Química: Propiedades y Transformaciones de la Materia

Materia y Cuerpo

La química es la ciencia que estudia la composición, propiedades y transformaciones de la materia. La materia es el material físico del universo que tiene masa y ocupa un espacio. Los cuerpos son materia que tiene extensión, forma y volumen, son diferentes e incontables pero tienen en común masa, son impenetrables, poseen volumen y ocupan un espacio.

Sustancias

Son los distintos tipos de materia que forman un cuerpo.

Propiedades de la Materia

• Extensivas

  Dependen de la cantidad de materia.

• Intensivas

  No dependen de la cantidad de materia y son uniformes en toda la masa.

Sistemas Materiales

Toda porción de materia que se aísla del espacio para poder estudiarla y controlarla. Se clasifican en:

• Abiertos

  Donde hay transferencia de materia y energía entre el sistema y el medio.

• Cerrados

  No intercambian materia pero sí pueden intercambiar energía.

• Aislados

  No intercambian ni materia ni energía con el medio.

Según Propiedades Intensivas

• Homogéneas

  Tienen iguales propiedades intensivas en el sistema (poseen una sola fase).

• Heterogéneos

  Tienen diferentes propiedades intensivas (tiene más de una fase).

Estado de la Materia

Los estados líquido y gas se consideran fluidos. A partir de su estructura interna:

• Sólido

  Fuerza de atracción mayores que repulsión.

• Líquido

  Las magnitudes de las fuerzas son similares.

• Gas

  La fuerza de atracción es despreciable.

Cambios de Estado

• Sublimación

  (Sólido-Gas) calor absorbido.

• Evaporación

  (Líquido-Gas) calor absorbido.

• Condensación

  (Gas-Líquido) calor desprendido.

• Congelación

  (Líquido-Sólido) calor desprendido.

• Fusión

  (Sólido-Líquido) calor absorbido.

Método de Separación de Fases

• Tamización

  Para sistemas heterogéneos sólidos con partículas de diferentes tamaños.

• Filtración

  Separa fases de sistemas heterogéneos de una sólida y otra líquida.

• Decantación

  Separa líquidos de diferentes densidades con una ampolla.

• Levigación

  Separa fases sólidas de sistemas heterogéneos de distinta densidad.

• Flotación

  Minerales concentrados separa los tres estados.

Transformaciones

• Físicas

  Varía su apariencia pero no su composición.

• Químicas

  Una sustancia se transforma en una químicamente diferente.

Tipos de Reacciones Químicas

• Reacción de Combinación (Síntesis)

  Una sustancia reacciona a la otra para producir un solo compuesto.

• Reacción de Descomposición

  El compuesto se desdobla en sus componentes.

• Reacción de Combustión

  Cuando una sustancia tiene carbono e hidrógeno sufre combustión completa se consume el oxígeno y queda CO2 y H2O.

• Reacción de Simple Sustitución

  Un elemento reacciona con otro y toma el lugar de uno de los componentes del compuesto.

• Reacciones de Doble Sustitución

  Dos componentes intercambian sus compañeros.

• Reacciones Redox

  Reacciones donde el número de oxidación aumenta y el otro disminuye.

Leyes Gravimétricas de la Química

• Ley de las Proporciones Definidas (Proust)

  Se combinan dos elementos para dar un compuesto siempre con masa constante.

• Ley de Proporciones Múltiples (Dalton)

  Cuando un elemento se combina con otro y da más de un compuesto, la masa de uno se une a una fija del otro y se relacionan en números enteros.

Teoría Atómica de Dalton

Cada elemento se compone de partículas pequeñas llamadas átomos. Todos los átomos de un elemento son iguales. Los átomos no se transforman en otros diferentes por reacciones químicas. Se forman compuestos cuando se combinan átomos de más de un elemento.

Por investigaciones posteriores se estableció que no todos los átomos de un elemento tienen la misma masa. Los átomos contienen partículas subatómicas. En ciertas condiciones es posible dividir el átomo.

Atomicidad, Átomo, Molécula

Moléculas: partículas neutras formadas por un conjunto estable de dos átomos enlazados covalentemente.

El Átomo: son electrónicamente neutros tienen igual protones que electrones.

Núcleo: parte central del átomo que tiene partículas positivas protones y las neutras neutrones.

Periferia: parte exterior del átomo que se encuentran los electrones de carga negativa.

Masa Atómica: al expresarse en gramos se toma otro patrón, unidad de masa atómica es la doceava parte de la masa de carbono 12: 1uma= masa 12-6 carbono sobre 12.

Isótopos: átomos de igual número atómico pero diferente masivo.

Producto de Rayos Catódicos

Se estudiaba la descarga eléctrica a través de tubos con vacío, un alto voltaje produce radiaciones dentro, los rayos van del cátodo(-) al ánodo(+) por eso se llaman Rayos Catódicos.

En otros se colocaron dos placas cargadas eléctricamente y un electroimán, cuando se conectaba el campo magnético los rayos se inclinaban para su lado, cuando se conecta el campo eléctrico se inclinan al otro, y al conectar los dos va derecho.

Carga Eléctrica (Millikan)

Roció con gotas de aceite encima de las placas metálicas, la superior con un orificio para que caiga la gota, el aire entre las placas se ioniza por fuente de rayos X, estas partículas se pegan a las gotas de aceite, se obtuvo el valor del electrón: e=1.6x10 a la-19.

Radioactividad

Rayos Alfa: partículas cargadas positivamente que se apartan de la placa cargada positivamente.

Rayos Beta: electrones y se alejan de la placa negativa.

Rayos Gamma: son rayos de alta energía no tienen carga y por eso no les afecta un campo externo.

Experiencia Rutherford

Haciendo impactar rayos alfa en lámina de oro observaron que la mayoría de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse, de vez en cuando algunas partículas eran desviadas de su trayectoria con un gran ángulo y en algunos casos las partículas regresaban.

Espectroscopía

La radiación viaja en ondas la distancia entre crestas se denomina longitud de onda, el número de crestas que pasa por un punto en un segundo se llama frecuencia, la velocidad de la onda se obtiene multiplicando la longitud por la frecuencia de onda.

Monocromáticos: radiaciones que emite una sola longitud de onda.

Cuanto: Planck llamó a la mínima cantidad de energía que se emite o se absorbe en forma de radiación electromagnética.

Modelo de Bohr de Átomo de Hidrógeno

El electrón podía girar alrededor del núcleo solo en órbitas con radios específicos, cada órbita tiene una energía partículas, la energía del movimiento del electrón debían tener un valor fijo o sea estar cuantizada.

El Principio de Incertidumbre

A través de estas ecuaciones se determina la densidad electrónica es decir que se encuentre un electrón en zonas de alta densidad, se define como orbital a una zona en el espacio donde es posible encontrar un electrón.

Modelo Atómico Actual

Número Cuántico Principal: (n) tiene valores enteros de 12345.

Número Cuántico del Momento Angular: (l) define la forma de un orbital que se identifica con spdf.

Número Cuántico Magnético: (m) orientación del orbital en el espacio, dentro de cada subnivel hay un número de orientaciones.

Número Cuántico de Spin del Electrón: (ms) comportamiento magnético cuando gira una carga se genera un campo magnético, y este movimiento es el responsable de que el electrón se comporte como un imán.

Tabla de Lluvia

1S, 2S, 2P, 3S, 3P, 4S, 3D, 4P, 5S, 4D, 5P, 6S, 4F, 5D, 6P, 7S, 5F, 6D con S hasta 2, con P hasta 6, D hasta 10, F hasta 14.

Tabla Periódica y Configuración Electrónica

Los grupos 1,2,13,14,15,16,17 elementos representativos. Los grupos 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 elementos de transición. Los grupos de abajo son de transición interna. El grupo 18 son los gases nobles.