Conceptos Basicos

ION: Átomo con carga eléctrica que se forma por la ganancia ó pérdida de electrones. Se clasifica en dos tipos: catión y anión.

CATION: ion con carga positiva. Se forma por la pérdida de electrones en átomos metálicos.

ANION: ion con carga negativa. Se forma por la ganancia de electrones en átomos no metálicos.

COMPUESTO: Es una sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones definidas. Los compuestos sólo se pueden separar en sus componentes puros (elementos) por medios químicos.

 ISÓTOPO: Son átomos que tienen el mismo número de protones pero difieren en su número de neutrones, por lo tanto estos elementos difieren en su número de masa. Los diferentes elementos de los isótopos  no son estables y se presentan en la naturaleza en la misma proporción. Ejemplo:

  

1H1 Hidrogeno ligero o normal   1H2 Hidrogeno pesado o deuterio          1H3 Hidrogeno radiactivo o tritio

8O16                                          8O17                                          8O18

SOLUCIÓN: Mezcla homogénea formada por un disolvente y un soluto.

 MATERIA: Materia es cualquier cosa que ocupa un espacio y que tiene masa.

 LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MATERIA: El contenido de materia en el universo siempre permanece constante.

ENERGÍA: Capacidad de realizar trabajo.

TIPOS DE ENERGÍA: Algunas manifestaciones energéticas comunes son: energía mecánica, energía Solar, energía química, energía eléctrica, energía hidráulica, energía calorífica, energía luminosa, energía nuclear, energía eólica, energía geotérmica.

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: La energía puede ser convertida de una forma a otra, pero no se puede crear o destruir. En otras palabras, la energía total del universo es constante.

 ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA  MATERIA: La materia de acuerdo a  su propiedades físicas se clasifica en tres estados de agregación; fase sólida, liquida y gaseosa;  los nuevos estados son el plasma y condensado de Bose-Einstein.

 Fase  sólida. Fase que ocupa un volumen fijo y tiene una forma definida, la movilidad de las partículas es nula y la fuerza de cohesión entre ellas es muy alta.

 Fase liquida. Esta fase ocupa un volumen dado por la forma del recipiente, la movilidad y su cohesión de las partículas es intermedia.

Fase gaseosa. Fase que no tiene, ni forma, ni volumen definido, tiende a ocupar el volumen del recipiente en el que se encuentra  confinado y sus partículas tienen una gran energía cinética, presentan  movimientos desordenados y la fuerza de cohesión es muy baja.

Plasma. Cuando un gas se calienta a temperaturas cercanas a los 10000 grados, la energía cinética de las moléculas aumenta lo suficiente para que al vibrar y chocar, las moléculas se rompan en átomos. A temperaturas más altas, los electrones se ionizan de los átomos y la sustancia se convierte en una mezcla de electrones e iones positivos: un plasma altamente ionizado. Podemos considerar al plasma como un gas que se ha calentado a temperatura elevada que sus átomos  y moléculas se convierten en iones. La concentración de partículas negativas y positivas es casi idéntica, por lo que es eléctricamente neutro y buen conductor de la corriente eléctrica.

Condensado de Bose -Einstein. Gas que se ha enfriado  a una temperatura próxima al cero absoluto. Los átomos pierden energía, se frenan y se unen para dar origen  a un superátomo insólito.

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

Métodos de separación de mezclas

  DECANTACIÓN. Es utilizado para separar un sólido de grano grueso de un líquido, consiste en vaciar el líquido después de que se ha sedimentado el sólido. Este método también se aplica en la separación de  dos líquidos no miscibles y de diferentes densidades.

 FILTRACIÓN. Permite separar un sólido de grano relativamente fino de un líquido empleando un medio poroso de filtración o membrana que deja pasar el líquido pero retiene el sólido, los filtros más comunes son el papel, fibras de asbesto, fibras vegetales, redes metálicas y tierras raras.

  CENTRIFUGACIÓN. Método que permite separar un sólido insoluble de grano muy fino y de difícil sedimentación de un líquido. Se incrementa la temperatura del líquido en la centrífuga; por medio de translación acelerado se incrementa la fuerza  gravitacional provocando  la sedimentación del sólido  o de las partículas de mayor densidad.

  DESTILACIÓN. Método que permite separar mezclas de líquidos miscibles aprovechando sus diferentes puntos de ebullición, también permite separar componentes volátiles o solubles en agua u otros disolventes, incluye una serie de evaporación  y condensación sucesivas.

  CRISTALIZACIÓN. Consiste en provocar la separación de un sólido que se encuentra en solución, finalmente el sólido queda como cristal, el proceso involucra cambio de temperatura, agitación, eliminación del solvente, etc.

  EVAPORACIÓN. Por este método se puede separar rápidamente un sólido disuelto en un líquido, se incrementa  la temperatura del líquido hasta el punto de ebullición, con lo cual se evapora y el sólido queda en forma de polvo seco.

  SUBLIMACIÓN. Es el paso  de un sólido  al gaseoso sin pasar por el estado líquido, por una alta temperatura.

  SOLIDIFICACIÓN. Este  cambio requiere y se presenta  cuando un líquido pasa al estado sólido.

  CONDENSACIÓN. Es el paso del  estado gaseoso al estado líquido, supone la disminución de la temperatura.

  LICUEFACCIÓN. Es el paso del estrado gaseoso al estado líquido se logra disminuyendo la temperatura. y aumentando la presión.

               Su =  Sublimación

Sur = Sublimación regresiva

S =Solidificación

               F= Fusión

               E= Evaporación

               C=Condensación

               L= Licuefacción

Estructura atómica de la materia y teoría cuántica

El átomo está conformado por tres partículas. Neutrones,  protones y electrones, el protón deriva de la palabra griega protos que significa primera que, el protón es la primera aparecida ó electrón positivo.

El protón pesa aproximadamente una uma (unidad de masa atómica) 1836 veces más pesada que el electrón. Sufre pequeños desplazamientos con relación al centro del átomo y puede ser expulsado  del sistema  al que pertenece en forma violenta para ya libre convertirse en partícula alfa. El protón tiene una energía potencial alta; cuando el núcleo es grande y es poco estable se da lugar  las fisiones espontáneas, pero puede ser separada del átomo al bombardear el núcleo con neutrones.

El neutrón pesa poco menos que el neutrón, carece de carga. La desintegración depende del número de protones y número de neutrones que hay a en el núcleo. La relación de protones y neutrones  en los elementos oxígeno, helio, nitrógeno, hasta el calcio es igual a 1.

El electrón. Es una partícula ligera a comparación del protón, tiene una carga negativa y gira  alrededor del núcleo presentando un movimiento de rotación llamado spin.

Cuando un fotón choca con un electrón, le cede su energía, la absorbe alejándolo del núcleo o fuera del sistema, si queda dentro del sistema se deshace de su sobrecarga en forma de fotón irradiando energía, volviéndose a un nivel anterior. A este fenómeno se llama activación del átomo.

Partícula	Carga eléctrica		g	u.m.a.	Localización del átomo	símbolo
	Coulomb
Electrón	1.6x10-19	-1	9.1x10-28	0.00055	Gira alrededor del núcleo	e-
Protón	1.6x10-19	+1	1.67x10-24	1.00727	En el núcleo	p+
Neutrón	0	0	1.68x10-24	1.00866	En el núcleo	N0

CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTÍCULAS SUBATÓMICAS

NÚMERO ATÓMICO (Z).- Es el número de protones que hay en el núcleo atómico. Determina la identidad del átomo.

Z = p                Donde:  Z = número atómico    p = número de protones

NÚMERO DE MASA (A).- Es el número de protones y neutrones que hay en el núcleo atómico. Se calcula a partir del peso atómico del elemento.

A = p + n                     Donde:   A = número de masa           p = número de protones             n = número de neutrones

MASA ATÓMICA.- Es la suma porcentual de la masa de los isótopos de una muestra de átomos del mismo elemento, su unidad es la u.m.a.  (unidad de masa atómica)  La masa del isótopo  de carbono 12  es de 12 u.m.a y las masas se expresan con relación a ésta y se miden en u.m.a.

MODELOS ATÓMICOS

Para elaborar esta teoría atómica, Dalton considero la propiedad general de la materia: la masa. Es decir, el átomo está caracterizado por su masa. La teoría de Dalton ha pasado por varias modificaciones y algunos postulados han sido descartados. Sin embargo aún representa la piedra angular de la química moderna.

Postulados de la teoría atómica de Dalton:

§  Toda la materia se compone de partículas diminutas, llamadas átomos que son indestructibles e indivisibles.

§  Todos los átomos del mismo elemento son iguales en tamaño y masa, y los átomos de diferentes elementos presentan tamaño y masa distintos.

§  Los compuestos químicos se forman por la unión de dos o más átomos de diferentes elementos.

§  Los átomos se combinan en relaciones numéricas simples bien definidas (ley de las proporciones definidas).

Los átomos de dos elementos pueden combinarse en diferentes relaciones.

Modelo atómico de Thomson.- J.J. Thomson sometió a la acción de un campo magnético rayos catódicos, logrando establecer la relación entre la carga y la masa del electrón. Por lo que este científico es considerado como el descubridor del electrón como partícula. Propuso un modelo en el que determina que el átomo está constituido de electrones y protones; en el cual la carga positiva semejaba un "Budín de pasas", la cual contenía distribuidas sus respectivas cargas negativas. Además, de que todos los átomos son neutros ya que tienen la misma cantidad de electrones y protones.

Modelo atómico de Rutherford.- En 1899 Rutherford demostró que las sustancias radiactivas producen tres tipos de emanaciones a las que llamó rayos alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Con base en sus observaciones, Rutherford propuso un modelo en el que el átomo tenía una parte central ó núcleo con carga eléctrica positiva y en el que se concentraba toda la masa atómica; estableció además que, los electrones giraban alrededor de ese núcleo a distancias variables, y que describían órbitas concéntricas, semejando a un pequeño sistema solar.

Modelo atómico de Niels Bohr.- Bohr estableció que los electrones giraban alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares (niveles de energía) que se encontraban a diferentes distancias del mismo. Designó al nivel más próximo al núcleo como "K" ó 1; al segundo "L" ó 2 y así sucesivamente hasta llegar al nivel "Q" ó 7.

Postuló además, que cuando un electrón se desplaza en su órbita no emite radiaciones, por lo que su energía no disminuye, y no es atraído por el núcleo. Pero que si en un proceso cualquiera, se le suministra energía en forma de luz y electricidad, el electrón la absorbe en cantidad suficiente y brinca a otra órbita de mayor energía. En tales condiciones se dice que el electrón está excitado. Cuando el electrón regresa a su nivel energético, emite en forma de energía luminosa (fotón), la energía que recibió.

Modelo atómico actual.- El modelo actual de los átomos fue desarrollado por E. Schrödinger, en el que se describe el comportamiento del electrón en función de sus características ondulatorias. La teoría moderna supone que el núcleo del átomo está rodeado por una nube tenue de electrones que retiene el concepto de niveles estacionarios de energía, pero a diferencia del modelo de Bohr, no le atribuye al electrón trayectorias definidas, sino que describe su localización en términos de probabilidad. De acuerdo con Schrödinger, la posición probable de un electrón está determinada por cuatro parámetros llamados cuánticos, los cuales tienen valores dependientes entre sí.

Números cuánticos

Los números cuánticos son el resultado de la ecuación de Schrődinger, y la tabulación indica la zona probable donde el electrón puede localizarse.

Número cuántico	Símbolo
Número cuántico principal	n
Número cuántico secundario, azimutal o de forma	l
Número cuántico magnético o de orientación	m
Número cuántico spín (de giro)	s

SIGNIFICADO Y VALORES DE NÚMEROS CUÁNTICOS

Número cuántico principal.- Indica el nivel energético donde está el electrón,  es un valor entero y positivo del 1 al 7. Es la distancia que existe entre el electrón y el núcleo e indica el tamaño del orbital (nube electrónica).

 Número cuántico secundario, azimutal o de forma.- Describe la zona de probabilidad donde se puede encontrar el electrón (orbital), adquiere valores desde cero hasta n-1. En cada nivel hay un número de subniveles de energía igual al nivel correspondiente. El número cuántico secundario determina  la energía asociada con el movimiento del electrón alrededor del núcleo; por lo tanto el valor de l indica el tipo de subnivel en el cual se localiza un electrón y se relaciona con la forma de la nube electrónica.

 Número cuántico magnético.- Representa la orientación espacial de los orbítales contenidos en los subniveles energéticos, cuando están sometidos a un campo magnético. Los subniveles energéticos están formado por orbítales o REEMPE, que es la región del espacio energético donde hay mayor probabilidad de encontrar el electrón. El número cuántico magnético adquiere valores desde -1, pasando por el cero hasta +1.

 Número Cuántico spín.- Expresa el campo eléctrico generado por el electrón al girar sobre su propio eje , que solo puede tener dos direcciones, una en dirección de las manecillas del reloj y la otra en sentido contrario; los valores numéricamente permitidos son de +1/2 y -1/2.

TABULACIONES  DE LAS POSIBLES COMBINACIONES DE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS

n	I (0 a n-1)	m (-I a-1)
1	0	0
2	0, 1	1, 0, -1
3	0, 1, 2	2, 1, 0, -1, -2, -3
4	0, 1, 2, 3	3, 2, 1, 0, -1, -2, -3

RELACIÓN  ENTRE EL NIVEL, SUBNIVEL, ORBITAL Y NUMERO DE ELECTRONES

Nomenclatura de subniveles  energéticos según número cuántico (l)

Numero cuántico secundario  (l)	Nombre del subnivel (orbital)	n	I	Nombre del subnivel
0	s	1	0	s
1	p	2	0, 1	p
2	d	3	0, 1, 2	d
3	f	4	0, 1, 2, 3	f

Número máximo de electrones por subnivel.

Numero cuántico secundario l	Número máximo de electrones 2(2l +1)
0	2(2*0+1)	2
1	2(2*1+1)	6
2	2(2*2+1)	10
3	2(2*3+1)	14

Número de electrones por nivel.- Usando la ley de Rydberg, la expresión es: 2n2

2(1)2=2                                   2(2)2=8                                   2(3)2=18                          2(4)2=32

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

Se denomina configuración electrónica a la especificación de los subniveles ocupados y su número de ocupación para cada elemento. Consiste en la distribución de los electrones  en los orbítales del átomo t se desarrolla con la regla de Moeller.

Ejemplo:  12C6   1s2  2s2  2p2

56Fe26  1s2  2s2  2p6  3s2  3p6  4s2  3d6