UNIDAD I

INTRODUCCION A LA QUIMICA INORGANICA

CONTENIDO

1.1 Conceptos básicos - Química - Aplicaciones de la química - Temperatura y calor - Medición – Masa - Volumen1.2 Materia y energía - Propiedades de la materia - Transformaciones de la materia - Clases de materia - Separación de mezclas - La energía

1.1 CONCEPTOS BASICOS

Que es Quimica?Es una ciencia de IMPACTO. Es la ciencia que estudia: La estructura de la materia y la composicion de la materia, las leyes que rigen los cambios de la materia y su interrelacion con la energia.

La QUIMICA es el estudio de las propiedades de los materiales y de los cambios que sufren éstos.

Uno de los atractivos de aprender química es ver cómo los principios químicos operan en todos los aspectos de nuestra vida, desde las actividades cotidianas como encender un fósforo hasta cuestiones más trascendentes como el desarrollo de medicamentos para curar el cáncer y otras enfermedades.La química permite obtener un entendimiento importante de nuestro mundo y su funcionamiento. Se trata de una ciencia eminentemente práctica que tiene una influencia enorme sobre nuestra vida diaria. De hecho, la química está en el centro de muchas cuestiones que preocupan a casi todo mundo………. ¿Por qué tantos temas diversos tienen un vínculo esencial con la química? La respuesta es que la química, por su misma naturaleza, es la ciencia central. (Brown Theodore I, 2004)

APLICACIONES DE LA QUIMICA

TEMPERATURA Y CALOR

Temperatura

Sentimos la temperatura como una medida de la calidez o frialdad de un objeto. En realidad, la temperatura determina la dirección de flujo del calor. El calor siempre fluye espontáneamente de una sustancia que está a una temperatura más alta hacia una que está a una temperatura más baja. Por ello, sentimos la entrada de energía cuando tocamos un objeto caliente, y sabemos que ese objeto está a una temperatura más alta que nuestra mano. Las escalas de temperatura que comúnmente se emplean en los estudios científicos son las escalas Celsius y Kelvin. La escala Celsius también es la escala de temperatura cotidiana en la mayor parte de los países, y se basó originalmente en la asignación de 0ºC al punto de congelación del agua y 100ºC a su punto de ebullición en el nivel del mar.Fig. Comparacion de las escalas de temperatura: kelvin, Celsius y Fahrenheit

TEMPERATURA Y CALOR

La escala Kelvin es la escala de temperatura SI, y la unidad SI de temperatura es el kelvin (K). Históricamente, la escala Kelvin se basó en las propiedades de los gases. El cero en esta escala es la temperatura más baja que puede alcanzarse, 273.15ºC, a la cual llamamos cero absoluto.Ambas escalas, Celsius y Kelvin, tienen unidades del mismo tamaño; es decir, un kelvin tiene el mismo tamaño que un grado Celsius. Por tanto, la relación entre las escalas Kelvin y Celsius es la siguiente:

K = °C + 273.15 (1)El punto de congelación del agua, 0ºC, es 273.15 K. Adviértase que no usamos un signo de grado (º) con temperaturas en la escala Kelvin.La escala de temperatura común en Estados Unidos es la escala Fahrenheit, que no se emplea generalmente en estudios científicos. En esa escala, el agua se congela a 32ºF y hierve a 212ºF. Las escalas Fahrenheit y Celsius están relacionadas como sigue:

°C = 5/9 (°F – 32) o bien °F =9/5 (°C + 32) (2)

MEDICION-MASA-VOLUMEN

La materia ademas de la masa tiene otra propiedad general que

se puede medir: volumen

LA MASA

La inercia es una propiedad general de la material. Para medirla se utiliza una magnitude llamada masa, proporcional a lacantidad de material que hay en los cuerpos y tambien proporcionas a su peso, la masa no solo depende deltamano sino tambien del material. Aunque aparentemente lo tengamos claro no debemos enganarnos por el ojo. Un objeto no tiene mayor masa cuanto mas grande es, sino cuanto mas pesa.

La masa se mide en gramos si es pequena, y si es grande en Kilogramos.1 Kiogramo (kg) = 1000 gramos (g)Como pasamos de Kilogramos a gramos y viceversa?Kg g (x 1000) g Kg (: 1000)

El hecho de medir la masa de un objeto se llama pesar, para lo cual utilizamos balanzas

EL VOLUMEN

Otra propiedad general de la material es la extension. Una de las magnitudes utilizada para medirla es el volume. Que es el volumen? Es la cantidad de espacio que ocupa. Ej: una pelota de baloncesto tiene mayor volume que una de tenis.

Hay objetos que tienen mucho volume y poca masa, u objetos que tienen mucha masa y poco volume. En los liquidos el volume coincide con la capacidad del recipient que ocupan. Si llenamos una botella que tiene capacidad de 1L, solo puede sontener 1l del liquido. Los liquidos adaptan su forma al recipient que los contiene.

Los volumenes especialmente en los liquidos suele expresarse en mililitros (ml) si son volumenes pequenos o, en litros (l) si son volumenes grandes.1 l = 1000 mll ml (x 1000) ml l (: 1000)

El volumen de un cuerpo depende solo de su tamano y no de su material

Como se mide el volumen de un solido?

La densidad.La densidad relaciona la masa con el volumen (las dos propiedades de la material). Segun el cociente entre la masa de un objeto y su volumen.

masa (Kg o g)Densidad = ----------------------- = kg/l o g/ml volume (l o ml)

Densidad de algunas substancias:

Agua: 1 kg/ l Aceite: 0,92 kg / l

Alcohol: 0,78 kg /l Hierro: 7,9 Kg / l Plomo: 11,3 kg / l

Cuales de estas substancias flotaran en el agua y por que?La densidad es una propiedad especifica de la maeria, que nos permite distinguir unos materiales de otros. Se trata, de calcular que masa tendra un cuerpo que ocupa un volume de un centimetro cubico.

1.2 MATERIA Y ENERGIA

CLASIFICACION DE LA MATERIA

PROPIEDADES FISICAS: color, olor, densidad, punto de fusión, punto de ebullición y dureza);

PROPIEDADES QUIMICAS: reacciones.

PROPIEDADES INTENSIVAS: No dependen de la cantidad de muestra: ToC, punto fusión, densidad).

PROPIEDADES EXTENSIVAS: Dependen de la cantidad de sustancia: volumen y masa.

Fg: Esquema de clasificación de la materia. En el nivel químico, toda la materia se clasifica en última instancia como elementos o compuestos.

http://www.authorstream.com/Presentation/loreluna-380463-conceptos-basicos-de-quimica-materia-atomo-molecula-modulo-1-taller2010-education-ppt-powerpoint/

UNIDAD II

ESTRUCTURA ATÓMICA Y

PERIODICIDAD QUÍMICA

CONTENIDO

2.1 El átomo Estructura del átomo Propiedades del átomo2.2 Mecánica cuántica Modelo atómico actual Arquitectura electrónica2.3 Periodicidad química Tabla periódica moderna Propiedades físicas y químicas de los elementos químicos.

Descubrimientos fundamentales que respaldan la existencia del átomo y su estructura

John Dalton 1808. La imagen del atomo expuesta por Dalton es su Teoria atomica, Los principios fundamentals de esta teoria son:- La material esta formada por minusculas particulas indivisibles

llamadas atomos.- Hay distintas clases de atomos que se distinguen por su masa y

sus propiedades. Todos los atomos de un elemento poseen las mismas propiedades quimicas. Los atomos de elementos distintos tienen propiedades diferentes.

- Los compuestos se forman al combinarse los atomos de dos o mas alementos en proporciones fijas y sencillas. De modo que en un compuesto los atomos de cada tipo estan en una relacion de numerous enteros o fracciones sencillas.

- En las reacciones quimicas los atomos, los atomos se intercambian de una a otra sustancia pero ningun atomo de un elemento desaparece ni se transforma en un atomo de otro elemento.

J. J. Thomsom 1897: Demostro que dentro de los atomos hay unas particulas diminutas, con carga electrica negativea, a las que llamo electrones.De este descubrimiento dedujo que el atomo debia de ser una esfera de material cargada (+), en cuyo interior estaban incrustados los electrones. Al que llamo “budin de pasa”. Tambien descubre los isotopos.

Thomson construyó un tubo de rayos catódicos con una pantalla fluorescente, para poder medir cuantitativamente los efectos de los campos magnético y eléctrico sobre el delgado haz de electrones que pasaban por un agujero en el electrodo positivo. Tales mediciones le permitieron calcular un valor de 1.76 10Λ8 coulombs por gramo para la relación carga eléctrica-masa del electrón.*Al conocerse la relación carga-masa del electrón, si se pudiera medir ya sea la carga o la masa de un electrón se podría calcular el valor de la otra cantidad. En 1909, Robert Millikan (1868-1953) de la University of Chicago logró medir la carga de un electrón realizando lo que se conoce como “experimento de la gota de aceite de Millikan” (Figura 2.5 \). Luego, Millikan calculó la masa del electrón usando su valor experimental para la carga, 1.6 1019 C, y la relación carga-masa de Thomson, 1.76 108 C/g:Masa del electrón = 1.60 * 10Λ-19 C/1.76 * 10Λ8 C/g=9.10 * 10Λ-28 g.Empleando valores un poco más exactos, obtenemos el valor que se acepta actualmentepara la masa del electrón, 9.10939 10Λ-28 g. Esta masa es unas 2000 veces más pequeñaque la del hidrógeno, el átomo más pequeño.

Brown pg 37-..

E. Rutherford 1911: Demostro que los atomos no eran macizos, como se creia, sino que estan vacios en su mayor parte y en su centro hay un diminuto nucleo.Dedujo que el atomo debia estar formado por una cortezacon los electrons girando alrededor de un nucleo central cargado positivamente. Descubre el neutron que no tiene carga pero posee un alto contenido de energia.

Niels Bohr 1913: Propuso un Nuevo modelo atomico segun el cual los electrones giran alrededor del nucleo en unos niveles definidos.Espectros atomicos discontinuos originados por la radiacion emitida por los atomos excitados de los elementos en estado gaseoso.Modelo atomico del Hidrogeno propuesto por Bohr.Postulados de la teoria del quantum:1. Los e se mueven en orbitas de energia definidos.2. Mientras conserven su orbita, no absorben ni desprenden energia.3. Los e pueden pasar a un nivel menor o mayor, siempre y cuando

absorban o desprendan energia necesaria.4. Cuando los e desprenden o absorven energia lo hacen en cantidades

unitarias llamadas “cuantos”5. Represento a los niveles de energia con la letra “n”, que toma valores

enteros de 1, 2, 3…

Modelo Atomico de Schrodinguer:

En 1926, Schrodinger, partiendo de ideas de Plank y Luis Broglie y las matematicas de William Rowam Hamilton, desarrollo un modelo matematico en donde aparecen tres parlamentos: n, l y m

En 1916, Arnold Sommerfeld con la ayuda de la relatividad de Albert Einsteinm hizo las siguientes modificaciones al modelo de Bohr: - Los electrones se mueven alrededor del nucleo en orbitas circulares o

elipticas.- A partir del segundo nivel energetico existen dos o mas subniveles en

el mismo nivel.- El electron es una corriente electrica minuscula.

1926, fisico aleman Werner Heisenberg, despues de haber disenado varios experimentos hipoteticos para determiner con precision la posicion y velocidad del electron, llego a la conclusion de que esa determinacion era imposible.Es imposible determiner con precision y simultaneamente la posicion y velocidad de un electron ya que al precisar su posicion su velocidad se altera y viceversa.Es [psible deducir donde se encuentra un electron, por medio de los numerous cuanticos: n, l, m y s.

El numero cuantico principal (n) describe el tamano del orbital, por ejemplo: los orbitals para los cuales n= 2 son mas grandes que aquellos para los cuales n=1. Puede tomar cualquier valor entero, empezando desde 1: n=1, 2, 4, 4, etc.El numero cuantico del momento angular orbital (I) describe la forma del orbital atomico. Toma valores desde 0 hasta n-1. Por ejemplo si n=5, los valores de I pueden ser: I= 0,1,2,3,4.

I=0 orbital s (sharp)I=1 orbital p (principal)I=2 orbital d (diffuse)I=3 orbital f (fundamental)

El numero cuantico magnetico (mI), determina la orientacion especial del orbital. Se denomina magnetico porque esta orientacion especial se acostumbra a definer en relacion a un campo magnetico externo.Toma valores enteros desde -1 hasta +1. Por ejemplo, si I=2, los valores posibles para m son: mI = -2, -1, 0, 1, 2.

El numero cuantico de espin (s), solo puede tomar valores: +1/2 y -1/2/Principio de construccion de Auf Bau

En un atomo los electrons buscan su acomodo primero en aquellos subniveles de menor energia, es decir, aquellos en que su valor de n+ l sea menor.

PRINCIPIO DE EXCLUSION DE PAULI

En un atomo no puede haber dos electrones con los cuatro numeros cuanticos iguales.

REGLA DE HUND.

Al llenar orbitales de igual energia (los tres orbitals p, los cinco orbitales d, o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen, siempre que sea posible, con sus espines paralelos, es decir, desapareados.

EL ATOMO. Vision moderna de la estructura atomica

Un atomo es la menor cantidad de un element quimico que tiene existencia propia, y que no es possible divider mediante procesos quimicos. El atomo esta formado por protones (carga +) y electrons (carga - ). Los protons y neutrones forman el nucleo, y los electrons la corteza. Un atomo se caracteriza por su numero atomico (numero de protones, Z), que es lo que distingue un elemento de otro, y su numero masico (numero de protones mas neutron, A). Los atomos de representan asi:

ISOTOPOS

Son atomos (nuclides) de un mismo elemento (con igual numero atomico), y distinto numero masico (con diferente numero de neutrones). También llamados hílidos.

ISOTOPOS DE ALGUNOS ELEMENTOS

ISOBAROS

Son núclidos que pertenecen a elementos diferentes, poseen igual numero de masa, diferente numero atómico y diferente numero de neutrones, es decir igual numero de nucleones fundamentales.iso = igualbaro = masaSon núclidos con propiedades físicas y químicas diferentes.

ISOTONOS

Son núclidos pertenecientes a elementos diferentes. Poseen diferente numero de protones e igual numero de neutrones; por lo tanto tienen diferentes números de masa: También son núclidos con propiedades físicas y químicas diferentes.

Distribucion electronica

Es la distribucion de los electrons en los subniveles orbitales y orbitals de un atomo. La configuracion electronica de Los elementos se rige segun el diagrama de Moelli:

Para encontrar la notacion electronica se escribe las notaciones en forma diagonal de arriba hacia abajo y de derecha a izquierda:

Se puede representar:

Para encontrar la configuracion electronica se usa el mismo procedimiento anterior incluyendo ahora el No. maximo de e:, finalmente queda la configracion como sigue:

En este sitio web: http://www.educaplus.org/play-73-Configuraci%C3%B3n-electr%C3%B3nica.htmlEl estudiante puede escoger cualquier elemento de la table periodica y observar las relaciones entre las estructuras del Sistema periodico y la configuracion electronica.

BIBLIOGRAFIA

http://www.fisica-quimica-secundaria-bachillerato.es/quimica_interactiva.htm

http://perso.wanadoo.es/oyederra/

http://www.educaplus.org/index.php?mcid=3&PHPSESSID=e041739339770b08da56ac7f3c26efbb

http://blog.educastur.es/eureka/otros-cursos/