quÍmica.los metales alcalinos, están situados en el primer grupo de la tabla periódica. este...
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QUÍMICA.
El propósito fundamental de este contenido es que aprendas de forma
independiente a través de actividades que te permitan obtener conocimientos y
desarrollar habilidades, actitudes y valores del campo de la Química, como el
lenguaje técnico. Esto contribuye a fortalecer tu formación en estudios posteriores,
o bien, a afrontar retos del día a día. Su estructura y diseño forman parte de una
estrategia didáctica encaminada a que construyas por ti mismo tus conocimientos,
desarrolles competencias y te apropies de aprendizajes significativos que
produzcan en tu pensamiento cambios de organización continuos.
¿Cuál es el propósito de esta asignatura?
Aplica los métodos y procedimientos experimentales para la resolución de
problemas cotidianos llevándolos más allá del salón de clases, adoptando y
valorando los procedimientos más adecuados, para obtener beneficios personales
y comunitarios en la búsqueda de situaciones de aplicación real.
Te has percatado de qué todo lo que está a tu alrededor como el cielo, los mares,
los ríos, las montañas, las nubes, los árboles, los animales e incluso el hombre,
están constituidos por diversas sustancias que se encuentran sujetas a continuas
transformaciones. Has observado además que las cosas que utilizas, como la taza
de café, la cuchara, la ropa, el cepillo de dientes, la comida, están conformados por
sustancias que de una u otra forma están relacionados con la Química ¡Sí, así es!
la Química es una ciencia que se encuentra en todas partes.
La curiosidad del hombre para explicar los fenómenos que se presentan en la
naturaleza y la necesidad de adaptarse al medio han lograron que la Química
avance en su desarrollo. La Química es una ciencia básica de las ciencias naturales,
la cual estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, así como los
cambios que experimenta al realizar reacciones químicas y su relación con la
energía, la química es una ciencia que se ha desarrollado a lo largo de la historia,
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tuvo sus inicios desde que el individuo, en su necesidad de defenderse y adaptarse
a su medio, descubre el fuego. A partir de ese momento empezó su
evolución y gracias a las aportaciones de muchos hombres que se han interesado
en su estudio tenemos la Química que hoy conocemos.
La palabra química proviene de una variable del latín y de raíces árabes que son
chimica, chimia, alkimya, referencia de alquimia, para posteriormente pasar por una
nueva forma de definir a la química del tipo moderno que empezó a diferenciarse de
la alquimia refiriéndose a la variedad de los componentes y composiciones
definiendo las propiedades de una o sobre una materia y las posibles
transformaciones que surjan o experimentes sin causar ningún cambio, alteraciones
o modificaciones sobre la misma o sus elementos, de la cual una materia es
conformada.
En nuestro país. desde antes de la conquista, los pobladores del valle de México ya
sabían de la existencia y el aprovechamiento de las sales alcalinas, las cuales eran
extraídas de la superficie, donde se concentraban en forma de costras llamadas
tequesquite, que utilizaban para condimentar la comida y reblandecerla. La sal
común fue muy valorada por los antiguos mexicanos, la falta de ella fue motivo de
peleas entre aztecas y tlaxcaltecas. También se conocía el alumbre, el yeso y la
calcita con la que fabricaban colorante para recubrimiento de muros.
Los aztecas realizaban una mezcla de cal con arcilla negra para obtener una especie
de cemento. Existen diversas disciplinas dentro de la química, que se agrupan
según el tipo de estudio que realizan o la clase de materia que estudian. Cabe
destacar que la química también analiza los cambios que suceden en la materia
durante las llamadas reacciones químicas.
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DESARROLLO HISTÓRICO DE LA QUÍMICA: LOS GRANDES MOMENTOS Y SU
INFLUENCIA EN EL DESARROLLO DE LA HUMANIDAD.
Desde hace 400 000 años el hombre conoce el fuego y lo utiliza no sólo para proporcionarles calor, sino también como luz para alumbrarse y protegerse de los animales; fue la base para otras reacciones químicas como la cocción de alimentos y más tarde para fundir metales que le permitirían fabricar herramientas y armas.
La sucesiva adquisición de conocimientos da lugar para nombrar ciertas épocas de desarrollo de la humanidad, como la edad de piedra, de oro y plata, del cobre, del bronce y de hierro.
Los chinos manipulaban la cerámica y
teñían sus tejidos, trabajaban los metales,
fabricaban papel, descubrieron la pólvora y
utilizaban un número reducido de
transformaciones químicas naturales como
la fermentación de la leche y de jugos de
frutas como la uva.
Los egipcios aprendieron a purificar el oro, la plata y otros metales, a teñir el vidrio y a curtir pieles sumergiéndolas en orina añeja, aplicaron cera de abeja y aceites obtenidos de resinas de algunos árboles en el embalsamiento de sus muertos. Los sacerdotes egipcios fueron los encargados de practicar y desarrollar la Química y muchos cambios de la materia se observaron desde entonces.
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Los pueblos hindús y griego concibieron, desde un punto de vista filosófico, las primeras ideas y conceptos sobre la naturaleza de la materia, admitieron la existencia de cuatro elementos responsables de las cualidades fundamentales de la materia: agua, tierra, viento y fuego.
Los griegos sustituyeron el viento por el aire y 500 años a.C., el filósofo griego Leucipo y más tarde su discípulo
Demócrito, plantearon los principios de la teoría atómica, uno de los cuales establece que la materia está formada por partículas muy pequeñas a las que llamaron átomos.
En el siglo IX surgieron los alquimistas, herederos de la filosofía griega y de los conocimientos egipcios. Los primeros fueron los árabes, quienes conocieron las amalgamas, el bórax, el agua regia, el vitriolo, la volatilidad del azufre y la forma de combinarlo con otros metales. Al conquistar Europa, los árabes llevan consigo sus conocimientos en matemáticas y química e infunden un nuevo espíritu investigador logrando que la alquimia alcanzara su época de gloria en el año 1400 d. C. La alquimia aportó a la Química la invención y el desarrollo de gran parte del instrumental de laboratorio. Desde el punto de vista moderno, la alquimia presenta varios problemas, ya que su objetivo no era la ampliación del conocimiento de un modo racional y que condujera a una ciencia, sino que su fin era encontrar materias místicas como la piedra filosofal.
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En el siglo XVI, en el declive de la alquimia, se da la transición entre ésta y la verdadera química. El médico suizo Paracelso (Felipe Aureolo Teofrasto Bombast de Hohenheim) y sus seguidores comienzan a liberarse de los errores de los alquimistas y defienden el uso del método experimental en sus investigaciones, a finales del siglo XVI, Andreas Libavius publica su Archemia en la cual organiza la mayoría de los conocimientos.
En 1669 el alquimista alemán Hennig Brandt descubrió el fósforo a partir de la orina. Para lograrlo destiló una mezcla de orina y arena, que dejaba como producto un material blanco que brillaba en la oscuridad y ardía como una llama brillante.
Se considera que el químico inglés Robert Boyle apartó definitivamente a la Química de la alquimia al mejorar su método experimental. Actualmente se le reconoce como el primer químico moderno y uno de los pioneros del método científico. En 1662 propuso la ley de Boyle estableció las bases sobre las que un siglo después Lavoisier y Dalton fundarían sus leyes o principios de la Química actual.
En 1775 el físico italiano Alessandro Volta fue uno de los pioneros en el estudio de la electricidad inventó el electróforo, dispositivo con el que podía producir corriente estática en 1778, descubrió y aisló el gas metano.
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En 1789, el químico francés Antoine Lavoisier publica su tratado elemental de Química donde expresa conceptos tan importantes como la ley de la conservación de la materia. A partir de este momento, con la aplicación del método científico y el uso de la balanza, inicia una época de descubrimientos.
En 1803 John Dalton afirma que toda la
materia está formada por pequeñas
partículas indivisibles denominadas
átomos.
El químico inglés Humphry Davy fue el pionero en el campo de la electrólisis para aislar varios elementos nuevos. Descubre el sodio y el potasio.
Friedrich Wöhler, descubrió en 1828 cómo se podía sintetizar la urea a partir de cianato de amonio, demostrando que la materia orgánica podía crearse de manera química a partir de reactivos inorgánicos
Jöns Jacob Berzelius realizo mediciones muy precisas de las sustancias, a partir de esto, en 1828 recopiló una tabla de pesos atómicos relativos, donde al oxígeno se le asignaba el 100 e incluía todos los elementos conocidos en la época.
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En 1859, el alemán August Kekulé explicó que los átomos de carbono tetravalentes (quiere decir que puede formar hasta cuatro enlaces) se unen unos a otros para formar cadenas, que denominó cadena de carbonos o carboesqueleto y con el resto de valencias se pueden unir a otros tipos de átomos.
En 1869, el químico ruso Dimitri Ivanovich
Mendeléyev desarrolla la primera tabla
periódica, donde acomoda los 66
elementos conocidos en ese momento.
En 1916, el químico estadounidense Gilbert N. Lewis propuso que un enlace químico se forma por la interacción conjunta de dos electrones compartidos.
En 1927 surge la Química cuántica donde se aplican los enlaces químicos, surge la regla de Madelung para determinar la secuencia de ocupación de los orbitales de un átomo formando.
En 1849, Leopoldo Río de la Loza publica el primer tratado mexicano de Química.
En 1888 se funda el Instituto Médico Nacional, donde se amplió la investigación de
plantas medicinales y se analizó la posibilidad de fabricar medicamentos a gran
escala.
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En 1916 se crea la Escuela Nacional de Química Industrial, que se incorpora a la
UNAM en 1917, y 20 años después surge la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas en el Instituto Politécnico Nacional.
Las aportaciones más relevantes del siglo XX en nuestro país es la creación, en 1959, de la píldora anticonceptiva, utilizada por todo el mundo y de la cual aún se realizan investigaciones para la inocuidad de su empleo prolongado.
En 1982, México se encontraba en los primeros lugares en plantas petroquímicas
donde destaca el proceso de hidro desulfuración (eliminación del contaminante
azufre de las gasolinas y diesel).
Una de las tecnologías más conocidas en el extranjero son las producidas por la
compañía Hojalata y Lámina (HYLSA) respecto llamado hierro esponja (hierro
poroso, libre de impurezas metálicas que es fácil de manejar y transportar).
Además, se creó el proyecto Revolución Verde, que se orienta hacia el
mejoramiento de las poblaciones vegetales para obtener mayor resistencia genética
a plagas y enfermedades.
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Química
General
Descriptiva
Analitica
Cuantitativa
Cualitativa
Aplicada
Bioquímica
Astro química
Cristaloquímica
Química farmaceutica
Química técnica o ingeniería
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División de la química.
El campo de estudio de la Química es muy extenso. Por esta razón se la ha dividido
en diversas ramas.
Química general:
Química (del griego χημεία khemeia que significa "alquimia") es la Ciencia Natural
que estudia la materia, su estructura, propiedades y transformación a nivel atómico,
molecular y macromolecular.
Química descriptiva:
Estudia los elementos por grupos de la tabla periódica que son: Alcalinos,
alcalinotérreos, térreos, Carbonoideos, Nitrogenoideos, anfígenos, y halógenos. Así
como los compuestos más importantes de elementos como el hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno, azufre…, formando hidruros, ácidos, óxidos, etc.
Los metales alcalinos, están situados en el primer grupo de la tabla periódica. Este
grupo está formado por el Litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio. El nombre
de alcalinos, viene dado debido a la basicidad o alcalinidad que poseen sus
compuestos. No suelen encontrarse estos elementos en estado libre debido a
sus actividades químicas, y sobre todo el Sodio y el potasio, se encuentran
formando parte en un 5 % de la corteza terrestre. Entre sus propiedades se
destaca la baja electronegatividad de este grupo, su estado de oxidación
generalmente es +1, siempre forman compuestos iónicos, y tienen puntos de
fusión y ebullición bastante bajos para ser metales.
Los metales alcalinotérreos, son berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio
todos ellos forman parte del segundo grupo de la tabla periódica. El
berilio y el magnesio difieren en lo que a propiedades se refiere del resto de los
elementos de su grupo el nombre de alcalinotérreos se debe a su situación en la
tabla, justo en medio de los alcalinos y los térreos. Especialmente el
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calcio y el magnesio, forman alrededor del 4 % de la corteza terrestre y al igual
que ocurre con los alcalinos, estos tampoco se encuentran en estado libre
debido a su actividad química. Las propiedades de este grupo están
relacionadas con sus dos grupos vecinos, por ejemplo, tienen baja energía de
ionización, aunque un poco mayor que los alcalinos que se encuentran en el
mismo periodo, al igual que su solubilidad, que también es más baja que en los
alcalinos, tienen baja electronegatividad y todos forman compuestos iónicos,
menos el berilio. También poseen mayor dureza que los alcalinos y son algo
menos reactivos que los elementos del grupo 1.
Los térreos, también conocidos como Boroideos, forman el grupo número 13 de
la tabla periódica. Los elementos que conforman el grupo son: boro, aluminio,
galio, indio y talio. El nombre del grupo, térreo, proviene de tierra, pues ésta
contiene una gran cantidad de aluminio, siendo el elemento con diferencia más
abundante del grupo, y la corteza terrestre contiene aproximadamente un 7% de
este metal. Igual que los demás grupos ya mencionados, estos elementos son
bastante reactivos, por lo cual no los encontramos tampoco en estado elemental,
pero sí, formando óxidos y hidróxidos. Todos los elementos de este grupo son
metales típicos, menos el boro que es un no-metal, y forma enlaces covalentes,
al igual que el aluminio. Su estado de oxidación es +3, aunque algunos
elementos como el galio, indio y talio también tienen estado de oxidación +1.
El grupo 14, conocido también como carbonoideos, son: carbono, silicio,
germanio, estaño y plomo. Los elementos de este grupo constituyen más de la
cuarta parte de la corteza terrestre, sobretodo el silicio, que es el elemento más
abundante después del oxígeno. El carbono, parte fundamental de la materia
orgánica, es el segundo elemento de este grupo en cuanto a abundancia. El
carbono es un no metal, en cambio el estaño y el plomo son típicos metales, y el
silicio y el germanio son semimetales, de dureza intermedia. Lo normal es
encontrar a estos elementos formando óxidos y sulfuros, pero también se
pueden encontrar en estado natural.
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El grupo de los nitrogenoides, o grupo 15, está formado por nitrógeno, fósforo,
arsénico, antimonio y bismuto. No son muy abundantes en la corteza terrestres,
apenas un 0.35% de ella. Es muy habitual encontrarlos en forma de óxidos y
sulfuros, aunque a veces también se puedan encontrar en forma natural. El
nitrógeno es un no metal, de hecho, es un gas, el fósforo, arsénico y antimonio,
se suelen considerar no metales, siendo el bismuto un metal pesado. Excepto el
nitrógeno que siendo un gas forma moléculas biatómicas, el resto de los
elementos son sólidos.
Los calcógenos o anfígenos, constituyen el grupo 16 de la tabla periódica, y está
formado por los elementos: oxígeno, azufre, selenio, teluro y polonio. Estos
elementos son con diferencia, los más abudantes de todos, ya que un
considerable parte de la corteza terrestre son óxidos, sulfuros o sales
oxigenadas. Siendo el más abundante el oxígeno con un 50% de la masa de la
corteza terrestre, seguido en abundancia por el azufre. Ambos elementos se
encuentran en la naturaleza en estado elemental. El grupo es conocido también
con el nombre de anfígeno que significa formador de ácidos y bases.
El grupo 17, es conocido como Halógenos, que significa “ formador de sales” y
está constituido por el fluor, cloro, bromo, yodo y astato. Estos elementos no se
encuentran libres en la naturaleza, pero se suelen encontrar formando haluros
de metales alcalinos y alcalinotérreos. Los estados de oxidación usuales en los
elementos de este grupo son -1, +1,+3 +5 y +7. Es el único grupo en el cual todos
sus elementos son no-metales.
Química analítica:
Se define como la rama de la química que estudia, desarrolla, y mejora los métodos e
instrumentos, con el fin de estudiar la composición química de la materia.
La Química Analítica se divide en Cualitativa y Cuantitativa:
Cualitativa tiene por objeto el reconocimiento o identificación de los
elementos o de los grupos químicos presentes en una muestra.
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Cuantitativa la determinación de las cantidades de los mismos y sus posibles
relaciones químicas e incluso estructurales.
Los métodos de análisis son:
Métodos clásicos: Se basan en las propiedades químicas de la sustancia
que se analiza, es decir, del analito. Algunos de estos métodos son las
gravimetrías, las volumetrías y métodos cualitativos clásicos.
Métodos instrumentales: También llamados métodos químicos, se basan
en las propiedades químico- físicas. Los estudios de este método se basa en
el equilibrio químico, que puede ser de tres tipos : equilibrio ácido-base,
redox, o de solubilidad.
Métodos de separación: Entre estos métodos, se incluyen los que tienen
como finalidad, la separación de los compuestos para eliminar las impurezas
que puedan interferir para hacer una correcta medición.
Química aplicada se encuentran:
Bioquímica: Se dedica al estudio de los procesos químicos en los seres vivos. Se
basa en tratar la base molecular en los procesos vitales, estudiando proteínas,
carbohidratos, lípidos, ácidos nucleicos, etc.
Astroquímica: Se ocupa del estudio composicional de los astros estudia la
composición química del Sol y otras estrellas, planetas, material interestelar, etc.
Esta especialidad supone la unión de la astrofísica con la química.
Cristaloquímica: Estudia la composición química de la materia cristalina y sus
propiedades.
Química Farmacéutica: Parte de la ciencia que estudia la composición, estructura,
propiedades y aplicaciones de los fármacos, encargándose de profundizar en las
interacciones entre las moléculas e impacto biológico.
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Química técnica o ingeniería química: Se dedica a la concepción, diseño,
desarrollo, investigación, obtención, etc., de sustancias, en procesos industriales
que dependan de procesos químicos.
Nos encontramos en un mundo donde estamos rodeados de transformaciones
químicas, desde las que se producen en nuestro cuerpo, que es el laboratorio por
excelencia, hasta las determinadas por la ecología. Es una ciencia aplicable a todos
los medios que nos rodean, así como a todos los seres vivos.
Relación de la Química con otras ciencias
La Química hace más fácil y agradable la vida al facilitarnos productos de
construcción, comunicación, transporte y de fabricación de numerosos utensilios. La
Química es una ciencia que estudia la materia, los cambios en su estructura y las
leyes o principios que rigen estos cambios, pero también se relaciona íntimamente
con otras ciencias como:
Áreas del conocimiento
Relación
Medicina
Matemáticas
Biología
Ecología
Física Ingeniería
Historia
Agricultura
Geografía
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Medicina Elaboración de compuestos para el tratamiento o
detección de enfermedades.
Matemáticas Se apoya en las Matemáticas por la necesidad de la
representación numérica de los fenómenos que
acontecen en la naturaleza y realizando estadística.
Biología La Química interviene para conocer los componentes
que constituyen a los seres vivos y las reacciones
químicas que se producen durante los procesos
biológicos.
Ecología Se relacionan por la necesidad de proteger el medio
ambiente, particularmente conectado con los actuales
problemas de contaminación.
Física Estudia los cambios físicos en la naturaleza que tienen
que ver con la materia y la energía.
Ingeniería La Química investiga y produce materiales con
propiedades específicas para la construcción o el
desarrollo de equipo.
Historia Proporciona acontecimientos y fechas que son
importantes para conocer el desarrollo de esta ciencia
a través del tiempo.
Agricultura Se relaciona debido al empleo y producción de
fertilizantes que permiten obtener cosechas con
mayores rendimientos.
Geografía Se relaciona ubicando en forma exacta los lugares
donde se encuentran los yacimientos de algunas
sustancias.
La materia: propiedades y cambios
Concepto la materia es todo aquello de lo que están hechas las cosas del universo.
La Química es la ciencia que se ocupa de la materia y de los cambios que ésta
sufre.
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Materia: es todo aquello que tiene masa y que ocupa un lugar en el espacio. Dentro
de sus características principales están poseer masa, ocupar un espacio y que para
cambiar requiere la acción de la energía.
Ejemplos de la materia
El agua es materia.
La sal es materia.
El acero es materia.
Las estrellas son
materias.
Los gases son
materia.
La materia puede clasificarse en dos categorías principales: sustancias puras, cada
una de las cuales tiene una composición fija y un único conjunto de propiedades.
Mezclas, compuestas de dos o más sustancias puras, pueden ser elementos o
compuestos, mientras que las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.
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o Mezcla: está constituida por dos o más sustancias puras, cada una mantiene
su identidad y propiedades específicas.
o Mezcla homogénea: está formada por dos o más sustancias puras, no se
pueden distinguir las fases que la forman, por ejemplo, un refresco la solución
salina etc.
o Mezcla heterogénea: no es uniforme en su composición ni en sus
propiedades consta de dos o más porciones o fases físicamente distintas, se
pueden distinguir a simple vista, por ejemplo, el agua con el aceite, agua y
arena.
Propiedades de la materia
Son las características que nos permiten identificar, distinguir, clasificar y determinar
el uso de la materia. Todas las sustancias poseen propiedades, algunas físicas y
otras químicas. o Físicas: son propiedades que se pueden medir y observar sin
cambiar la composición de la sustancia.
o Químicas: describen la capacidad de las sustancias para reaccionar con
otras, modificando su composición.
Estados de agregación de la materia.
Para cualquier sustancia o mezcla, modificando sus condiciones de temperatura o
presión, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominados estados de
agregación de la materia, en relación con las fuerzas de unión de las partículas
(moléculas, átomos o iones) que la constituyen.
Esto es porque, de acuerdo con la teoría cinético molecular, consideramos que la materia
está formada por partículas, "bolas", que en realidad son las moléculas, y es el
agrupamiento particular de las moléculas de una sustancia, su modo de agregación, lo
que dicta si un pedazo de materia será sólido, líquido o gaseoso. Todos los estados de
agregación poseen propiedades y características diferentes; los más conocidos y
observables cotidianamente son cuatro, llamados fases sólida, líquida, gaseosa y
plasmática. Sólido
Los objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma definida; sus
átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas definidas, lo que
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les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son
calificados generalmente como duros, así como resistentes, y en ellos las fuerzas
de atracción son mayores que las de repulsión. En los sólidos cristalinos, la
presencia de espacios intermoleculares pequeños da paso a la intervención de las
fuerzas de enlace, que ubican a las celdillas en formas geométricas.
Las sustancias en estado sólido suelen presentar algunas de las siguientes
características:
1. Cohesión (Es la atracción entre moléculas que mantiene unidas las partículas
de una sustancia) casi nula.
2. No tiene forma definida.
3. Su volumen es variable.
Líquido
Si se incrementa la temperatura de un sólido, este va perdiendo forma hasta
desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica
principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene.
En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho
menos intensa que en los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes
características:
1. Cohesión menor.
2. Poseen movimiento de energía cinética.
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3. Son fluidos, no poseen forma definida, ni memoria de forma por lo que toman
la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.
4. En el frío se contrae (exceptuando el agua).
5. Posee fluidez a través de pequeños orificios.
6. Puede presentar difusión.
7. Son poco compresibles.
Gases.
Se denomina gas al estado de agregación de la materia compuesto principalmente
por moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, lo que hace
que los gases no tengan volumen y forma definida, y se expandan libremente hasta
llenar el recipiente que los contiene.
Su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos, y las fuerzas
gravitatorias y de atracción entre sus moléculas resultan insignificantes. En algunos
diccionarios el término gas es considerado como sinónimo de vapor, aunque no hay
que confundir sus conceptos: vapor se refiere estrictamente a aquel gas que se
puede condensar por presurización a temperatura constante.
En los gases reales no existe un desorden total y absoluto, aunque sí un desorden
más o menos grande. En un gas, las moléculas están en estado de caos y muestran
poca respuesta a la gravedad. Se mueven tan rápidamente que se liberan unas de
otras. Ocupan entonces un volumen mucho mayor que en los otros estados porque
dejan espacios libres intermedios y están enormemente separadas unas de otras.
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Por eso es tan fácil comprimir un gas, lo que significa, en este caso, disminuir la
distancia entre moléculas. El gas carece de forma y de volumen, porque se
comprende que donde tenga espacio libre allí irán sus moléculas errantes y el gas
se expandirá hasta llenar por completo cualquier recipiente.
El estado gaseoso presenta las siguientes características:
1. Cohesión casi nula.
2. No tienen forma definida.
3. Su volumen es variable.
Plasma
El plasma es un gas ionizado, es decir que los átomos que lo componen se han
separado de algunos de sus electrones. De esta forma el plasma es un estado
parecido al gas, pero compuesto por aniones y cationes (iones con carga negativa
y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es un excelente
conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol.
En la baja Atmósfera terrestre, cualquier átomo que pierde un electrón (cuando es
alcanzado por una partícula cósmica rápida) se dice que está ionizado. Pero a altas
temperaturas es muy diferente. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se
mueven sus moléculas y átomos, (ley de los gases ideales) y a muy altas
temperaturas las colisiones entre estos átomos, moviéndose muy rápido, son
suficientemente violentas para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran
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parte de los átomos están permanentemente «ionizados» por estas colisiones y el
gas se comporta como un plasma.
A diferencia de los gases fríos (por ejemplo, el aire a temperatura ambiente), los
plasmas conducen la electricidad y son fuertemente influidos por los campos
magnéticos. La lámpara fluorescente, contiene plasma (su componente principal es
vapor de mercurio) que calienta y agita la electricidad, mediante la línea de fuerza a
la que está conectada la lámpara. La línea, positivo eléctricamente un extremo y
negativo, causa que los iones positivos se aceleren hacia el extremo negativo, y que
los electrones negativos vayan hacia el extremo positivo.
Las partículas aceleradas ganan energía, colisionan con los átomos, expulsan
electrones adicionales y mantienen el plasma, aunque se recombinen partículas.
Las colisiones también hacen que los átomos emitan luz y esta forma de luz es más
eficiente que las lámparas tradicionales. Los letreros de neón y las luces urbanas
funcionan por un principio similar y también se usaron en electrónicas.
Hay que decir que hay 2 tipos de plasma, fríos y calientes:
En los plasmas fríos, los átomos se encuentran a temperatura ambiente y son los
electrones los que se aceleran hasta alcanzar una temperatura de 5000 °C. Pero
como los iones, que son muchísimo más masivos, están a temperatura ambiente,
no queman al tocarlos.
En los plasmas calientes, la ionización se produce por los choques de los átomos
entre sí. Lo que hace es calentar un gas mucho y por los propios choques de los
átomos entre sí se ionizan. Estos mismos átomos ionizados también capturan
electrones y en ese proceso se genera luz (por eso el Sol brilla, y brilla el fuego, y
brillan los plasmas de los laboratorios).
El que una cantidad de materia cambie su forma o su volumen no altera la cantidad
de masa. En 1 Kg de gas hay tanta materia como en 1 Kg de sólido. Si el sólido
parece "más pesado" es porque el sólido tiene una mayor densidad. Los sólidos
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tienen densidades altas, un poco mayores a los líquidos, mientras que los gases
tienen densidades muy bajas. Como ejemplo, el plomo (Pb) tiene una densidad de
11 340 kg/m3.
Energía.
El término Energía generalmente es relacionado con “fuerza”, sin embargo, puede
concebirse también como un recurso natural que tiene la capacidad de transformar
algo o ponerlo en movimiento, los seres humanos trabajamos y moldeamos todos
estos recursos con métodos científicos para crear energía, los recursos químicos,
los que más abundan en el planeta, son a los que más provecho se les obtiene con
la energía química.
En otras palabras, la energía química no es más que aquel tipo de energía que se
da como consecuencia de una reacción química. Por ejemplo, la combustión de la
madera o el carbón genera energía química. También podemos decir que siempre
es creada, generada o producida a partir de las interacciones entre átomos y
moléculas. Por otra parte, también tenemos que la energía química es absorbida o
desprendida por la materia, un ejemplo de ello son los alimentos que cumplen con
ambos procesos, ya que desprenden energía en forma de calorías, vitaminas o
proteínas y nuestro organismo lo procesa y absorbe.
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Una de las grandes ventajas que nos aporta la energía química es que tiene una
utilidad eficiente en distintos campos siendo uno de ellos la implementación de la
energía química en la elaboración de productos de uso cotidianos, como artículos
de limpieza, higiene personal o la elaboración de medicinas; también se debe tener
en cuenta que este tipo de energía es la que permite la movilización de los autos,
aviones y muchas maquinas en general, pues este es un trabajo producido dentro
de los motores y sistemas creados para tal fin, ya para que estos motores funcionen
necesitan combustible que una vez reaccionado dependerá de la energía química
para que cumpla con su función.
La energía química tiene un aspecto negativo ya que esta origina graves daños al
medio ambiente creando contaminación, desechos y material inservible y no
reutilizable. Esto se debe a que los materiales utilizados para su generación son
tóxicos y nocivos para la salud.
Tipos de energía:
Energía térmica: es la parte de la energía interna de un sistema
termodinámico en equilibrio que es proporcional a su temperatura absoluta y
se incrementa o disminuye por transferencia de energía, generalmente en
forma de calor o trabajo, en procesos termodinámicos. A nivel microscópico
y en el marco de la Teoría cinética, es el total de la energía cinética media
presente como el resultado de los movimientos aleatorios de átomos y
moléculas o agitación térmica, que desaparecen en el cero absoluto.
EJEMPLO: hervir agua, las chimeneas, los calentadores, el sol, un motor en
funcionamiento etc.
Energía eléctrica: a la forma de energía que resulta de la existencia de una
diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una
corriente eléctrica entre ambos cuando se los pone en contacto por medio de
un conductor eléctrico.
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EJEMPLO: la iluminación urbana, el encendido de los automóviles, nuestro
propio cuerpo (en las neuronas los músculos son operados en base a descargas
controladas etc.), los relámpagos, las baterías recargables la calefacción
eléctrica etc..
Energía radiante: es la energía que poseen las ondas electromagnéticas la
característica principal de esta energía es que se propaga en el vacío sin
necesidad de soporte material alguno.
EJEMPLO: como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas (UV),
los rayos infrarrojos (IR), etc.
Energía química: es el potencial de una sustancia química para experimentar
una transformación a través de una reacción química o, de transformarse en
otras sustancias químicas. Formar o romper enlaces químicos implica
energía. Esta energía puede ser absorbida o evolucionar desde un sistema
químico.
EJEMPLO: la respiración, la combustión la energía nuclear, las baterías y las
pilas.
Energía nuclear o atómica: es la que se libera espontánea o artificialmente en las
reacciones nucleares.
EJEMPLO: producción de electricidad, control de plagas, conservación de
alimentos, etc.
TABLA PERIÓDICA
La tabla periódica, tal como la conocemos hoy, es el producto de una evolución en
la que contribuyeron hombres y mujeres de ciencia, que por medio de sus
investigaciones lograron integrar y organizar los elementos químicos.
En 1790, el francés Antonio Lavoisier recopiló una lista de 23 elementos, algunos
de ellos como el oro, la plata, el carbón y el oxígeno.
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En 1829, el alemán Johann W. Döbereiner organizó los elementos químicos en
grupos de tres, cada triada estaba constituida por elementos con propiedades
químicas semejantes, mientras sus propiedades físicas variaban.
En 1864, el inglés John A. Newlands propuso un nuevo esquema de organización
de 56 elementos químicos que conocía. Él observó que una vez que colocaba los
elementos en orden creciente de su masa atómica, después de siete elementos, en
el octavo se repetían las propiedades del primero. A está repetición periódica
la llamó ley de las octavas, por la analogía con la escala musical (siete notas hacen
una octava).
En 1869, el ruso Dimitri I. Mendeleiev publicó una tabla de 63 elementos, la cual los
organizaba en orden creciente de sus masas atómicas pero, respetando sus
semejanzas entre sus propiedades, además dejó lugares vacíos para futuros
elementos químicos que se pudieran descubrir.
Con el tiempo se percataron que, efectivamente, al descubrir nuevos elementos las
masas se podrían determinar con mayor exactitud y por lo que varios elementos ya
no estaban en los lugares correctos.
En 1912, el británico Henry G.J. Moseley, quien a partir de sus investigaciones sobre
el protón determinó la carga nuclear de los átomos de los elementos, concluyó que
existía una repetición periódica de las cargas físicas y químicas de éstos conforme
aumentaba su número atómico, por lo tanto, se tomó como base para clasificarlos
por su número atómico y no por su masa.
En 1951, el estadounidense Glenn T. Seaborg recibe el Premio Nobel de Química
por descubrir los elementos transuránicos y sus propiedades, convenciendo con
esto a la sociedad científica de ese momento a modificar la tabla periodica y colocar
fuera de ellas a los elementos muy pesados, que ocupaban un lugar principal en la
tabla.
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La tabla periódica o sistema periódico es un esquema que muestra la estructura y
disposición de los elementos químicos, de acuerdo a una ley periodicidad, la cual
consiste en que “las propiedades de los elementos son una función periódica de sus
números atómicos”. De esta manera, todos los elementos químicos se encuentran
ordenados en orden creciente de su número atómico, el cual representa el número
de protones del núcleo de su átomo y, por consiguiente, el de electrones que se
encuentran en la corona.
De acuerdo a lo anteriormente expuesto, cada elemento posee un protón y un
electrón más que el que le antecede. Es decir, la estructura electrónica de un átomo
es exactamente igual que la del elemento que le procede diferenciándose
únicamente en el último electrón. Todos los elementos que posee igual número de
electrones, en su capa más externa, tendrán propiedades químicas similares.
Desde los comienzos de la era moderna de la Química, constituyó una gran
preocupación de los investigadores la ordenación de los elementos conocidos, con
el objeto de relacionar sus propiedades, entre los científicos destacados tenemos a
Johann Wolfgang Döbereiner, John Newlands, Dmitri I. Mendeléiev y Julius Meyer,
éstos dos últimos desarrollaron independientemente la ley de periodicidad, logrando
alcanzar los mismos resultados. CLASIFICACIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA
Por su configuración electrónica:
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a) Elementos Representativos: Elementos de los bloques “s” y “p”, incluye
metales y no metales. Todas sus configuraciones interiores son completas o
estables excepto en el nivel exterior o de valencia.
b) Elementos de Transición: Elementos del bloque “d”.
c) Elementos de Transición Interna: Elementos del bloque “f”.
Por sus propiedades físicas:
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a) Metales: Son buenos conductores del calor y la electricidad, son maleables y dúctiles, tiene brillo característico.
b) No Metales: Pobres conductores del calor y la electricidad, no poseen brillo, no son maleables ni dúctiles y son frágiles en estado sólido.
c) Metaloides: Poseen propiedades intermedias entre Metales y No Metales.
Excepto el helio cuya configuración electrónica es 1s2.
α = 6, 7, 8
Actualmente existen 118 elementos químicos, 89 en la naturaleza, mientras que el
resto ha sido creado artificialmente por el hombre.
Los símbolos de los elementos químicos se escriben con una o dos letras como
máximo. La primera se escribe con mayúscula y la siguiente en minúscula.
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