Este documento presenta los apuntes de Química 1 para el primer semestre de bachillerato general. En el bloque 1, introduce la química como una ciencia interdisciplinaria que estudia la materia y sus cambios, y señala su relación con otras ciencias como la física, biología y matemáticas. Además, explica que la química ha evolucionado a lo largo de la historia y se ha convertido en una herramienta importante para el bienestar humano.
1. APUNTES DE QUÍMICA 1
BACHILLERATO GENERAL
Elaboró:
Ma. Guadalupe Peña Castro.
Noviembre del 2012
2. ÍNDICE
CONTENIDO PÁGINA
Presentación. i
Fundamentación didáctica ii
Bloque I Reconoces a la Química como una herramienta para la vida. 1
La química, una ciencia interdisciplinaria. 1
Relación con otras ciencias. 1
Bloque II Comprendes la interrelación de la materia y la Energías 5
Materia. 5
Características y manifestaciones de la materia. 5
Propiedades de la materia. 7
Estados de agregación. 9
Cambios de estado de agregación. 11
Cambios en la materia 14
Ejercicios de retroalimentación 16
Energía. 20
Características y manifestaciones de la energía. 20
Beneficios y riesgos en el consumo de energía. 21
Aplicaciones de las energías no contaminantes. 22
Ejercicios de retroalimentación. 24
Bloque III. Explicas el modelo atómico actual y sus aplicaciones 25
Primeras aproximaciones al modelo atómico actual. 25
Leyes ponderales y teoría atómica de Dalton. 25
Partículas subatómicas. 28
El protón y los rayos canales. 29
3. El electrón y el modelo atómico de Thomson. 29
El protón y los experimentos de Chadwick. 29
Número atómico, masa atómica y número de masa. 30
Isótopos y sus aplicaciones. 32
La radicación y el modelo de Rutherford. 33
Modelo atómico actual. 34
Los números cuánticos (n,l,m) y los modelos de Bohr y Sommerfeld. 34
Los orbitales atómicos. 36
La configuración electrónica. 38
Ejercicios de retroalimentación 40
Bloque IV Interpretas la tabla periódica 50
Evolución histórica. 50
Ubicación y clasificación de los elementos. 51
Grupos, periodos, bloques. 52
Metales, no metales y semimetales. Su importancia socioeconómica. 54
Ejercicios de retroalimentación. 59
Bloque V. Interpretas enlaces químicos e interacciones 61
intermoleculares
Enlaces químicos 61
Regla del octeto 63
Estructura de Lewis. 63
Formación de iones y las propiedades periódicas. 63
Propiedades de los compuestos iónicos. 65
El modelo del enlace covalente. 66
Estructura de Lewis y electronegatividad. 67
Geometría molecular y polaridad. 68
Propiedades de los compuestos covalentes. 69
4. El modelo del enlace metálico. 70
Los electrones libres y la teoría de las bandas. 70
Propiedades de los metales. 71
Fuerzas intermoleculares. 71
Enlace por puente de hidrógeno. 72
Características del agua. 73
Otros compuestos que presentan puente de hidrógeno. 73
Nuevos materiales. 74
Principales características y usos. 74
Impacto en la sociedad. 75
Bloque VI Manejas la nomenclatura de Química Inorgánica 76
Lenguaje de la química. 76
Símbolos y fórmulas químicas. 76
Compuestos inorgánicos 76
Ejercicios de retroalimentación 85
BLOQUE VII Representas y operas reacciones químicas 91
Ecuación química. 91
Tipos de reacciones químicas inorgánicas. 92
Reacciones de síntesis. 92
Reacciones de descomposición. 92
Reacciones de sustitución. 93
Balanceo de ecuaciones. 94
Ejercicios de retroalimentación 97
Bloque VIII Comprendes los procesos asociados con el calor y la 99
velocidad de las reacciones químicas
Cambios energéticos. 99
Entalpía de reacción. 100
5. Velocidad de reacción. 101
Teoría de las colisiones. 102
Factores que afectan la velocidad de reacción. 102
Consumismo e impacto ambiental. 104
Desarrollo sustentable. 104
Riesgos de la ciencia y la tecnología. 104
Ejercicios de retroalimentación. 104
Bibliografía consultada. 106
Anexo 1 Tabla de Entalpías.
6. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
PRESENTACIÓN.
Los apuntes de la asignatura de Química I han sido elaborados con la finalidad de que los
alumnos tengan a la mano los contenidos programáticos básicos de la asignatura y a un
material que les apoyará en el aprender de la química durante el primer semestre.
A su vez, los materiales, al ser elaborados puntualmente acordes a los contenidos
asignaturales, apoyan la labor del asesor virtual ya que le proporcionan a los estudiantes la
información fundamental para realizar las diferentes evidencias que les serán solicitadas.
Los resúmenes se encuentran estructurados en los ocho bloques que conforman el programa
asignatural de Química I.
En el Bloque I “Reconoces la Química como una herramienta para la vida”, se inicia con los
conceptos generales acerca de Ciencia Química, su carácter interdisciplinario y el método
científico.
El Bloque II “Comprendes la interrelación de la materia y la energía”, atiende los conceptos de
materia y energía, su relación y las propiedades de la materia que permiten entender su actuar.
Durante el Bloque III “Explicas el modelo atómico actual y sus aplicaciones”, se revisan los
contenidos temáticos acerca de la historia de los descubrimientos que permitieron estructurara
un modelo atómico, los científicos que estuvieron involucrados, sus experimentos y
aportaciones, hasta llegar a la propuesta del modelo atómico actual, construyéndolo con base a
los números cuánticos y las configuraciones electrónicas.
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7. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Posteriormente, en el Bloque IV “Interpretas la Tabla Periódica”, se hace una interpretación de
la Tabla Periódica y se analizan los antecedentes que le dieron lugar, finalizando con el estudio
de los metales y no metales más importantes del país desde el punto de vista socioeconómico.
En el Bloque V “Interpretas enlaces químicos e interacciones intermoleculares”, se revisan las
bases de los enlaces químicos, revisando los modelos de enlace iónico, covalente y metálico.
Posteriormente, se estudian los modelos de enlaces entre las moléculas y su intervención en la
elaboración de los nuevos materiales, atendiendo a su importancia social, económica y
ecológica, así como su impacto en la sociedad.
En el Bloque VI, “Manejas la nomenclatura química inorgánica”, la principal atención se pone en
el aprendizaje de la nomenclatura y escritura de las fórmulas de los compuestos químicos
inorgánicos.
El Bloque VII, “Representas y operas reacciones químicas”, comprende la descripción de los
diferentes tipos de reacciones químicas, se aplica la Ley de la Conservación de la materia para
escribir las ecuaciones químicas, se revisa su clasificación y los procedimientos para
balancearlas.
Finalmente, el Bloque VIII “Comprendes los procesos asociados con el calor y la velocidad de
las reacciones químicas” permite el estudio de los factores que afectan las velocidades de las
reacciones y los cambios de energía involucrados en ellas. Se concluye, con el análisis y
reflexión acerca de las repercusiones sociales, económicas y ecológicas de las reacciones
químicas.
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8. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
FUNDAMENTACIÓN DIDÁCTICA.
En estos apuntes los contenidos han sido seleccionados y organizados con la finalidad de
presentar una secuencia lógica y sencilla al estudiante, evitando excesos de información
complementaria que puede distraerlo, se pretende así ayudar a comprender mejor los
contenidos ya que se propicia el razonamiento activo y continuo.
La información se encuentra en forma ordenada y secuencial acorde al temario general
marcado en el programa asignatural. Se ha tratado de elaborarla con base en párrafos cortos
donde se desarrolló sólo una idea principal y se tiene definidos los puntos más importantes de
cada tema. Presentan una visión global pero sintética de lo que dicen diversos autores respecto
de un tema, ya que fueron elaborados consultando diversas fuentes de información.
Sin embargo, se debe de considerar que los apuntes no contienen toda la información, sólo
capturan la información esencial por lo que sólo son un recurso adicional para el estudio y
aprendizaje.
Por lo anterior, se requerirá que el alumno realice ejercicios de consolidación complementarios
y/o de retroalimentación para completar el ciclo de aprendizaje, para ello deberá seguir las
indicaciones de la guía de aprendizaje y realizar las actividades que en ella se indican como
consultar la bibliografía recomendada y los diversos recursos que se señalan.
No hay que olvidar que todo material puede ser o no efectivo, lo cual depende de la creatividad
del asesor al guiar a sus estudiantes en el camino de su aprendizaje. Por lo anterior, se espera
que estos apuntes sean base de un trabajo conjunto en el proceso de aprender y enseñar.
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9. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
CONTENIDOS
BLOQUE I
RECONOCES LA QUÍMICA COMO UNA HERRAMIENTA PARA LA VIDA
LA QUÍMICA: UNA CIENCIA INTERDISCIPLINARIA.
La química es de las ciencias más antiguas, desde épocas remotas el hombre ya conocía los
fenómenos naturales que acontecían en su entorno y los percibía a través de sus sentidos. El
fuego cambió sustancialmente la forma de vivir del hombre y le posibilitó el uso de los metales y
la cocción de los alimentos. A partir de este conocimiento, el ser humano profundizó en la
utilización de los fenómenos químicos durante su evolución, sin interesarse demasiado por un
conocimiento sistemático, sino simplemente para obtener materiales utilitarios, así se obtuvo la
pólvora, tinturas, medicamentos y cientos de productos.
A lo largo de la historia donde participaron hombres de las distintas culturas como la China, la
Egipcia, la árabe, la Fenicia, la Griega se fue construyendo la ciencia Química.
Posteriormente la química medieval consistió en métodos y materiales a los que se les llamó
alquimia, nombre dado por los árabes, quienes conjuntaron los conocimientos de los griegos y
de los egipcios llegando a manipular la materia.
La química como ciencia nace del estudio racional utilizando el método científico y con la ayuda
de otras ciencias como la matemática y la física ha profundizado en el estudio de la materia por
ello se le define como: ciencia que estudia la materia, su estructura íntima, sus cambios,
sus relaciones con la energía y las leyes que rigen estos cambios y esas relaciones.
RELACIÓN CON OTRAS CIENCIAS.
La química no es una ciencia aislada, ya que los fenómenos que estudia se relacionan con la
física y requiere de ciencias auxiliares para resolver sus problemas.
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10. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Sin embargo la química tiene un lenguaje propio, símbolos exclusivos, utiliza el método
científico y es una ciencia experimental.
La química es una ciencia interdisciplinaria porque en ella intervienen o pueden intervenir todas
las demás ciencias, según el proyecto a realizar. Esta relación permite que los estudios que
realizan los químicos sean integrales de tal forma que intervengan de manera importante en el
desarrollo científico y tecnológico de las sociedades modernas.
.
Matemáticas
Física QUÍMICA Biología
Se encarga del estudio Se encarga del estudio de
de la energía * La sociedad. los seres vivos
* En el medioambiente.
* En los organismos vivos.
* En el hogar.
* En los alimentos.
* En la salud.
Otras ciencias que se relacionan con la química son: la medicina, la agricultura, la oceanografía,
la ingeniería, la astronomía.
La relación de la química con otras ciencias da origen a ciencias intermedias como se muestra
en el siguiente cuadro.
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11. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Ciencia intermedia Objeto de estudio Ciencia con la que
se relaciona
Bioquímica Transformaciones
químicas que ocurren
en los seres vivos. Biología
Fisicoquímica Efecto de la energía
sobre la materia.
Estudio del átomo. Física
Geoquímica Cambios químicos
ocurridos en las
Química Geología.
rocas, en las
diferentes eras
geológicas.
Astroquímica Estructura y
constitución de los
astros. Astronomía
La química al igual que otras ciencias pertenece al grupo de las llamadas ciencias factuales, las
cuales se basan en la observación, la experimentación y la comprobación o verificación a través
del empleo del método científico, originando teorías y leyes que permiten describir el
comportamiento de la naturaleza y en específico de la materia.
Gracias a la aplicación científica de la química se han obtenido millones de sustancias que el
hombre ha creado para su bienestar; ayuda poderosamente a nuestro sustento al fabricar
abonos artificiales y productos químicos que incrementan la cantidad y calidad de os alimentos,
así como su conservación y utilización; contribuyen a nuestro vestido al proporcionar fibras
artificiales que sustituyen la demanda de fibras naturales vegetales y animales; favorecen
nuestra salud al suministrar diversos medicamentos que como las vitaminas, antibióticos, salvan
y prolongan la vida humana a combatir y alejar la enfermedad, aliviar el dolor y los sufrimientos
de los enfermos, y por último, hace más fácil y agradable la vida, al facilitar materiales de
construcción, comunicación, transporte y fabricación de numerosísimos productos que se
utilizan diariamente.
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12. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Medicina Psicología
Computación
Neurología Paleontología
Fisiología Arte
Geología
Toxicología
Cosmología
Farmacología QUÍMICA
Meteorología
Genética
Electrónica
Metalurgia
Botánica
Ecología
Agricultura
Arqueología Ingeniería
Relación de la química con otros campos de conocimiento
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13. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
BLOQUE II
COMPRENDES LA INTERRELACIÓN DE LA MATERIA Y LA ENERGÍA
MATERIA
El universo entero consiste en materia y energía. Diariamente el ser humano esta en contacto
con incontables tipos de materia. Materia es cualquier cosa que tenga masa y ocupe un
volumen, tiene peso e inercia, impresiona los sentidos del hombre y se le puede encontrar en
diversos estados de agregación.
La materia es discontínua porque esta estructurada por partículas discretas llamadas átomos.
Materia es el material físico del universo.
CARACTERÍSTICAS Y MANIFESTACIONES DE LA MATERIA.
Para estudiar la materia, la química la clasifica de acuerdo a sus características.
Una de las características de la materia que permite clasificarla es su composición, en
términos de pureza. Una muestra de materia puede ser pura cuando está formada por un solo
tipo de materia, o bien ser una mezcla de tipos distintos de materia.
Al hablar de materia pura se refiere a la composición que contiene una sustancia, entendiendo
por sustancia a aquel tipo de materia cuya composición y propiedades están definidas y son
reconocibles y sustancia pura aquella materia que tiene la misma composición y propiedades
definidas.
Una mezcla es el resultado de la combinación física de dos o más tipos diferentes de
sustancias que al combinarse conservan sus propiedades individuales. Cuando en una mezcla
se observa la desigualdad de los materiales que la componen se denomina mezcla
heterogénea. Los componentes de una mezcla heterogénea se pueden separar por medio de
métodos físicos como la filtración, la decantación, la evaporación, la destilación, cristalización,
tamizado, cromatografía, etc., obteniéndose a partir de una mezcla homogénea una mezcla
heterogénea o bien una sustancia pura.
Otro tipo de mezclas son la homogéneas, llamadas también soluciones. En ellas se observa
uniformidad total en cada una sus partes, aún a nivel microscópico. Su composición y
propiedades son iguales en todas las partes de la mezcla. En una mezcla se distinguen sus
componentes: soluto, que es la sustancia que está
Disuelta y solvente, que es la sustancia que disuelve.
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14. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Las sustancias puras pueden ser de dos tipos: elementos y compuestos, siendo ambos a su
vez, sustancias homogéneas ya que mantienen sus propiedades características. Su
composición se identifica por medio de fórmulas químicas, las cuales indican la cantidad y tipo
de átomos que la componen.
Un compuesto es una sustancia pura constituida por dos o más elementos, combinados
químicamente en proporciones constantes y fijas de masa. Sus propiedades son distintas a las
de los elementos que la constituyen. Los compuestos se pueden descomponer en sus
elementos originales por medio de diversos métodos químicos como la electroforesis.
Un elemento es una sustancia pura que no puede descomponerse en sustancias más simples
utilizando métodos químicos ordinarios. Los elementos son las sustancias fundamentales con
las que se forman todas las demás cosas materiales.
MATERIA.
MATERIA MATERIA HOMOGÉNEA
HETEROGÉNEA
SUSTANCIAS SOLUCIONES
PURAS
COMPUESTOS ELEMENTOS
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15. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
PROPIEDADES DE LA MATERIA.
Toda sustancia presenta un conjunto de características que permite reconocerla y distinguirla
de las demás sustancias. Estas características reciben el nombre de propiedades y pueden
clasificarse en propiedades físicas y químicas, además pueden clasificarse como intensivas
y extensivas.
Propiedades químicas y físicas.
Las propiedades físicas son aquellas que tienen que ver con el aspecto de las sustancias y con
su comportamiento físico, es decir cuando no hay transformación en la estructura interna de la
materia. Dentro de estas propiedades se incluyen las organolépticas, que son las propiedades
que se perciben por los sentidos: color, olor, textura, sabor, así como su estado de agregación,
su viscosidad, su capacidad para conducir el calor y la electricidad, su ductibilidad, dureza,
brillo.
Otras propiedades físicas importantes son :
Densidad: es la relación entre masa y volumen de un cuerpo y se expresa con la fórmula: δ =
m/v, donde δ es densidad, m, es masa y v, es volumen.
Punto de fusión: es la temperatura a la cual los cuerpos en estado sólido pasan al estado
líquido.
Punto de ebullición: es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido se iguala con
la presión atmosférica.
Solubilidad: la solubilidad de una sustancia sólida, a una temperatura y presión determinada,
es la masa en gramos que satura 100 g de disolvente.
Las propiedades químicas dependen del comportamiento que tenga la sustancia frente a otra
para poderse combinar y formar nuevas sustancias, es decir estas propiedades describen el
comportamiento químico de las sustancias cuando hay una transformación interna de las
sustancias. En estas propiedades se incluyen la tendencia a reaccionar con diversas
sustancias, a enmohecerse, a corroerse, a explotar, actuar como veneno, como cancerígeno, a
oxidarse, a hidrogenarse, a ser flamable.
Así también si reacciona con el oxígeno del aire, si arde en presencia de oxígeno, si reacciona
tonel agua, con ácidos, si se descompone bajo la acción del calor.
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16. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Propiedades extensivas e intensivas.
Así también se pueden dividir las propiedades de las sustancias en: intensivas y extensivas.
Las propiedades intensivas, llamadas también específicas, ya que cada tipo de materia la
contiene en forma muy particular, no dependen de la cantidad de materia que se observa ya
que cualquier parte de una sustancia pura la contendrá en la misma intensidad, por lo tanto aquí
se incluyen las propiedades físicas y químicas de cada sustancia: Color, densidad, temperatura,
punto de ebullición, punto de fusión, conductibilidad, viscosidad, tenacidad, dureza,
maleabilidad, textura, olor, solubilidad, brillo, dureza, maleabilidad, sabor, reactividad química,
basicidad, acidez, combustibilidad, oxidación.
Las propiedades extensivas sí dependen de la cantidad de materia que se observa: la masa,
el peso, la longitud, el volumen. A estas propiedades también se le llaman generales, ya que
todos los tipos de materia las presentan.
Las definiciones de estas propiedades son:
Masa: cantidad de materia contenida en el cuerpo.
Inercia: propiedad de los cuerpos de mantener su estado de reposo o de movimiento hasta que
una fuerza externa los obligue a cambiar.
Peso: fuerza con que la Tierra atrae los cuerpos por acción de la gravedad.
Impenetrabilidad: resistencia que opone un cuerpo a que otro ocupe simultáneamente su
lugar. Ningún cuerpo puede ocupar al mismo tiempo el lugar de otro.
Volumen: espacio que ocupa un cuerpo.
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17. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
MATERIA
PROPIEDADES
PROPIEDADES ESPECÍFICAS
GENERALES
PROPIEDADES
PROPIEDADES QUÍMICAS
FÍSICAS
ESTADOS DE AGREGACIÓN.
La materia se presenta en cinco estados de agregación, cuatro de ellos son naturales y uno es
artificial. Los estados naturales son sólido, líquido, gas y plasma. El estado de agregación
artificial es el condensado de Bose-Einstein.
La diferencia entre los estados sólido, líquido y gaseoso reside esencialmente en la agitación de
las moléculas, que no es más que la expresión de su temperatura. Así los estados físicos de la
materia dependen principalmente de la temperatura y de la presión a la que está sometida la
sustancia y de las características específicas de la sustancia. La teoría que explica y estudia los
estados de agregación se llama Teoría Cinético-molecular, y de acuerdo a ella las moléculas o
átomos que componen un cuerpo se encuentran dependiendo de su temperatura, más o menos
separadas y en diferente nivel de movimiento
En el estado gaseoso las moléculas están en estado de caos y muestran poca respuesta a la
gravedad, porque su energía cinética es considerablemente mayor que la energía potencial..
Ocupan entonces un volumen mucho mayor que en los otros estados porque dejan mucho
espacio libre intermedio y están enormemente separadas unas de otras. Por eso es fácil
comprimir un gas, lo que significa, en este caso, disminuir la distancia entre las moléculas. El
gas carece de forma y de volumen, porque se comprende que donde tenga espacio allí irán sus
moléculas errantes y el gas se expandirá hasta llenar por completo cualquier recipiente. Otras
propiedades de los gases son: difusión, compresión y expansión. La agitación de un gas
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18. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
aumenta cuando absorbe calor. Si el calor absorbido es suficiente los electrones de los átomos
del gas son arrancados y la materia queda ionizada, pasando al estado de plasma.
Lo que caracteriza a los sólidos es la regularidad estructural que reemplaza al caos de los
gases. Casi todos los sólidos existen en forma de cristales; pero hay algunos llamados amorfos,
como el vidrio y ciertas resinas, que no son de naturaleza cristalina; se parecen más bien a los
líquidos que se hubieran vuelto cada vez más viscosos. Así, los sólidos se clasifican en
cristalinos y amorfos, ejemplos de los primeros son los cristales de sal, azúcar, grafito, hielo y
diamantes, dentro de los amorfos están la plastilina, vidrio, mastique, madera, parafina,
plásticos.
La cohesión entre las moléculas de un sólido da a éste una forma y un volumen definidos, así
como rigidez. En ellos la energía potencial es mucho mayor que su energía cinética.
En el estado líquido las moléculas se mantienen unidas por débiles fuerzas de atracción
formando masas compactas. Su energía cinética casi es igual a su energía potencial. Las
moléculas de un líquido son capaces de deslizarse unas sobre otras, es decir poseen fluidez, de
modo que aunque su volumen es fijo su forma no lo es; los líquidos no son, en general,
compresibles, y adoptan la forma del recipiente que los contiene. Algunas características de los
líquidos son: viscosidad, miscibilidad y compresibilidad..
Los plasmas son gases formados por iones, que se encuentran a muchos miles de grados de
temperatura. Se encuentran, en forma natural, en el espacio exterior, donde es muy común
encontrarlo. Es plasma todo gas incandescente formado por átomos convertidos en iones
negativos y positivos, en continua agitación. Dentro de este plasma pueden quedar algunas
moléculas y átomos sin ionizar (partículas neutras). Ejemplos de plasma son: algunas zonas de
las llamas, la porción externa de la atmósfera terrestre, visible como Aurora Boreales, el gas de
los tubos fluorescentes como las de mercurio, el aire que se encuentra en el recorrido de un
rayo, los gases interestelares y la materia que forma las estrellas y al sol, en éstas últimas, la
temperatura requerida se obtiene de la fusión nuclear.
Los plasmas no pueden ser contenidos en recipiente alguno, conduce la electricidad y oscila
como gelatina pertubada, para confinarlo se utilizan campos magnéticos o gravitatorios. Se
catalogan en “plasmas fríos” aquellos obtenidos de los 10 000 a los 100 000 o C y “plasmas
calientes”, los obtenidos a millones de grados centígrados.
El condensado de Bose-Einstein, (CBE) es un estado de agregación artificial logrado al enfriar
vapores de rubidio a una temperatura de 180 grados nanokelvin, es decir a una temperatura
próxima al cero absoluto, a esta temperatura los átomos pierden energía, se frenan y se unen
para originar un superátomo insólito. Su nombre se debe a los científicos Satyendra Nath Bose
y Albert Einstein, quienes predijeron su existencia en 1920, pero fueron los científicos Cornell,
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19. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Weiman y Ketterle, quienes en el año 2001, recibieron el Premio Nobel de Física por su
descubrimiento, aunque ya había sido observado por ellos en 1955.
Los CBE son superfluitos gaseosos enfriados a temperaturas muy cercanas al cero absoluto, -
273oC . en este extraño estado todos los átomos del CBE alcanzan la misma longitud de onda y
pueden fluir sin ninguna fricción entre sí. Los CBE pueden atrapar luz y soltarla cuando el
estado se rompe. Los tamaños de los CBE más grandes obtenidos no pasan del tamaño de una
pepita de melón, ya que mas grandes pasan al estado gaseoso.
Los CBE tienen las aplicaciones siguientes: Láser de átomos para construcción de
nanoestructuras, es decir, objetos de un tamaño muy pequeño que se miden en nanómetros y
cuya utilidad en medicina es altamente valorada. Relojes atómicos para realizar medidas muy
precisas del tiempo, detección de la intensidad del campo gravitatorio con el fin de buscar
yacimiento de petróleo. Pero lo más esperado es su aplicación en la construcción de
computadoras cuánticas cuya capacidad de almacenamiento será potencialmente mucho mayor
que las actuales.
Se han descritos otros estados de agregación artificiales, aún no lo suficientemente estudiados
para ser reconocidos como tales por los científicos. Entre estos raros estados de agregación se
mencionan cristales líquidos, condensados fermiónicos, superfluidos, supersólidos y el
denominado “extraña materia”. Estos estados de agregación son motivo de investigaciones ya
que prometen aplicaciones que revolucionarían la ciencia.
CAMBIOS DE ESTADO.
La materia puede cambiar en su aspecto físico. La temperatura y la presión son dos factores
que modifican el estado de agregación de la materia. El aumento en la temperatura puede
provocar que las moléculas se muevan con mayor velocidad, esto hace que se separen y
cambien de estado de agregación. El aumento en la presión produce el efecto contrario y
provoca que se acerquen las moléculas.
Los cambios en los estados de agregación se representan en la figura siguiente:
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20. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
SÓLIDO
Fusión Solidificación
Deposición LÍQUIDO Sublimación
Evaporación
Condensación
Ebullición
Licuefacción
GAS
Los cambios por aumento de temperatura se llaman endotérmicos porque requieren calor para
presentarse y son: Fusión, evaporación, ebullición, sublimación. Por disminución de
temperatura se llaman exotérmicos porque se libera calor cuando se producen y son:
solidificación, condensación y deposición. El cambio por aumento de presión y disminución de
temperatura es la licuefacción.
Fusión : Cambio de sólido a líquido. Cuando se le vea la temperatura de un
sólido debido a la aflicción de calor, parte de la energía calórica es
absorbida por las partículas que los constituyen, haciendo que se mueva
más rápido provocando una disminución en la fuerza que las mantenía
unidas. A medida que se administra más calor, la energía de las
partículas también aumenta hasta alcanzar el punto de fusión, que es
la temperatura a la cual un sólido se convierte en líquido.
Evaporación: Es el cambio de un líquido a un gas. Si a un líquido se le incrementa su
temperatura por la adición de calor, la energía de las partículas que lo
constituyen se incrementa al grado de vencer la fuerza de atracción que
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21. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
las mantenía unidas en el estado líquido, escapándose hacia el espacio
que está arriba del líquido convirtiéndose en gas. Este cambio ocurre
sólo en la superficie del líquido.
Sublimación: Es el cambio directo de un sólido a gas, sin pasar por el estado líquido.
Es una característica de ciertos sólidos, donde mediante calentamiento
sus partículas adquieren la energía suficiente para romper la fuerza de
unión en el estado sólido y pasar al estado gaseoso. Algunas sustancias
que presentan este cambio son el yodo, el hielo seco (dióxido de
carbono) y el para-diclorobenceno ( pastillas antipolillas) y los
desodorantes sólidos para los baños.
Deposición: Es el cambio de un gas a sólido sin pasar por el estado líquido. La
deposición es el proceso inverso a la sublimación. Mediante este
proceso las partículas en el estado gaseoso liberan su energía
reagrupándose nuevamente para formar un sólido. Un ejemplo de
depositación es la formación de hielo o de nieve a partir del vapor de
agua de las nubes.
Condensación: Es el cambio de un gas a líquido. Es el proceso inverso a la
evaporación. Durante la condensación disminuye la energía de
movimiento de las partículas gaseosas provocando que estén más cerca
una de otras y forman el estado líquido. Un ejemplo es la condensación
del rocío en las ventanas.
Solidificación: También conocido como congelación, es el cambio de estado de un
líquido a sólido. Cuando un líquido se enfría, la energía de movimiento
de sus partículas disminuye a tal grado que quedan demasiado juntas
originando una fuerza de unión entre ellas y forman el estado sólido. La
temperatura a la cual un líquido se convierte a sólido se llama punto de
congelación.
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22. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Ebullición: Es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia pasa del
estado líquido al estado de vapor, para que ocurra debe de aumentar la
temperatura en toda la masa del líquido. A la temperatura a la cual un
líquido hierve se le llama punto de ebullición.
Licuefacción: Es el paso del estado gaseoso al líquido y se lleva a cabo cuando se
aumenta suficientemente la presión y se reduce la temperatura para
conseguir el cambio, resultando además, una disminución de volumen.
Ejemplos de este cambio son los gases como nitrógeno y oxígeno que
para trasladarlos los licúan (gas LP) y el líquido contenido en los
aerosoles.
CAMBIO EN LA MATERIA.
En la vida diaria suceden cambios. El cambio es una continua manifestación de la naturaleza. El
hombre ha podido cambiar la materia utilizando diversos procedimiento por los cuales ha
logrado obtener cantidad enorme de productos tales como colorantes, medicamentos,
alimentos, combustibles, etc. Todos los cambios que suceden en la materia se llaman
fenómenos y se clasifican en tres categorías: físicos, químicos y nucleares.
Cambio físico.
En este tipo de fenómeno o cambio, la materia sólo cambia En su forma, tamaño, estado de
movimiento o estado de agregación, posición, tamaño debido a la presencia de un factor
externo como la temperatura y/o la presión. En este tipo de cambio las propiedades de la
materia no cambian y su estructura interna permanece igual, es decir, las moléculas y los
átomos que la componen no alteran su organización interna, así las sustancias puras que la
componen son las mismas antes y después del cambio..
Cambio químico.
Es aquél en el cual la materia experimenta un cambio en su composición, dando origen a la
formación de nuevas sustancias con propiedades diferentes. A estos cambios químicos s eles
conoce como reacciones químicas. En estos cambios la materia se puede transformar pero la
cantidad de masa total que participa, permanece constante.
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23. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Esto último fue estudiado por Antonio Lavoisier y plasmado en la Ley de la conservación de la
masa, la cual afirma que durante una reacción química la masa no se crea ni se destruye,
únicamente se transforma.
Cambio nuclear.
Los cambios nucleares se produce cuando los átomos de ciertos elementos se desintegran y
emiten partículas subatómicas (electrones, protones, neutrones) y radiaciones
electromagnéticas como los rayos gamma y rayos X.
La radiactividad asociada a un cambio nuclear fue inicialmente estudiada por Henri Becquerel ,
Pierre y Marie Curie. Este fenómeno químico lo presentan elementos como el uranio, el radio, el
polonio, el actinio, radón.
La cantidad de energía liberada durante una reacción nuclear es enorme.
Los cambios nucleares son de dos tipos: por fisión y por fusión.
La fisión nuclear es el proceso en el que un núcleo atómico se desdobla en dos o más
fragmentos pequeños.
Un ejemplo de fisión nuclear se tiene en la degradación del uranio al pasara a formar dos
átomos, uno de estroncio y uno de helio, en este rompimiento se genera gran cantidad de
energía la cual es utilizada en la generación de energía eléctrica.
En México se encuentran plantas nucleoeléctricas que trabajan la fisión nuclear, como la
localizada en Laguna Verde , Veracruz. Este proceso es causa de grandes problemáticas
mundiales, ya que los países que logran tener esta tecnología son capaces de producir energía
nuclear cuyos usos bélicos son muy peligrosos, esta disputa es motivo de conflictos bélicos
como los presentados en el medio oriente.
Por su parte la fusión nuclear es a combinación de dos núcleos atómicos pequeños para
producir uno más grande. Este cambio es la base de la bomba hidrógeno y actualmente en
forma natural sólo se realiza en el Sol y se considera que fue el proceso por el cual a partir de
átomos sencillos como hidrógeno y helio se pudieron formar todos los demás elementos
existentes en el universo
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24. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
EJERCICIOS DE RETROALIMENTACIÓN
PROPIEDADES DE LA MATERIA.
EJERCICIO 1. A continuación se te presentan propiedades físicas y químicas del
aluminio y del flúor. Clasifícalas en propiedades físicas y químicas.
El aluminio es un metal brillante, cuyo punto de ebullición es de 2517.6 oC, funde a 660.37 oC,
reacciona con los ácidos produciendo hidrógeno gaseoso, tiene una densidad de 2.6 g/mL, no
es tóxico, es ligero, dúctil y maleable. Expuesto al aire reacciona con el oxígeno para formar
una capa de óxido de aluminio la cual es resistente a la oxidación. Es de color blanco y conduce
la electricidad y el calor.
PROPIEDADES FÍSICAS PROPIEDADES QUÍMICAS
El flúor es un gas de color verde-amarillento, muy corrosivo y venenoso, de olor penetrante y
desagradable. Es el elemento más reactivo de toda la tabla periódica. Se combina fácil y
directamente y en general en forma violenta, con la mayoría de los elementos. Su manejo en el
laboratorio es muy cuidadoso ya que provoca la muerte y envenenamiento. Pero en pequeñas
porciones es benéfico ya que como en el caso de las pastas dentales, el flúor protege los
dientes de la caries.
PROPIEDADES FÍSICAS PROPIEDADES QUÍMICAS
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25. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
EJERCICIO 2. Anota sobre la línea una E si la propiedad es extensiva y una I si la
propiedad es intensiva.
Porosidad: _____________ Elasticidad: _____________
Color: _____________ Impenetrabilidad: _____________
Densidad: _____________ Dureza: _____________
Punto de fusión: _____________ Estado de agregación: _____________
Volumen: _____________ Sabor: _____________
Punto de ebullición: _____________ Temperatura: _____________
Masa: _____________ Longitud: _____________
EJERCICIO 3: Indica en que estado de agregación se encuentran los objetos y sustancias
destacados en las siguientes frases:
OBJETOS Y SUSTANCIAS ESTADO DE AGREGACIÓN.
El CO2 que exhalamos. _________________________
El agua que consumimos. _________________________
El vinagre que se añade a las ensaladas. _________________________
La suspensión empleada para infecciones. _________________________
El café capuchino. _________________________
Los contaminantes que emiten los autos. _________________________
El concreto de la calle. _________________________
El grafito de los lápices. _________________________
El polvo estelar. _________________________
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26. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
EJERCICIO 4: Completa la siguiente tabla escribiendo el cambio de estado que se lleva a
cabo y el factor que lo origina en los siguientes ejemplos.
EJEMPLO CAMBIO DE ESTADO FACTOR QUE LO ORIGINA
Un uniforme puesto a secar
durante el día.
La elaboración de paletas de
hielo.
La disminución de una pastilla
desodorante para baño.
La formación de rocío durante
la noche.
Una granizada.
El descongelamiento del
refrigerador.
La fundición de los metales.
Poder oler el perfume que
trae una persona.
El gas transportado en
cilindros de camiones.
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27. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
EJERCICIO 5: Anota en la línea si el fenómeno se trata de un cambio físico, químico o
nuclear.
FENÓMENO TIPO DE CAMBIO
1 La oxidación del fierro.
2 La ebullición de la leche.
3 La emisión de rayos gamma.
4 La combustión del papel.
5 La fusión del hierro en un alto horno.
6 La el paso de agua líquida a sólida durante un día de sol.
7 La transformación del CO2 dentro de las plantas a
algunos tipos de azúcares.
8 Una pequeña cantidad de uranio produce radiación.
9 Se hacen láminas con un poco de plata.
10 Un pedazo de manzana se obscurece.
11 El hielo de una paleta se descongela.
12 Se obtiene energía del uranio.
13 Se rompe un vidrio.
14 Una planta crece.
15 Un alambre de cobre conduce la electricidad.
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28. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
ENERGÍA.
Todas las actividades que realiza el ser humano y los fenómenos que se producen en la
naturaleza se desarrollan por la presencia de energía. El universo entero se mueve por la
energía.
Una de las definiciones de energía dice que es la propiedad por la cual todo cuerpo o sistema
material puede transformarse, modificando su estado o posición, así como actuar sobre otros
originando en ellos procesos de transformación, por ello:
Energía es la capacidad para poder realizar un trabajo.
Características y manifestaciones de la energía.
La energía puede manifestarse de varias formas y las transformaciones que realiza la materia
requieren de energía para hacer que se efectúen los cambios en su composición.
Algunas de las formas más comunes son la energía eléctrica, la energía mecánica, la luz, el
calor, el magnetismo. Independientemente de cada una de las formas en las que se presenta a
energía se puede clasificar en dos tipos: potencial y cinética.
La energía potencial es la energía almacenada en las sustancias debido a su posición en el
espacio o de su composición química.
La energía cinética, es la que poseen las sustancias en movimiento. Esta energía depende de
la masa de la sustancia y de la velocidad a la que ésta se mueva. Matemáticamente la energía
cinética (Ec) de una sustancia es igual a la mitad de su masa (m) multiplicada por el cuadrado
de su velocidad (v):
Ec = ½ mv2
La energía en el universo es constante y todas las formas de energía que existen se
interrelacionan mediante la Ley de la conservación de la energía, la cual establece que la
energía no se pierde ni se destruye sólo se transforma.
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29. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Los tipos de energía más comunes son: energía hidráulica, energía mareomotriz, energía
nuclear, energía solar, energía eólica, energía calorífica, biomasa, energía geotérmica, energía
radiante, energía nuclear, energía mecánica, energía eléctrica, entre otras.
Beneficios y riesgos en el consumo de energía.
Hoy en día los beneficios por el uso de la energía son innumerables. El mundo se mueve por la
energía. Está presente en nuestro hogares, oficinas, escuelas, en el ambiente, en el movimiento
de todos los cuerpos, desde el insecto más pequeño hasta os planetas, en las fábricas, en los
transportes, en síntesis, la energía es la base de la vida y de la civilización humana.
Sin embargo, el crecimiento de la población, sobre todo a partir del siglo XX hizo necesario
generar más energía para su consumo. El empleo de los combustibles fósiles como principal
fuente de energía en la industria, el transporte y el hogar, ha tenido consecuencias en el medio
ambiente y en la salud humano no consideradas, tales como el hecho de que las emisiones de
gases tóxicos y deshechos al ambiente han provocado la aparición de enfermedades tales
como bronquitis, asmas, alergias, y otras más graves como diversos tipos de cánceres.
Así también, cuando se produce un cambio de energía, ciertamente no se pierde, pero se
transforma, por ejemplo el calor desprendido durante la combustión de la gasolina, pasa en
parte a la atmósfera, produciendo el calentamiento atmosférico llamado contaminación térmica
y el efecto invernadero, que en conjunto están provocando el calentamiento global con el
consecuente cambio climático y la desertización y el deshielo de los casquetes polares.
Otro problema paralelo de la sobreexplotación de los combustibles es el hecho de que son
recursos no renovables, es decir, se agotarán sin posibilidad de ser producidos nuevamente,
éste efecto se calcula hacia finales del siglo XXI.
En México se han implementado algunas estrategias para hacer consciente a la población
sobre el cuidado y el uso racional de la energía. Algunas de ellas son la implementación del
“horario de verano”, el uso de focos ahorradores de energía, el cambio de aparatos
electrodomésticos de menor consumo energético, el uso de automóviles con mejor rendimiento
por kilometraje por litro de gasolina, el uso del auto familiar donde se transporten varias
personas en lugar de una por carro, el uso de transporte público afinado, las verificaciones de
los automóviles, el uso racional en casa de los aparatos eléctricos.
Muchas de estas medidas aún no son comprendidas por la mayoría de la población ya que
ignoran las consecuencias que tiene a nivel ambiental global, el hecho de que los humanos
sigan desperdiciando la energía y la consecuente contaminación ambiental en perjuicio de la
salud de todos.
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30. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Aplicación de las energías no contaminantes.
A pesar de que la energía no se crea ni se destruye, lo cierto es que las fuentes de los recursos
naturales no renovables de donde se obtiene, se agotan.
Las principales fuentes de energía son los combustibles fósiles (hidrocarburos) pero por su
excesivo uso y el crecimiento poblacional, se están agotando, otra fuente es la energía nuclear,
pero implica graves riesgos en su manejo y los residuos que origina. En la actualidad, dado que
los hidrocarburos están agotándose y que son altamente contaminantes, en algunos países se
están utilizando las llamadas fuentes alternas de energía no contaminantes, entre ellas se
encuentran:
Energía solar: El sol es la principal fuente de energía para nuestro planeta. Suministrará
energía aún por 5 mil millones de años. Aunque gran parte de la energía
proveniente del sol es reflejada por la atmósfera y sólo pasa un 30 % de
la emitida, es una fuente que se puede almacenar en dispositivos
llamados celdas voltaicas o solares, hechas generalmente de silicio, galio
y fósforo, que al combinarse originan una pila solar. Estas pilas generan
cerca de 100 W por m2. Actualmente se genera electricidad a partir de
ellas y es utilizada en las naves espaciales, en regiones apartadas, en
calculadoras electrónicas o bien para calentar agua en industrias y
hogares. Su gran inconveniente es cómo almacenarla durante los días
nublados.
Energía eólica: Es la energía cinética del viento que se puede convertir fácilmente en
energía mecánica empleada para bombear agua, moler granos, girara
turbinas que produzcan electricidad. En México ya existen centrales
aeroeléctricas ubicadas en La Venta, Oaxaca y en Baja California.
Energía Es la energía originada cuando el magma terrestre calienta rocas cercana
geotérmica: a ella y a su vez, éstas rocas calientan el agua subterránea la cual sale a
la superficie a través de grietas formando los géiseres utilizados como
fuentes naturales de energía que generan electricidad. Sin embargo, no
es una fuente de energía totalmente limpia, ya que los vapores de agua
que emergen contienen sulfuro de hidrógeno, amoniaco y materiales
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31. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
radiactivos extraídos de las profundidades.
Energía Es la energía obtenida de las corrientes de agua de los ríos y que es
hidráulica: almacenada en las presas. Esta agua adquiere gran cantidad de energía
potencial que posteriormente es transformada en energía cinética que
mueve las aspas de un generador eléctrico. Las plantas hidroeléctricas
son relativamente limpias, sin embargo la construcción de las presas para
contener el agua altera en forma considerable el medio ecológico
aledaño.
Energía por La biomasa se obtiene de la fermentación anaerobia de los deshechos
biomasa: orgánicos y genera combustibles como el metano, alcohol etílico y biogas.
No esta exenta de problemas ya que su combustión genera dióxido de
carbono que a su vez es uno de los causantes del efecto invernadero.
Energía a partir El algodón, el frijol de soya y los girasoles producen aceites en sus
de aceite de semillas utilizados generalmente para cocinar, sin embargo, a partir este
semillas: aceite es utilizado como combustibles en algunos lugares. En un futuro se
plantea producir estos cultivos intencionalmente para obtener el
combustible.
El alcohol etílico El alcohol etílico está siendo utilizado en algunos países como Brasil,
como como combustible para automóviles. Es altamente prometedor ya que su
combustible: combustión genera agua.
Energía Es la energía obtenida del movimiento de las olas y las marea del mar. Se
mareomotriz: utiliza para impulsar generadores eléctricos.
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32. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
EJERCICIOS DE RETROALIMENTACIÓN
ENERGÍA.
EJERCICIO 6: Relaciona la forma de energía con el tipo de fuente de la que se obtiene,
colocando en la columna izquierda la letra correspondiente:
Forma de energía Fuente
( ) Energía eléctrica. A) Movimiento del aire.
( ) Energía eólica. B) Potencia de las mareas y olas.
( ) Energía hidráulica. C) Plantas hidroeléctricas o hidroeléctricas.
( ) Energía calorífica. D) Ruptura del núcleo atómico.
( ) Energía geotérmica. E) Fuerzas provenientes de géiseres y volcanes.
( ) Energía química. F) Combustión de carbón, madera, petróleo, gas
natural, gasolina y otros combustibles.
( ) Energía mareomotriz. G) Ondas electromagnéticas (de radio, rayos
luminosos).
( ) Energía radiante. H) Cultivar plantas y someterlas a diversos procesos
bioquímicos para producir energía.
( ) Energía nuclear. I) Reacciones químicas.
( ) Biomasa. J) Corrientes de agua.
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33. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
BLOQUE III
EXPLICAS EL MODELO ATÓMICO ACTUAL Y SUS APLICACIONES.
PRIMERAS APROXIMACIONES AL MODELO ATÓMICO ACTUAL.
Ya mencionamos que las cosas están constituidas de materia, que ésta tiene propiedades
como masa, peso, y ocupar un lugar en el espacio. Gracias a estas propiedades podemos
percibir la materia con nuestros sentidos. Así concluimos que todos los cuerpos están hechos
de materia. En esta unidad estudiaremos la composición más interna de la materia, es decir,
conoceremos cómo son y de qué subpartículas están hechos los átomos.
El concepto de átomo se conoce desde hace más de 2500 años, cuando en la antigua Grecia,
los filósofos griegos reflexionaban acerca de la materia y de su composición. Algunos
aseguraban que todo estaba hecho de cuatro materiales: agua, tierra, fuego y aire. Pero dos
filósofos, Leucipo y Demócrito, pensaban que la materia estaba hecha de átomos, refiriéndose
a ellos como porciones indivisibles de la materia. A estas partículas les daban algunas
propiedades como ser indivisibles, homogéneas, incorruptibles, es decir, eternos,
impenetrables, y que existen en número infinito.
Así también, Demócrito aportó el concepto discontinuidad, al asegurar que la materia estaba
hecha de estas partículas individuales, esta idea de que la materia esta constituida de
partículas fundamentales, llamadas átomos se conoce como teoría atómica de la materia.
Sin embargo, en ese tiempo era importante quien dijera las teorías, y siendo Aristóteles el
filósofo de más reconocimiento, se apoyó su idea de que la materia era continua y no atomista,
y esta idea prevaleció por más de 2000 años.
Leyes ponderales y teoría atómica de Dalton.
En 1661, Robert Boyle expresó que para saber cómo está hecha una sustancia es necesario
someterla a pruebas experimentales, con ello se dio inicio a una serie de experimentos
realizadas por diversos científicos que permitían comprobar el carácter atomístico de la materia.
En el año de 1700 d.C., ya los científicos basaban sus propuestas en experimentos y
observaciones más precisas.
Fue en 1772, cuando el francés Antoine Laurent Lavoisier al realizar mediciones sobre los
cambios en la materia, a los que él llamó cambios químicos, observó que la masa total de un
sistema antes y después del cambio, se conservaba. Lavoisiser realizó muchos experimentos y
en todos encontró la misma observación. Lavoisier resumió sus resultados en La ley de la
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34. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
conservación de la masa, llamada también, ley de la conservación de la materia, la cual
dice:
“EN UN CAMBIO QUÍMICO , LA MASA TOTAL DE LOS REACTIVOS ES SIEMPRE IGUAL A LA MASA TOTAL DE LOS
PRODUCTOS” ,
ES DECIR
“EN UN CAMBIO QUÍMICO LA MATERIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE , SÓLO SE TRANSFORMA ”.
Con lo anterior entonces se inició una nueva etapa en la historia de la ciencia química, ya que al
afirmar que sólo se pueden hacer materiales nuevos si se altera la constitución de la materia, o
sea, la forma en la que los átomos están combinados.
A finales del siglo XVIII, muchos científicos, entre ellos, Proust, observaron que un mismo
compuesto siempre está constituido del mismo tipo de átomos y en proporciones idénticas. En
1779 Proust formuló una nueva ley conocida como ley de las proporciones definidas, llamada
también, ley de las proporciones constantes, la cual indica que:
“LOS ELEMENTOS QUE SE COMBINAN PARA FORMAR UN COMPUESTO ,
SIEMPRE LO HACEN EN PROPORCIONES DEFINIDAS Y EN RELACIONES
SENCILLAS ”.
Esta ley permite escribir correctamente una fórmula química, y determinan con precisión el
porcentaje en el que se encuentran sus átomos, siendo éste siempre el mismo en cualquier
parte de la sustancia.
Una tercera ley ponderal, fue emitida en 1792, por Jeremías Richter, la cual permite encontrar
para cada elemento la relación de combinación que se mantiene en los compuestos, dicha ley
indica:
“ LAS MASAS DE DOS ELEMENTOS DIFERENTES QUE SE COMBINAN CON UNA MISMA CANTIDAD DE UN TERCER
ELEMENTO , GUARDAN LA MISMA RELACIÓN QUE LAS MASAS DE AQUELLOS ELEMENTOS CUANDO SE COMBINAN
ENTRE SÍ ”.
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35. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Un ejemplo es el siguiente:
Cl2 + O → Cl2O
71 g 16 g 87 g
H2 + O → H2O
1 g 16g 18 g
Cl2 + H2 → 2 HCl
71 g 2g 73 g
En 1803 el inglés, John Dalton, propuso una cuarta ley, ley de las proporciones múltiples,
donde estableció que:
“LOS ELEMENTOS SE PUEDEN COMBINAR EN MÁS DE UN CONJUNTO DE PROPORCIONES, Y CADA CONJUNTO
CORRESPONDE A UN COMPUESTO DIFERENTES ”.
Ejemplos:
CO y CO2
1:1 1:2
H2O y H2O2
2:1 2:2
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36. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Basándose en las leyes antes mencionadas, Dalton propuso su teoría atómica. Sus propuestas,
se han ido modificando, de acuerdo a los nuevos descubrimientos que se han dado, pero
muchas de ellas siguen vigentes y son la base del estudio de los átomos en la actualidad.
Los postulados de la teoría atómica de Dalton, son:
Los átomos son partículas individuales de materia que no puede subdividirse por ningún
proceso conocido.
Los átomos son tan indestructibles que resisten la aplicación de cualquier tipo de fuerza
conocida.
Los átomos que componen una sustancia elemental son similares entre sí en masa,
tamaño y en cualquier otra cualidad.
Los átomos de un elemento simple, por ejemplo, hidrógeno, oxígeno y carbono, difieren
en masa y otras propiedades de los de la sustancia elemental.
La combinación química se lleva a cabo cuando diferentes tipos de átomos elementales
se unen en proporciones numéricas simples para formar compuestos.
PARTÍCULAS SUBATÓMICAS.
Las investigaciones continuaron después de la propuesta de Dalton, y cada vez se fue
confirmando que los átomos estaban formados por partículas todavía más pequeñas, a las que
se les llama, partículas subatómicas.
A partir de 1930, se hicieron descubrimientos que indicaban la presencia de varios tipos de
partículas subatómicas, actualmente se han descubierto varias de ellas, pero algunas se
manifiestan en fracciones de segundo, lo cual impide su estudio minucioso, por ello, sólo se
conocen con exactitud las características de tres de ellas: el electrón, el protón y el neutrón.
Otras partículas como el mesón y el neutrino también son importantes, pero como su presencia
no afecta los cambios químicos, su estudio se da en el campo de la Física.
El descubrimiento de cada uno de ellos se debió principalmente a los estudios que se
empezaron a desarrollar acerca de la electricidad por Heinrich Geissler, Julios Plucker y
William Cookes, quienes realizaron experimentos haciendo pasar corrientes
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37. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
eléctricas a través de tubos de vidrio con vacío en su interior. Ellos observaron que los rayos
viajaban del cátodo (polo negativo) al ánodo (polo positivo) y que al llegar a éste lado, chocaban
con el vidrio y producían luminiscencia.
El protón y los rayos canales.
Sin embargo, en 1886, el físico alemán Eugen Goldstein, descubrió en un tubo de rayos
catódicos una luminiscencia del lado del cátodo, probando con ello que había rayos positivos
que viajan en sentido contrario al de los rayos catódicos, y les llamó rayos canales.
Posteriormente, Jean Perrin, en 1895, demostró que los rayos canales consistían en partículas
cargadas positivamente, y J.J. Thomson, les dio el nombre de rayos positivos. Si se
introducían gases en los tubos, se observaba que en algunos de ellos, los átomos se convertían
de neutros a tener a carga eléctrica positiva. Se probó lo anterior con varios tipos de gases y se
concluyó que era el hidrógeno el que proporcionaba las partículas positivas con masa más
pequeña, y a éstas, Ernest Rutherford les llamó protones, en 1907.
J.J. Thomson y William Wein, determinaron la masa del protón en 1.673 x 10-24 g y el valor de
su carga en +1.602 x 10 -19 Coulombios. El símbolo del protón es p+ .
El electrón y el modelo atómico de Thomson.
En 1897, partiendo del descubrimiento de los rayos canales, Thomson propuso un modelo
atómico semejante a una gelatina con pasas. Dijo que el átomo era una esfera de electrificación
positiva en la que se encontraban incrustados los electrones.
Lo anterior lo logró proponer ya que al efectuar experimentos con los rayos catódicos llegó a la
conclusión de que éstos se componen de partículas negativas, que éstas eran idénticas no
importando el tipo de sustancias que se usara, que formaban parte de todo tipo de átomo y le
dio el nombre de electrón.
Posteriormente, en 1913, el estadounidense Robert A. Millikan, determinó que la carga del
electrón es de -1.602 x 10-19 Coulombios, así también, determinó su masa, siendo ésta de 9.102
x 10-28 g. El símbolo del electrón es : e-.
El neutrón y los experimentos de Chadwick.
Una vez descubiertos el electrón y el protón, consideradas como partículas fundamentales del
átomo, se pensó que eran las únicas partículas existentes, puesto que el átomo es neutro
eléctricamente, por lo que debe tener igual cantidad de partículas positivas que de negativas, y
que su suma debería de corresponder a la masa total del átomo.
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38. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
Más sin embargo, diversos experimentos indicaban que la masa de los átomos no correspondía
la suma de estas dos partículas descubiertas, por lo que se pensó en la existencia de una
tercera partícula que aportara la masa faltante, pero que no tuviera carga eléctrica.
Fue en 1932, cuando el inglés James Chadwick, cuando al bombardear berilio, observó la
emisión de partículas sin carga eléctrica pero de peso semejante al protón. Chadwick las
nombró neutrones. El símbolo del neutrón es: no
Posteriormente, se logró determinan que los protones y los neutrones se encuentran en el
núcleo del átomo y son los responsables de la masa del átomo, y que fuera del núcleo se
encuentran los electrones distribuidos girando alrededor del núcleo atómico.
Número atómico, masa atómica y número de masa.
Número atómico.
Los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones en el núcleo. A este
número se le denomina número atómico y se representa con la letra Z.
“EL NÚMERO ATÓMICO REPRESENTA EL NÚMERO DE PROTONES QUE TIENE EL ÁTOMO EN SU NÚCLEO Y ES EL QUE
DETERMINA LA IDENTIDAD DE UN ELEMENTO, ASÍ COMO MUCHAS DE SUS PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS”.
Como los átomos en su estado natural son neutros, es decir no tienen carga eléctrica, un átomo
debe tener igual número de electrones que de protones. Por lo tanto, el número atómico de un
elemento, representa también el número de electrones.
En la tabla periódica, se encuentra indicado este número atómico con el número por el cual
están organizados, en forma ascendente, los elementos. Así, al hidrógeno le corresponde el
número 1, ya que contiene un electrón y un protón.
Los números atómicos son siempre números enteros, pues los protones no existen forma
fraccionada.
Número de masa.
La mayor parte de la masa del átomo se encuentra en su núcleo y está formada por los
neutrones y los protones, que son las partículas fundamentales que tienen la mayor masa.
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39. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
“ A LA SUMA DEL NÚMERO DE PROTONES MÁS EL NÚMERO DE NEUTRONES, SE LE LLAMA NÚMERO DE MASA Y SE
REPRESENTA CON LA LETRA A”.
Ejemplo: el uranio tiene un número atómico de 92 (92 electrones y 92 protones) y un número de
masa de 238, lo cual se representa como:
Número de masa 238
U
Número atómico 92
Lo cual también se representa como uranio-23.
Masa atómica.
A finales del siglo XIX se creía que los átomos de un mismo elemento contenían el mismo
número de protones y de neutrones. Sin embargo, en 920, J.J. Thomson descubrió que el neón
tiene dos átomos con masas diferentes. Conociendo que los átomos son eléctricamente
neutros, Thomson dedujo que esos dos átomos del neón deberían tener diferente número de
neutrones, y encontró que existe un neón que tiene 10 neutrones y otro que contiene 12
neutrones, pero que ambos tienen 10 electrones y 10 protones.
20 22
Ne Ne
10 10
Estudios posteriores demostraron que así como el neón, existen otros elementos cuyos átomos
varían en su número de neutrones, por ello:
“SE DA EL NOMBRE DE ISÓTOPOS A LOS ÁTOMOS DE UN MISMO ELEMENTO QUE TIENEN IGUAL NÚMERO DE PROTONES,
PERO DIFERENTE CANTIDAD DE NEUTRONES.”
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40. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
GENERAL.
La diferencia de neutrones trae una diferencia en el número de masa atómica de ese elemento
en particular y por ello se han calculado los porcentajes en los que se encuentran presentes los
isótopos de un elemento dado.
Por lo anterior se llama masa atómica al promedio ponderado de las masas de todos los
isótopos de ese elemento.
Isótopos y sus aplicaciones.
Los isótopos son entonces, átomos de un mismo elemento que difieren en el número de
neutrones que poseen, es decir con diferente número de masa. La mayor parte de los
elementos tienen varios isótopos.
Entre los elementos que presentan isótopos está los siguientes: el hidrógeno, el litio, el
carbono, plomo, uranio, silicio, oxígeno
Se han descubierto isótopos radiactivos y no radiactivos. Los isótopos radiactivos son
inestables, los no radiactivos son estables. Aproximadamente de los 350 isótopos presentes en
la naturaleza, alrededor de 80 de ellos son radiactivos.
A los isótopos radiactivos también se les llama radioisótopos, y son capaces de sufrir cambios
nucleares, convirtiéndose en otro tipo de átomos, que por lo general son isótopos estables
aunque también pueden originar otros isótopos también radiactivos. Un ejemplo es el siguiente:
226 4 222
Ra → He + Rn
Al tiempo requerido para que la mitad de la muestra de los isótopos radiactivos de un elemento
se desintegre, se le denomina vida media. Los isótopos varían mucho en cuanto a su vida
media; algunos tardan hasta años o milenios en perder la mitad de sus átomos, por ejemplo la
vida media del uranio-238 es de 4.51 x 109 años, y la del carbono-14 es de 5730 años, pero
otros pierden la mitad de sus átomos en fracciones de segundo como el fósforo-28 cuya vida
media es de 270x10-3 segundos.
A la parte de la Química que se encarga del estudio de los cambios nucleares que sufren los
isótopos radiactivos se le llama química nuclear.
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GENERAL.
El uso de los isótopos radiactivos con fines pacíficos se da en la medicina con el uso del
cobalto-60 utilizado en el tratamiento del cáncer. En la agricultura la aplicación de los isótopos
radiactivos ha llevado a la obtención de cosechas más abundantes. También se usan en
geología, paleontología, antropología y arqueología para conocer la edad de los objetos o
restos de seres vivos que existieron hace cientos y miles de años midiendo en su composición
la presencia del carbono-14.
El uso de los isótopos radiactivos debe hacerse por expertos en el área ya que la exposición a
las radiaciones que ellos emiten pueden causar modificaciones en los genes y éstas
modificaciones transmitirse a los descendientes.
La radiación y el modelo de Rutherford.
En 1895, el francés Antoine Henry Becquerel estudiando los materiales fluorescentes, descubrió
en forma accidental la radiactividad. El tipo de material con el que trabaja era un mineral de
uranio y él descubrió que este mineral emitía espontáneamente algún tipo de radiación,
diferente a la de los rayos X. Posteriormente la científica polaca Marie Curie confirmó que
había materiales, como las sales de uranio, que emitían radiaciones espontáneamente y
partículas subatómicas debido a su núcleo atómico inestable. Así descubrieron varios
elementos radiactivos, entre ellos el radio (Ra) y el polonio (Po).
El científico neozeolandés Ernest Rutherford, observó que los rayos emitidos se desviaban en
diferentes direcciones y encontró tres tipos de radiaciones:
beta β y radiaciones gamma γ.
Las características de estas radiaciones son:
Tipo de radiación Símbolo Masa (u.m.a.) Carga
Alfa 4 2+
Beta β 0.00055 1-
Gamma γ 0 0
Al experimentar con estas radiaciones, Rutherford y sus alumnos, Ernest Marsden y Hans
Geiger, determinaron que la carga positiva de los átomos de los elementos estaba en el
núcleo, así como su masa, y que los electrones estaban fuera del núcleo, con carga eléctrica
negativa y con masa insignificativa.
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GENERAL.
Modelo atómico actual.
Los números cuánticos (n, l, m) y los modelos de Bohr y Sommerfeld.
Para explicar el modelo atómico actual es necesario conocer algunos acontecimientos y
personajes que contribuyeron con sus experimentos y observaciones a la construcción del
modelo actual.
Rutherford había propuesto la existencia de un núcleo atómico formado por neutrones y
protones e indicaba que los electrones giraban alrededor de este núcleo, más sin embargo no
especificaba cómo se distribuían.
En 1900, Max Planck, logra dar una explicación de por qué los cuerpos calientes emiten
radiaciones diciendo que las emisiones se dan en paquetes de energía a los que llamó cuanto
o quantum, que significa. Cantidad elemental. Así, las emisiones de luz y color dada por los
cuerpos cuando se queman se deben a la emisión de este tipo de paquetes de energía y dicha
emisión origina colores únicos para cada tipo de elemento. A la propuesta de Planck se le
llama: Teoría cuántica.
Con base a esta teoría, Niels Bohr, en 1913, propuso un modelo atómico para explicar el
espectro formado por el hidrógeno cuando emite radicaciones. Para ello, Bohr propuso que los
electrones de los átomos se localizan sólo en ciertos niveles de energía, específicos, a los que
él llamó, orbitales, y representó la diferencia de energía entre un orbital y otro, como un cuanto
de energía. Planteó que cuando un electrón gana un cuanto de energía salta a un orbital
superior alejándose del núcleo pasando a un estado de mayor energía o estado excitado. Por
el contrario, si un electrón pierde un cuanto de energía, cae a un orbital inferior, más cercano al
núcleo y la energía perdida se emite como radiación de luz y color. Cuando u átomo tiene a
todos sus electrones en los niveles más bajos de energía se dice que esta en estado basal.
En el modelo de Bohr, cada órbita o nivel de energía permitido se le asigna un número entero
llamado n o número cuántico principal cuyos valores van desde 1 hasta el infinito. También
determino que cada nivel de energía sólo puede contener cierto número de electrones,
determinado por la fórmula 2n2, donde n es el número de nivel de energía. A este modelo se le
llama : Modelo planetario.
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Nivel de energía Cálculo Máximo de electrones que
puede contener.
2 n2
1 2(12) 2
2 2(22) 8
3 2 (33) 18
4 2(44) 32
En 1916, Arnold Sommerfield introdujo en el modelo de Bohr, dos números cuánticos,
denominados número cuántico secundario o azimutal (l ) y número cuántico magnético
(m).
Sommerfield propuso que los electrones pueden moverse no sólo en órbitas circulares sino
también en órbitas elípticas, para ello propuso también, la existencia de subniveles de energía,
cuyos valores van desde cero hasta n-1
Valor de n Valores de l Cantidad posible de
subniveles
1 0 1
2 0, 1 2
3 0, 1, 2 3
4 0,1,2,3 4
El número cuántico magnético o m, permitió explicar la emisión de radiaciones cuando el
átomo se encuentra en un campo magnético, además de definir la orientación espacial del
orbital. Toma valores enteros desde – l hasta +l pasando por el 0. para cada valor de m, se
tienen subniveles de energía con orientaciones espaciales diferentes y cantidades diferentes de
electrones que pueden soportar. Se asignan las iniciales de s (sharp), p (principal) , d
(diffuse), f (fundamental) , para identificarlos, correspondiendo para s un máximo de dos
electrones, para p un máximo de 6 electrones, para d un máximo de 10 electrones y para f un
máximo de 14 electrones
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GENERAL.
Los orbitales atómicos.
El modelo atómico de Boro y Sommerfeld estableció con claridad el concepto de niveles y
suniveles de energía definidos en el interior del los átomos, donde se localizan los electrones.
En 1924 el francés Luis de Broglie, alumno de Bohr, propuso la idea de que si la luz tiene la
dualidad de comportarse como luz y como onda, entonces los electrones podrían mostrar el
mismo comportamiento.
Fue en 1926 el austriaco Edwin Schrödinger, también alumno de Bohr, desarrolló ecuaciones
matemáticas las cuales predicen los estados de energía permitidos para un electrón y una alta
probabilidad de encontrar ese electrón en una región dada del espacio en torno al núcleo
atómico. A este espacio se le llama orbital. Con esta aportación se enriquecía la Teoría de
mecánica quántica iniciada por Planck.
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Valor de Valor de Valor de Tipo de Cantidad de electrones por
Orientaciones
n l m subnivel nivel
2
1 0 0 s s
0 0 s s
-1 px
2
1 0 p py 8
+1 pz
0 0 s s
-1 px
1 0 p py
+1 pz
3 -2 dz2
18
-1 dxz
2 0 d dyz
+1 dxy
+2 dx2 – y2
0 0 s s
-1 px
1 0 p py
+1 pz
-2 dz2
-1 dzy
2 0 d dxz
+1 dxy
4
+2 dx2 – y2 32
-3 fz3
-2 fxz2
-1 fyz2
3 0 f fxyz
+1 fz(x2 – y2)
+2 fx(x2-y2)
+3 fy(3x2-y2)
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Un cuarto número cuántico, llamado spin, “s” representado también como ms , describe la
orientación del giro del electrón, los valores para el número cuántico spin son: + ½ ↑ y - ½↓ .
Cada orbital puede tener como máximo dos electrones, uno con giro positivo y uno con giro
negativo.
Este número cuántico es aplicado en la Ecuación de Dirac-Jordan , la cual establece con
mayor exactitud la distribución de los electrones.
Posteriormente otro discípulo de Bohr, Werner Heisenberg, en 1927 propuso el Principio de
incertidumbre, el cual establece que :
“DADO QUE EL ELECTRÓN PRESENTA DUALIDAD DE COMPORTAMIENTO (PARTÍCULA Y ONDA ), ES IMPOSIBLE
DETERMINAR CON EXACTITUD Y EN FORMA SIMULTÁNEA LA POSICIÓN Y VELOCIDAD DE UN ELECTRÓN.”
Por lo anterior, sólo se puede determinar con alto grado de probabilidad el lugar donde un
electrón se puede encontrar, a este espacio se le llama orbital, o reempe (región espacio
energética de mayor probabilidad estadística).
Así también, Schrödinger, dedujo que sólo dos electrones podrían coexistir en un mismo
orbital.
La configuración electrónica.
Se llama configuración electrónica a la distribución de los electrones de un átomo en sus
diferentes niveles, subniveles y orbitales energéticos, de forma que la distribución sea la más
estable, es decir la de menor energía. En un átomo en estado basal, los electrones se
encuentran distribuidos en los niveles, subniveles y orbitales de menor energía.
Para hacer la colocación de cada electrón se siguen algunos principios. Uno de ellos es el
Principio de incertidumbre de Heisenberg, ya comentado anteriormente.
Otro principio es el principio de exclusión de Pauli, quien en 1925 determino que cada
electrón de un átomo debe tener sus cuatro números cuánticos diferentes a cualquier otro
electrón del mismo átomo.
Así también, el Principio de edificación progresiva o Principio de Aufbau, indica que los
electrones deben de acomodarse primero en los orbitales de menor energía y para ello se sigue
la siguiente figura, llamada Regla de las diagonales.
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1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d 6f
7s 7p 7d
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El Principio de máxima multiplicidad o Regla de Hud indica que los electrones entran de uno
en uno a los orbitales de la misma energía. Cuando estos orbitales contienen ya un electrón
cada uno todos con el mismo espín, entonces pueden empezar a saturarse con otros
electrones, formando el par correspondiente.
Otra forma de mostrar la distribución de los electrones de un elemento, es utilizando la
configuración Kernel (centro), para su desarrollo se utilizan los electrones de cada gas noble
anterior más cercano y a partir de ahí se sigue la secuencia.
Cuando se dibuja el diagrama energético cumpliendo con las reglas y principios anteriores, el
último electrón que se coloca se llama electrón diferencial. Este electrón es el que le otorga al
átomo las propiedades físicas y químicas que lo distinguen de los átomos de otros elementos.
EJERCICIOS DE RETROALIMENTACIÓN. BLOQUE III
ACTIVIDAD 1. Completa el siguiente cuadro.
LEYES PONDERALES.
CIENTÍFICO NOMBRE DE LA LEY ENUNCIADO.
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GENERAL.
ACTIVIDAD 2. Escribe a que ley hace referencia en cada caso.
Caso presentado. Ley
Una molécula de agua siempre está formada
por dos átomos de hidrógeno y uno de
oxígeno.
El agua oxigenada contiene dos átomos de
hidrógeno y dos átomos de oxígeno. (H2 O2)
Un pedazo de madera se quema y se
transforma en cenizas y humo.
El amoniaco se combina en una relación
constante de de un átomo de nitrógeno y tres
de hidrógeno (NH3)
Actividad 3. Indica si el enunciado es falso o verdadero.
ENUNCIADO FALSO VERDADERO
El átomo es divisible.
El electrón, el protón y el neutrón son partículas subatómicas.
El protón se encuentra en el núcleo del átomo
El electrón tiene carga eléctrica negativa.
El neutrón carece de forma.
El número de electrones es igual a l número de protones.
Los protones y los neutrones también se llaman nucleones.
Los protones y los neutrones se encuentran ene. Núcleo del átomo.
Los electrones giran alrededor del núcleo atómico.
Los protones y los neutrones determinan la masa del átomo.
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GENERAL.
El electrón determina la capacidad de combinarse (reactividad) de
un átomo.
Existen otras subpartículas atómicas además del protón, neutrón y
el electrón.
ACTIVIDAD 4.
Escribe en el cuadro siguiente las principales características de las tres partículas subatómicas:
Partículas Masa Tipo de carga Lugar en el Científico que
subatómicas eléctrica átomo lo descubrió
Electrón
Protón
Neutrón
ACTIVIDAD 5. Escribe en los espacios el nombre del científico a que se hace referencia en
cada oración.
El descubrimiento de los rayos catódicos por parte de _________________ fue de vital
importancia, ya que a partir de él se descubrieron las partículas subatómicas.
El estadounidense ______________obtuvo la primera medida exacta de la carga del electrón.
También, _______________pudo a partir de sus experimentos, descubrir los protones. Los
neutrones fueron descubiertos por _______________.
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GENERAL.
ACTIVIDAD 6. Representa el símbolo nuclear para:
Isótopo estroncio-90 Isótopo yodo-128
Isótopo cobalto-60 Isótopo carbono-14
ACTIVIDAD 7. Completa la tabla indicando los datos que se te piden para elemento.
Elemento Símbolo Z A No. de No. de No. de Total de
electrones protones neutrones subpartículas
Sodio
Calcio
Aluminio
Carbono
Nitrógeno
Oxigeno
Flúor
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52. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
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Neón
Fierro
Cobre
ACTIVIDAD 8. Completa la siguiente tabla..
Especie Z A Protones Electrones Neutrones Total de
atómica subpartículas.
I 53 74
Mg+2 24 12
As 18 22
Sn+4 50 69
Ni 59 31
S-2 16 16
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ACTIVIDAD 9.
Indica el número de neutrones, protones y electrones de cada una de las siguientes especies
atómicas.
Especie atómica e- p+ no Especie atómica e- p+ no Especie e- p+ no
atómica
40 Ca 42 S 60 Co
20 16 27
24 Mg+2 58 Fe+3 31 P-3
12 26 15
ACTIVIDAD 10. Calcula la masa atómica de los siguientes elementos considerando los
isótopos que lo forman. Utiliza la fórmula siguiente:
Masa atómica promedio = (A1 x %1) + ( A2 x %2)
100
a. Silicio, si 92.21 % de sus átomos tienen una masa de 28 u.m.a., 4.7 % de 29
u.m.a y 3.09 % de 30 u.m.a.
b. Cloro, si el 75.4 % de sus átomos tiene una masa de 35 y el 24.6 % tiene una
masa 37 u.m.a.
c. Del plomo, si un 1.48 % tiene una masa de 204, el 23.6 % una masa de 206, el
22.6 % una masa de 207 y 52.3 % una masa de 208.
d. El uranio, si el 0.01 % tiene una masa de 234, el 0.72 % una masa de 235 y el
99.27 % una masa de 238.
e. Del argón cuyos isótopos tienen las masas de 35.968, 37.963 y 39.962, con una
abundancia respectivamente de 0.337%, 0.063 % y 99.6%.
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54. APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO
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ACTIVIDAD 11. Determina como falso o verdadero las siguientes afirmaciones.
Enunciado F V
El átomo tiene un núcleo positivo eléctricamente..
Rutherford descubrió la existencia del núcleo.
Geiger fue un ayudante de Bohr.
Los cuantos fueron propuestos por Rutherford
Boro aportó el concepto de órbitas elípticas.
El modelo de Rutherford se parece aun modelo planetario.
El modelo atómico más actual es el de Bohr.
En la ciencia los logros se deben a una sola persona.
En la ecuación de Sommerfeld se trabajan los tres primeros números cuánticos.
El número cuántico spin esta presente en la ecuación de Dirac-Jordan, pero no en
la Rutherford..
Nies Bohr propuso el término de órbita.
ACTIVIDAD 12. Indica a que número cuántico ( n, l, m, ms ) hace referencia cada enunciado.
Enunciado Número cuántico
(n, l, m, ms)
Describe el giro del electrón.
Puede adquirir valores de -3 a +3
Indica lo subniveles.
Es el que designa los niveles principales de energía.
Fue una aportación de Bohr.
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