2. Áreas de la química
Química General: Estudia las propiedades comunes de todos los cuerpos y las leyes a
las que están sometidos los cambios que en ella se efectúan.
Química Aplicada: Estudia las propiedades de cada una de las sustancias en particular,
desde el punto de vista útil medicinal, agrícola, industrial, etc.
Química Inorgánica: Estudia las sustancias que provienen el reino mineral
Química Orgánica: Estudia principalmente los compuestos que provienen seres vivos,
animales y vegetales.
Química Analítica: Ciencia que estudia el conjunto de principios, leyes y técnicas cuya
finalidad es la determinación de la composición química de una muestra.
Bioquímica: Estudia propiedades, reacciones, y productos que participan en los
procesos vitales.
Cinética química: Estudia la velocidad de las reacciones químicas.
Termodinámica: Observación y medida de las propiedades microscópicas de las
sustancias (P,V,T) que permite calcular otras magnitudes como calor y trabajo.
Química ambiental: Area de la quimica que estudia el medio ambiente
3. CONCEPTOS BASICOS DE QUIMICA
QUE ES QUIMICA?
Se pueden señalar algunas definiciones referentes al concepto de química
.Generalmente las definiciones dependen del autor y de sus ideas con respecto a
ella.
Química es la rama de la ciencias física estrechamente relacionadas con físicas y que
trata esencialmente de la composición y el comportamiento de la naturaleza
Química es una ciencia que estudia la naturaleza de la materia y los cambios en la
composición de la misma
4. Química Analítica y Análisis
Químico
Química Analítica.
Ciencia que estudia el conjunto de principios, leyes y técnicas cuya
finalidad es la determinación de la composición química de una muestra.
Análisis Químico.
Conjunto de técnicas utilizadas para conocer la composición de una
muestra.
¿Qué?
Análisis Cualitativo
¿Cuanto?
Análisis Cuantitativo
Los métodos analíticos se basan en la observación de propiedades químicas y
físico-químicas de los elementos o compuestos que constituyen la muestra
5. Fenómenos o trasformaciones
Se denomina transformaciones a todo cambio o fenómenos que sufre la materia
por acción de una energía. En nuestra naturaleza se conoce tres tipos o :
clases de fenómenos
Fenómenos Físicos
Fenómenos químicos
Fenómenos nucleares
Fenómenos alotrópicos
6. Ley de la conservación de la
masa
(Antoine Laurent
Lavoisier,1777)
En una reacción química, la suma
En una reacción química, la suma
de las masa de los reactivos
siempre es igual a la suma de las
masas de los productos
7. Materia
Materia: Es todo aquello que ocupa un lugar en el
espacio y tiene masa.
Tipos de materia: elementos, compuestos y
mezclas
Estados de la materia: Sólido, líquido, gaseoso,
plasma, y, por supuesto, los exóticos
condensados de Bose-Einstein y condensados
fermiónicos
8. PROPIEDADES DE LA MATERIA
Hay dos tipos de propiedades que presenta la Materia, Propiedades Extensivas y Propiedades
Intensivas.
Las Propiedades Extensivas dependen de la cantidad de Materia, por ejemplo, el peso,
volumen, longitud, energía potencial, calor, etc.
Las Propiedades Intensivas no dependen de la Cantidad de Materia y pueden ser una relación
de propiedades, por ejemplo: Temperatura, Punto de Fusión, Punto de Ebullición, Indice de
Refracción, Calor Específico, Densidad, Concentración, etc.
Las Propiedades Intensivas pueden servir para identificar y caracterizar una sustancia pura.
Todos los cuerpos tienen masa ya que están compuestos por materia. También tienen peso, ya
que son atraídos por la fuerza de gravedad. Por lo tanto, la masa y el peso son dos propiedades
diferentes y no deben confundirse. Otra propiedad de la materia es el volumen, porque todo
cuerpo ocupa un lugar en el espacio. A partir de las propiedades anteriores surgen, entre otras,
propiedades como la impenetrabilidad y la dilatabilidad
14. Características de los sistemas coloidales
fase dispersa (material particulado)
Dispersión
fase dispersante (fase continua)
Dispersión coloidal: tamaño de partícula 1 nm a 1 µm
Gran relación área superficial a volumen
G=γ A
Energía libre interfacial ⇒ intestabilidad termodinámica
15. Energía
Es la propiedad o capacidad que
produce un efecto o diversos tipos de
cambios
Tipos de energía: cinética y potencial.
Energía cinética: Del movimiento. Es
proporcional a su temperatura
absoluta.
Energía potencial: De posición o fija,
puede ser liberada para producir
energía cinética
16. FORMAS Y
TRANSFORMACIONES DE LA
ENERGÍA III .
La energía puede manifestarse de muchas formas. Por ejemplo:
Mecánica. La energía relacionada
con los cuerpos o la materia en
movimiento. Puede ser:
Cinética:la que tiene una masa
moviéndose a una velocidad.
Potencial: la que tiene un cuerpo
debido a su posición en el espacio
(gravedad) o a su deformación
(tensión, torsión, etc)
17. Tipos de energía
potencial
eléctrica, química, luminosa,
atómica y de posición.
Energía cinética= ½ mv2, donde
m= masa del objeto y v=
velocidad.
18. LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA
ENERGÍA:
No puede crearse ni destruirse, sólo
puede transformarse
19. Energía química
Se encuentra en las fuerzas con las que
los átomos se mantienen juntos en una
sustancia.
En una reacción química la energía
de los productos es, en general,
diferente de la de los reactivos.
20. La energía desprendida puede ser en
forma de energía luminosa, eléctrica,
mecánica, etc., pero habitualmente se
manifiesta en forma de calor.
El calor intercambiado se llama calor de
reacción y tiene un valor característico
para cada reacción
22. John Dalton
John Dalton enunció unos postulados que le han valido el titulo de
"padre de la teoría atómica-molecular". Dalton trató de buscar la
explicación de las leyes ponderales que experimentalmente habían
comprobado él y otros químicos europeos.
Para él tenía que cumplirse, ante todo, que los
átomos de cada elemento debían tener la misma
masa.
Dalton llegó a expresar sus postulados después
de haber experimentado y comprobado:
- El comportamiento de los gases de acuerdo
con las Leyes de Boyle y Charles.
- La Ley de Gay-Lussac relativa a los volúmenes gaseosos de combinación.
- La Ley de conservación de la masa enunciada por Lavoisier.
- La ley de composición constante.
- La ley de las proporciones múltiples.
23. Con esta idea, Dalton publicó en 1808 su Teoría Atómica que podemos resumir:
Los elementos están formados por partículas muy pequeñas,
llamadas átomos, que son indivisibles e indestructibles.
Todos los átomos de un elemento
tienen la misma masa atómica.
Los átomos se combinan en relaciones sencillas para formar compuestos.
Los cuerpos compuestos están formados por átomos diferentes;
las propiedades del compuesto dependen del número y de la clase
de átomos que tenga.
24. La teoría de Dalton impulsó los conocimientos químicos durante un
siglo. A pesar de sus intentos,
Dalton no consiguió medir la masa absoluta de los átomos, pues
sabemos que es extremadamente pequeña, por lo que trató de
calcular la masa de los átomos con relación al hidrógeno, al que
dió el valor unidad.
Así surgió la escala química de masa atómicas.
Posteriormente se tomó como átomo de referencia el oxígeno, al
que se atribuyó una masa igual a 16, y se definió la unidad de
masa atómica (uma) como 1/16 de la masa del oxígeno.
25. Fisica III - 05
Joseph John Thomson (18561940)
Físico Británico estudió las propiedades eléctricas de la materia,
especial-mente la de los gases.
Descubrió
que
los rayos catódicos
estaban formados por partículas cargadas
negativa-mente (hoy en día llamadas
electrones), de las que determinó la
relación entre su carga y masa. En 1906
le fue concedido el premio Nobel por sus
trabajos.
Millikan calculó experimentalmente el valor de la carga eléctrica negativa
de un electrón mediante su experimento con gotas de aceite entre placas
de un condensador. Dió como valor de dicha carga e = 1,6 * 10 -19
culombios.
26. Thomson introduce así las ideas :
El átomo puede dividirse en las llamadas partículas
fundamentales:
a) Electrones con carga eléctrica negativa
b) Protones con carga eléctrica positiva
c) Neutrones, sin carga eléctrica y con una masa mucho
mayor que las de los electrones y protones.
Thomson considera el átomo como una
gran esfera con carga eléctrica positiva,
en la cual se distribuyen los electrones
como pequeños granitos (de forma similar a las semillas en una sandía)
27. Fisica III - 05
Ernest Rutherford, (1871-1937)
Físico Inglés, nació en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y
director del laboratorio Cavendish de la universidad de Cambridge.
Premio Nobel de Química en 1908. Sus brillantes investigaciones
sobre la estructura atómica y sobre la radioactividad iniciaron el
camino a los descu-brimientos más notables del siglo. Estudió
experimentalmente la naturaleza de las radiaciones emitidas por
los elementos radiactivos.
Tras las investigaciones de Geiger y Mardsen
sobre la dispersión de partículas alfa al incidir
sobre láminas metálicas, se hizo necesario la
revisión del modelo atómico de Thomson, que
realizo Rutherford entre 1909-1911.
Este concebía el átomo como una esfera de carga positiva uniforme
en la cual están incrustados los electrones.
28. Las investigaciones se produjeron tras el descubrimiento de la
radioactividad y la identificación de las partículas emitidas en un
proceso radiactivo. El montaje experimental que utilizaron Geiger
y Mardsen se puede observar en el dibujo.
Experiment
o
La mayoría de los rayos alfa atravesaba la lámina sin
desviarse, porque igual que en caso de la reja, la
mayor parte del espacio de un átomo es espacio
vacío.
Algunos rayos se desviaban, porque pasan muy cerca de
centros con carga eléctrica del mismo tipo que los rayos
alfa (CARGA POSITIVA).
Muy pocos rebotan , porque chocan frontalmente
contra esos centros de carga positiva.
29. El Modelo Atómico de Rutherford quedó constituido
por:
Todo átomo está formado por un
El
núcleo ynúcleo, muy pesado, y de muy
pequeño
corteza.
volumen, formado por un número de
protones
igual al número atómico y de neutrones
igual
a la diferencia entre la masa atómica y
el número atómico, donde se concentra toda
la ma- Existiendo un gran espacio vacío entre el
nú- sa atómica.
cleo y la corteza.
El modelo del átomo de RUTHERFORD se
parecía a un sistema solar en miniatura,
con los protones en el núcleo y los electrones girando alrededor.
30. Espectros atómicos
Se llama espectro atómico de un elemento químico al resultado de descomponer
una radiación electromagnética compleja en todas las radiaciones sencillas que la
componen, caracterizadas cada una por un valor de longitud de onda, λ
31. El espectro consiste en un conjunto de líneas paralelas, que corresponden cada
una a una longitud de onda.
Podemos analizar la radiación que absorbe un elemento (espectro de absorción)
o la radiación que emite (espectro de emisión).
32. Teoría cuántica de Planck
La teoría cuántica se refiere a la energía:
Cuando una sustancia absorbe o emite energía, no
puede absorberse o emitirse cualquier cantidad de
energía, sino que definimos una unidad mínima de
energía, llamada cuanto (que será el equivalente en
energía a lo que es el átomo para la materia);
O sea cualquier cantidad de energía que se emita o
se absorba deberá ser un número entero de
cuantos.
Cuando la energía está en forma de radiación electromagnética (es decir, de una radiación similar a la luz), se denomina energía radiante y su unidad mínima recibe el
nombre de fotón. La energía de un fotón viene dada por la ecuación de Planck:
E = h · ν
h: constante de Planck = 6.62 · 10-34 Joule · segundo
ν: frecuencia de la radiación
33. POSTULADOS DE BÖHR.
El modelo atómico de Rutherford llevaba a unas
conclusiones que se contradecían claramente
con los datos experimentales.
Para evitar esto, Böhr planteó unos postulados
que no estaban demostrados en principio, pero
que después llevaban a unas conclusiones que
sí eran coherentes con los datos experimentales; es decir, la justificación experimental de este modelo es a posteriori.
Primer postulado
El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares sin emitir energía radiante.
35. Segundo postulado
Sólo son posibles aquellas órbitas en las que el electrón tiene un momento angular que
es múltiplo entero de h /(2 · π)
Puesto que el momento angular se define como L = m v r, tendremos:
m v r = n · h / (2 · π)
—>
r = a 0 · n 2
Así, el Segundo Postulado nos indica que el electrón no puede estar a cualquier distancia del núcleo, sino que sólo hay unas pocas órbitas posibles, las cuales vienen
definidas por los valores permitidos para un parámetro que se denomina número
cuántico, n.
