fsico ingls descubre los neutrones, los cuales son partculas descargadas, es decir, son elctricamente neutros. El descubri que al bombardear el berilio (Be) con partculas alfa, dicho elemento emita un tipo de radiacin an ms penetrante que las radiaciones gama, y que al igual que ests, no eran desviadas por un campo magntico y concluy que eran las partculas neutras existentes en el tomo.

The Nobel Foundation James Chadwick El fsico britnico James Chadwick fue galardonado con el Premio Nobel de Fsica en 1935 por el descubrimiento del neutrn. Este descubrimiento condujo al desarrollo de la fisin nuclear y de la bomba atmica.

En la actualidad se cuenta con equipo sumamente sofisticado que hace cada vez ms completo el estudio de la estructura del tomo.

Ejercicio Elabora una lnea del tiempo en la que ubiques los descubrimientos ms importantes sobre la estructura del tomo.

Ejercicio

Escribe 10 oraciones afirmativas sobre los antecedentes histricos de la estructura del tomo. Ejemplo: Demcrito manifest que la materia estaba formada por partculas indivisibles llamadas tomos.

________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________

Ejercicio Elabora un resumen sobre los antecedentes histricos del tomo

____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________

Ejercicio Relaciona ambas correspondiente. columnas, anotando en el parntesis la letra

1.- Fue el primer filsofo que pens en la idea de tomo: 2.- Palabra griega que significa divisible: 3.- En su teora incluye varias leyes sobre la materia: 4.- Descubre los protones: 5.- Es el nombre de la parte central del tomo: 6.- Determina la relacin carga-masa del electrn: 7.- Descubridor de los rayos X: 8.- Descubre la radiactividad, a travs de la emisin de rayos fluorescentes con el uranio: 9.- Es el descubridor de los rayos alfa, beta y gama: 10.- Descubridor de los neutrones: 11.- Colabora con Thomson para calcular la masa del electrn:

( ( (

) Rutherford ) Ncleo ) tomo

(

) Thomson

(

) Becquerel

( ( (

) Demcrito ) Chadwich ) Millikan

( (

) Roentgen ) Dalton

(

) Eugen Golteins

a) Componentes del tomo En la actualidad, sabemos que el tomo est compuesto por dos partes: el ncleo y la envoltura. Gracias a todos los estudios realizados durante aos, con descargas elctricas y gases contenidos en tubos, se descubri que el tomo esta constituido esencialmente por partculas subatmicas conocidas como: electrn, protn y neutrn. (Aunque en la actualidad se han encontrado otras subpartculas que estn en estudio, tales como el positrn, el muon, los neutrinos y el quark, entre otros). Los electrones son partculas que forman la envoltura del tomo, son estables y su masa es prcticamente nula 9.11 x 10 10 g. El protn es estable y forma parte del ncleo de todos los tomos, su carga elctrica es positiva y su masa es de 1.67 x 10 24 g. El neutrn, al igual que los protones, constituye el ncleo de los tomos; los neutrones no tienen carga elctrica y su masa es ligeramente mayor a la del protn 1.68 x 10 24 g. Electrn ( e- ) Protn ( p+ ) Neutrn (n)

Caractersticas de las partculas subatmicasPARTCULA SMBOLO CARGA ELCTRICA COULOMB Electrn Protn Neutrn e-

MASA g -1 +1 0 9.1 x 10 -28 1.67 x 10 -24 1.68 x 10 24 u.m.a 0.00055 1.00727 1.00866

LOCALIZACIN EN EL TOMO Giran al rededor del ncleo En el ncleo En el ncleo

- 1.6 x 10 - 19 + 1.6 x 10 -19 0

P+ n

Ejercicio Define claramente los siguientes conceptos. tomo:_________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ Electrn:________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ Protn:_________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ Neutrn:________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ Ncleo:_________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________

Ejercicio Completa el siguiente cuadro referido a las partculas del tomo Carga Elctrica

Partcula

Localizacin Envoltura

Smbolo

P+ Neutra

Ejercicio Encuentra en la siguiente sopa de letras los componentes del tomo. Q Q D G B S R B I E X b) Nmero Atmico H.G.J. Moseley design el nmero atmico en 1913, demostr que la raz cuadrada de la frecuencia de los rayos X era directamente proporcional a nmeros enteros, que asign a los diferentes elementos utilizados, los nombr nmeros atmicos, designndoles la letra Z , asimismo, propuso el orden de los elementos en la tabla peridica con base a su nmero atmico. El nmero atmico de un elemento se define como: el nmero de protones localizados en el ncleo de un tomo, se representa con la letra Z y es nico en cada elemento. El nmero atmico es igual al nmero de protones e igual a nmero de electrones para que sea elctricamente neutro. W U E C Q D T I P L E E I L F U I D R A E N R M E A D O O Y F C V T I C S O T D T D T O Y C T R O R U E N R L U A R N E U T R O N T I U O V M A S A R D U O N N U C L E O K R R P O N H M O L E C U A L D Y H L I S O V E R

Nmero de masa La masa del electrn es muy pequea, ya que esta se encuentra nicamente en el ncleo del tomo, se puede definir el nmero de masa de la siguiente manera: El nmero de masa ( A ) de un elemento es igual a la suma de protones ( Z ), ms el nmero de neutrones ( N ) que existen en su ncleo

No. de Masa

=

No. de Protones

+

No. de Neutrones

No. de Neutrones

=

No. de Masa

-

No. atmico

No. de Electrones

=

No. de Protones

No. atmico

=

No. de Protones

El nmero de masa siempre es un nmero entero y no esta as designado en la tabla peridica, pero se puede determinar este nmero utilizando la masa atmica o peso atmico. (Este nmero esta asignado en la tabla peridica) y este nmero se aproxima al entero inmediato superior e inferior, segn sea el caso. Ejemplo: Masa atmica del Ag = 107.9 Nmero de masa = 108 Masa atmica del Cl = 35.45 Nmero de masa = 35 Para especificar el elemento del que se trata se utiliza la siguiente simbologa:A

Xz X= A= Z=Representa el smbolo del elemento Representa el nmero de masa (No. de protones y neutrones) Representa el nmero atmico (No. de protones)

Ejemplo 1: El smbolo del tomo de sodio es: No. de masa (No. de protones 23 Masa atmica y neutrones) Na 22.9898 11 No. de masa: 23 No. atmico No. de tomo: 11 (No. de protones)

Istopos En la naturaleza existen tomos de un mismo elemento que contienen el mismo nmero de protones y electrones, pero varan en su nmero de neutrones y por lo tanto tiene un nmero de masa diferente. A estos tomos se les conoce como istopos. Se puede definir entonces al istopo como aquellos tomos de un mismo elemento con igual nmero atmico (Z) pero con diferente masa. Los istopos se pueden representar, primero con el smbolo del elemento al que se hace referencia, se coloca el nmero atmico en el extremo inferior izquierdo, y su nmero de masa en el extremo superior derecho. No. de masa (A)

2No. atmico (Z)

H 1

c) Masa Atmica

Clculo con Istopos Hemos hablado de que en un mismo elemento pueden existir tomos diferentes por los istopos. De hecho la mayora de los elementos son mezclas de istopos con distintas masas atmicas, es decir, en una muestra de un elemento existen diferentes porcentajes de istopos. Por lo tanto, la masa o peso atmico es la suma porcentual promedio de las masas isotpicas de una muestra de tomos de un mismo elemento. Clculo de la masa o peso atmico. El clculo del peso atmico de un elemento se obtiene usando las masas de los istopos determinadas experimentalmente y los porcentajes de distribucin de los istopos. En el clculo del peso atmico, se usa la contribucin de cada istopo. Ejemplo 1: El cloro 35 contribuye con 75.53% de su masa al peso atmico, y el cloro 37 contribuye con 24.47% de su masa, luego el pes atmico es la suma de las dos contribuciones: Peso atmico = (35) (75.53%) + (37) (24.47%) 100 %

= 3548.94 = 35.4894 uma 100 uma: Unidad para expresar la masa (unidad de masa atmica) Ejemplo 2: Calcular la masa atmica del litio el cual tiene dos istopos con nmeros de masa 6 y 7, existencia en la naturaleza es de 7.5 y 92.5% respectivamente. Masa atmica = (6) (7.5 %)+( 7) (92.5) = 692.5 = 100% 100 Masa Atmica 6.925 uma

En la siguiente tabla estn representados los istopos de algunos elementos, as como su abundancia en la naturaleza.Istopos Elemento No. de Masa Hidrgeno 1 2 3 Litio 6 7 Boro 10 11 Carbono 12 13 Oxgeno 16 17 Nen 20 21 22 Azufre 32 Abundancia en la Naturaleza % 99.98 0.015 0.00013 7.5 92.5 18.4 81.6 98.9 1.1 99.76 0.04 90.33 0.7 9.0 95.06

33 34 36 Cloro 35 37 Potasio 39 40 41 Hierro 54 56 57 58 Uranio 234 235 238 Estao 112 114 115 116 117 118 119 120 122 124

0.74 4.18 0.32 75.4 24.6 93.38 0.12 6.61 5.82 91.66 2.19 0.33 0.0057 0.72 99.27 0.96 0.66 0.35 14.3 7.61 24.03 8.58 32.85 4.92 5.94

Ejercicio Resuelve cada uno de los siguientes problemas con istopos. 1.- Calcula la masa del Hidrgeno el cual tiene tres istopos 1H, 2H, 3H consulta la tabla anterior para saber su abundancia en la naturaleza, y verifica tu resultado en la tabla peridica.

2.- Calcula la masa atmica del Boro el cual tiene dos istopos 10Li, 11Li, consulta la tabla anterior para saber su abundancia en la naturaleza y verifica tu resultado en la tabla peridica.

3.- Calcula el peso o masa atmica del carbono el cual tiene dos istopos 12B, 13B consulta la tabla anterior para saber su abundancia en la naturaleza y verifica tu resultado en la tabla peridica.

4.-Calcular el peso o masa atmica del oxgeno el cual tiene dos istopos16O, 17 O consulta la tabla anterior para saber su abundancia en la naturaleza y verifica tu resultado en la tabla peridica.

5.- Calcula el peso atmico del Nen el cual tiene tres istopos 20Ne, 21Ne, 22Ne consulta la tabla anterior para saber su abundancia en la naturaleza y verifica tu resultado en la tabla peridica.

6.- Calcula la masa atmica del azufre el cual tiene 4 istopos 32S, 33S, 34S, 36S consulta la tabla anterior para saber su abundancia en la naturaleza y verifica tu resultado en la tabla peridica.

7.- Calcula la masa atmica del Potasio el cual tiene tres istopos consulta la tabla anterior para saber su abundancia en la tierra.

39K, 40K, 41K

8.-Calcula la masa atmica del hierro el cual tiene 4 istopos 54Fe, 56Fe, 58Fe consulta la tabla anterior para saber su abundancia en la naturaleza.

57Fe,

9.- Calcula la masa atmica del Uranio el cual tiene tres istopos 234U, 1235U, 238U consulta la tabla anterior para saber su abundancia en la naturaleza.

10.- Calcula la masa atmica del Estao el cual tiene 10 istopos 115Sn. 116Sn, 117Sn, 118Sn, 119Sn, 120Sn, 122Sn, 124Sn.

112Sn, 114Sn,

d) Clculo del Nmero de Protones e) Clculo del Nmero de Neutrones f) Clculo de Electrones Ejemplo: Calcular el nmero de neutrones, protones, electrones y nmero de masa del sodio (Na). No. de Neutrones = No. de Masa- No. atmico. = 23 - 11 = 12 Neutrones. No. de Masa = No. de Protones + No. de Neutrones En resumen el Sodio (Na), tiene un No. de masa 23, No. de Electrones 11, No. de Protones 11 y No. de Neutrones 12.

Ejemplo: Calcular el nmero de neutrones, protones electrones y el nmero de masa del Cloro (Cl). Nota: Masa atmica 35.453 35 No. de masa 35 Cl17 No. atmico 17 No. de Neutrones = No. de Masa No. atmico No. de Neutrones = 35 17 = 18 Neutrones No. de Masa = No. de protones + No. de neutrones = 17 + 18 = 35 El cloro (Cl) tiene No. de Masa 35, No. de electrones 17 No. protones 17, No. de Neutrones 18. Ejemplo: Calcular el nmero de neutrones, protones, electrones y nmero de masa del Potasio (K). Nota: Masa atmica 39.102 39 No. de Masa 39 K19 No. atmico 19 No. de Neutrones = No. masa - No. atmico = 39 - 19 = 20 Neutrones No. de masa = No. de protones + No. de neutrones No. de masa = 19+ 20 = 39 No. Electrones = No. Protones = 19 El potasio (K) tiene nmero de masa 39, No. de Electrones 19, No. de Protones 17, No. de neutrones 20.

Ejercicio Encuentra el nmero atmico, No. de masas, masa atmica, No. de protones, No. de electrones, No. de neutrones y el smbolo del elemento correspondiente35.453

X 17 17 35

6.939

X3

22.9898

X 11

39.102

X 19

132.905

X 55

No. atmico No. de masa Masa atmica No. de Protones No. de Electrones No. de Neutrones Smbolo del Elemento

35.453 17 17 18 Cl

Ejercicio Encuentra el nmero atmico, No. de masa, masa atmica, No. de protones, No. de electrones, No. de neutrones y el smbolo del elemento correspondiente.54.9381

X 25

95.94

X 42

55.847

X 26

63.54

X 29

168.934

X 69

157.25

X 64

No. atmico No. de masa Masa atmica No. de Protones No. de Electrones No. de Neutrones Smbolo del E.

Encuentra el nmero de protones, No. de electrones, No. de neutrones y el smbolo del elemento correspondiente.9.1022 24.312 40.08 137.34 10.811 26.9815

X4

X 12

X 20

X 56

X5

X 13

No. atmico No. de masa Masa atmica No. de Protones No. de Electrones No. de Neutrones Smbolo del E.

Encuentra el nmero atmico, no. de masas, masa atmica, No. de protones, No. de electrones, No. de neutrones y el smbolo del elemento correspondiente.14.0067

X7

15.9994

X8

18.9984

X9

126.9044

X 53

79.909

X 35

118.69

X 50

No. atmico No. de masa Masa atmica No. de Protones No. de Electrones No. de Neutrones Smbolo del E.

g) Modelos Atmicos Como ya se explic en los antecedentes histricos sobre la estructura del tomo, para llegar a los conocimientos que actualmente se conocen sobre Qumica, el hombre tuvo que pasar por un camino bastante laborioso, a travs del cual se fueron generando diversos descubrimientos que llevaron a la postulacin de diversas teoras o modelos sobre la estructura interna del tomo.

Modelo atmico de Daltn John Daltn (1766-1844) maestro ingls interesado en descubrir la composicin del aire, retom las ideas de Leucipo y Demcrito; a travs de diversos estudios y experimentos establece; la primera teora del tomo, en la cual estableca los siguientes postulados:

1. La materia esta constituida por partculas diminutas llamadas tomos. 2. Los tomos son indestructibles e increables. 3. Los tomos de cualquier elemento son iguales entre s y no pueden transformarse unos en otros 4. Los tomos de un elemento son idnticos en cuanto a tamao, masa y todas sus cualidades 5. Los tomos de elementos diferentes tienen propiedades diferentes en cuanto a masa y tamao, as como en sus dems cualidades. 6. La unin de diferentes tomos en proporcin numrica definida, genera la formacin de compuestos Qumicos. An cuando en la actualidad se conocen algunas inexactitudes de la teora atmica de Daltn su importancia es indiscutible e influy de manera extraordinaria en la forma de pensar de los Qumicos durante ms de un siglo. Modelo atmico de Perrin

En el ao de 1895 J. Perrin someti los rayos catdicos a la accin de un campo elctrico, demostrando que las partculas constituyentes de los mismos estaban cargadas negativamente. Los rayos catdicos se producan en un aparato llamado tubo de rayos catdicos. Cundo se extraj todo el aire de rayos catdicos y se conectan los electrodos a una fuente de alto voltaje en un punto de la pantalla al extremo del tubo, se observ una emisin de luz. Aparentemente el voltaje originaba un rayo invisible que sala del ctodo y al chocar con el vidrio de la pantalla generaba una fluorescencia, lo que generaba la interrogante de que si ese rayo era una corriente de partculas o una onda electromagntica parecida a la luz. Modelo atmico de Thomson Joseph John Thomson (1856-1940) fsico ingls que al realizar estudios sobre los rayos catdicos, descubre que stos pueden ser desviados por un campo magntico y los considera como partculas elctricamente negativas, que existen en toda la materia a los que llam corpsculos, hoy conocidos como electrones. En 1910 su modelo atmico era el ms aceptado, pues el haba resuelto interrogantes como qu hay en un tomo adems de electrones?, cuntos electrones hay en un tomo?, cul es la naturaleza de las cargas positivas?, cmo se distribuyen en el tomo las cargas positivas y negativas? Su modelo atmico estaba representado como una esfera de electricidad positiva en donde se encontraban dispersos los electrones, como pasas en un pastel; por lo que se le denomino El Modelo Atmico del Pudn de Pasas. De acuerdo con su lgica el tomo debera tener la suficiente carga positiva en algn punto para neutralizar las cargas negativas de los electrones presentes. El se imaginaba que los electrones podan estar en movimiento, siguiendo rbitas circulares alrededor del centro de la esfera, pero si sus movimientos tenan demasiada energa podran explotarlo y destruiran el tomo.

Modelo atmico de Rutherford Ernest Rutherford (1871-1937) fsico neozelands que realiz diversos experimentos con la radiacin producida por elementos como el uranio, el paladio o el radio; dirigiendo esos rayos contra placas muy delgadas de oro con

partculas alfa, observaba que la mayor parte de las partculas atravesaban la lmina, otras se desviaban y algunas otras regresaban; debido a esto, propone que el tomo est formado por un pequeo ncleo positivo, que la mayor parte de la masa del tomo se concentra en el ncleo y que los electrones se encuentran alrededor del ncleo formando la mayor parte del volumen del tomo. En 1911 Rutherford propone el modelo nuclear del tomo, sin embargo, su modelo no se acepta, debido a que los electrones elctricamente negativos, al girar deberan perder energa y al final chocan con el ncleo, produciendo la destruccin del tomo, cosa que en realidad no ocurre.

+

Modelo atmico de Rutherford, con el aparece el concepto de ncleo.

Modelo atmico de Bohr Niels Bohr (1885-1961) fsico dans realiz durante los aos de 1913 a 1915, estudios que rompan con la tradicin de la fsica clsica; el modelo de Bohr se baso en los postulados de Rutherford, en los estudios de Max Planck y los de Albert Einstein sobre la existencia de los espectros de lneas de sustancias incandescentes; adems de que demostraban que la radiacin no slo es emitida en porciones discretas a cuantos, sino que existe en forma de luz, y supuso que la energa luminosa desprendida por partculas atmicas era emitida en paquetes o cuantos de energa a los que generalmente se les llama fotones. Para realizar sus investigaciones comenz a analizar el espectro de emisin del hidrgeno; as observ que los tomos originaban espectros diferentes, luego entonces, posean diferentes energas, en consecuencia, deberan poseer diferentes niveles de energa. Todo ello lo llev a afirmar que el tomo era como un sistema planetario con rbitas circulares; este modelo se basaba en los siguientes postulados: Los electrones describen rbitas circulares alrededor del ncleo formando niveles de energa a los que llam niveles estacionarios. Los electrones en movimiento en un nivel estacionario no emiten energa. Cuando un electrn pasa de una rbita a otra, emite o absorbe un fotn, cuya energa es igual a la diferencia de energas de los niveles entre los que tiene lugar la transicin.

Bohr trat de aplicar su modelo a los espectros de elementos con ms cargas positivas y ms electrones, pero descubri que no se generaban los mismos resultados, pues algunas de las lneas de los elementos diferentes al hidrgeno, eran dobles o an ms complejos, lo que implicaba que los electrones de un mismo nivel energtico no posean la misma energa y tenan que organizarse en subniveles; los cuales fueron designados por las letras s,p,d,f, que representan las iniciales de cuatro palabras inglesas que caracterizaban a las lneas de los espectros (sharp, principal, difuse, y fundamental). Todo ello oblig a que se buscar un modelo atmico que se acercar an ms a la realidad. En el modelo atmico de Bohr, el electrn puede estar en rbitas circulares de rayos fijos o en estado estacionario (A). Cuando el electrn absorbe energa asciende a una rbita superior, y si emite radiacin, cae a una inferior (B) Modelo atmico de Sommerfeld Sommerfeld introduce el concepto de subniveles para aplicar unas bandas finas, modificando el modelo de Bohr, asimismo indicaba que las rbitas de los electrones no slo eran circulares, sino tambin elpticas. Segn Sommerfeld, el electrn describe en torno al ncleo elipses sin cerrar, dibujando una especia de roseta. Principio de incertidumbre de Heisenberg Para complementar los estudios realizados por los investigadores anteriores Werner Heisnsenberg y Erwin Schrodinger, por mtodos diferentes establecieron teoras que permitan llegar a resultados equivalentes y que trataron al tomo desde una visin fsico-matemtico. Heisenberg postul que no era posible conocer al mismo tiempo la posicin y la velocidad del electrn. Asimismo, consider la existencia de una onda asociada al electrn y estableci una ecuacin de ondas, que relacion la energa del sistema atmico con el movimiento ondulatorio, y describi el comportamiento de un electrn.

Principio de Shrondinger La ecuacin de onda de este investigador originada en 1926 establece la relacin entre la energa de un electrn y la distribucin del mismo en el espacio, de acuerdo con sus propiedades ondulatorias. En esta ecuacin aparecen los parmetros n.l.m.

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Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. Densidad electrnica y orbitales Los orbtales atmicos son descripciones matemticas de la probabilidad de encontrar en un lugar determinado los electrones de un tomo o molcula. Estas descripciones se obtienen resolviendo la llamada ecuacin de Schrdinger. Los orbtales mostrados ilustran la distribucin espacial de electrones con momento angular progresivamente mayor (s, p, d, f). Nunca puede haber ms de dos electrones en un mismo orbital. La distribucin global de los electrones de un tomo es la suma de muchos orbtales semejantes. Esta descripcin se ha visto confirmada por muchos experimentos fsicos y qumicos, entre ellos una imagen real de un orbital p obtenida por un microscopio de barrido de efecto tnel.

Modelo de Dirac-Jordan Dirac y Jordn son los que ampliaron los conocimientos previos, incorporando de la teora general de la relatividad de Einstein, a la mecnica ondulatoria, y son precisamente sus ecuaciones donde aparece el cuarto parmetro con caractersticas cunticas, denominado s, adems de las ya conocidas n, l, m. Actualmente, la ecuacin de Dirac y Jordan es la que establece con mayor exactitud la distribucin de los electrones.

2.- MECNICA CUNTICA ONDULATORIALa mecnica cuntica naci en 1925 en ella colaboraron grandemente los jvenes Alemanes Werner Karl Heisenberg y Erwin Schr Dinger. Este ltimo describe el comportamiento del electrn en funcin de sus caractersticas ondulatorias. El modelo actual supone que el ncleo del tomo esta rodeado por una nube de electrones que tiene el concepto de niveles estacionarios de energa, pero a diferencia del modelo de Bohr, no le atribuye al electrn trayectorias definidas, sino que describe su colocacin en trminos de probabilidad. El modelo actual deriva de 3 conceptos fundamentales que se mencionan a continuacin:

1. Los estados estacionarios de energa del electrn propuesto por Bohr. Normalmente los electrones se encuentran en el nivel de mnima energa (estado basal o fundamental), pero pueden absorber energa, pasando a un nivel, superior y ms alejado del ncleo (estado excitado); emite la energa absorbida en forma de radiacin electromagntica. Mientras los electrones describen una orbita, no hay absorcin ni emisin de energa.

Estado Basal

Estado Excitado

Emisin de Energa Electromagntica.

2. De Broglie, concluy, que la materia como la luz tiene ambas caractersticas de partcula y de onda (dualidad de la materia). 3. Werner Heisenberg, present el principio de incertidumbre como una consecuencia de la dualidad la naturaleza del electrn, postul que es imposible en un momento dado establecer la posicin y velocidad del electrn en un nivel energtico. Erwin Schrodinger en 1926 estableci un modelo matemtico llamado ecuacin de onda que permite predecir las zonas de probabilidad donde es posible encontrar a los electrones movindose. La ecuacin de Schrodingen, permite localizar la posible posicin de un electrn y esta determinada de 4 parmetros cunticos, los cuales tienen valores pendientes entre si. a) Caractersticas Generales, Parmetros Cunticos Los nmeros cunticos son apartados experimentalmente por Bohr, Somerfeld Zeeman y Stern Gerlach y son n, l, m, s respectivamente.

Modelo cuntico Los nmeros cunticos se denominaran. 1. 2. 3. 4. Nmero cuntico principal; su smbolo (n). Nmero cuntico secundario, azimutal o de forma su smbolo es (l). Nmero cuntico Magntico o por orientacin; su smbolo (m) Nmero cuntico de espn; su smbolo (s).

Definicin y significado de los nmeros cunticos. 1. Nmero cuntico principal (n): indica el nivel energtico donde se puede encontrar un electrn. Tiene relacin con la distancia media del electrn al ncleo y nos da una idea del tamao del orbital (Nube electrnica). El nmero cuntico principal adquiere valores positivos y enteros. n= 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 7, etc. KLMNOPQ

NOTA: En la tabla peridica nada ms son 7 perodos

n=4 n=3 n=2 n=1

k

L

M

N

O

P

Q

n=1 n=2

n=2

n=3

n=4

n=5

n=6

n=7

n= 3 n=4

2. Nmero cuntico secundario o azimutal (l): Nos da idea de la forma que tiene la zona de probabilidad donde se puede encontrar un electrn, adquiere valores desde cero hasta n-1, l=0, 1, 2, 3, ..... n-1.

En cada nivel hay un nmero de subniveles de energa igual al nivel correspondiente.

n=1

n=2

n=3

n=4

N

1 2 Nmero de subniveles

3

4

Los tipos de subnivel en el tomo son s, p, d y f se distribuyen de la siguiente manera. n=1 n=2 n=3 n=4

N

s

s

p

s

p

d

s

p

d

f

Tipo de subniveles Los valores que adquieren los subniveles de energa son:n=4

s p

0 1

d f

2 3

Los subniveles de energa se pueden identificar tambin mediante los nmeros aqu mostrados: n= 1 n= 2 n= 3 n=4

l=o

0

1

0

1

2

0

1

2

3

En cada subnivel de energa se hace un nmero determinado de orbitales. 1 orbital s 5 orbtales d 3 orbtales p 7 orbtales f

n =1 1 1

n =2 3 1 3

n =3 5 1 3

n =4 5 7

s

s

p

s

p

d

s

p

d

f

Nmero de Orbtales por subnivel Un orbital se define como la zona de mayor probabilidad donde se puede encontrar un electrn. La forma que tienen los orbtales en los subniveles de energa son los siguientes:

Para un orbital (S) Un orbital por nivel Forma esfrica como una naranja Valor l = 0

Para un orbital (P)

Forma un cacahuate Valor l = 0 p

Tres orbitales por nivel

Forma del orbital (d)

Forma un Forma de un orbital (f) trebol Valor l = 2 d Forma de un moo Valor 3 f

Cinco orbitales por nivel

Siete orbitales por nivel

En cada orbital mximo pueden entrar 2 electrones En el orbital S entran 2 En los orbtales P entran 6 En los 5 orbtales d, entran 10 En los 7 orbtales f, entran 14

Subnivel l s p d f

No. de Orbtales 1 3 5 7

No. de Electrones 2 6 10 14

Nmero del Electrn por subnivel El nmero de electrones por nivel se determina de la ley