Programa QUIMICA

1-Estructura Atómica

2-Tabla periódica, características.

3-Propiedades de los elementos químicos.

4-Uniones químicas: iónicas, covalentes y metálicas. Naturaleza del enlace químico como

resultado de las interacciones entre átomos, moléculas o iones.

5-Compuestos químicos: óxidos ácidos y básicos, hidruros metálicos y no metálicos,

hidróxidos, ácidos y sales.

6-Reacciones químicas, reconocimiento e interpretación.

7-La química, la sociedad y la tecnología.  Interacciones a lo largo de la historia y sus

consecuencias en distintos ámbitos de la actividad humana.

1- Estructura del átomoEn el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón.Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.- La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón.Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones. La suma del número de protones y el número de neutrones de un átomo recibe el nombre de número másico y se representa con la letra A. Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones.Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su número másico.Para representar un isótopo, hay que indicar el número másico (A) propio del isótopo y el número atómico (Z), colocados como índice y subíndice, respectivamente, a la izquierda del símbolo del elemento.

Electrón: carga + Protón: carga –

Neutrón: sin carga

2- Tabla periódica, características

- Información física. Se refiere a: punto de ebullición, punto de fusión, densidad, estado de la materia, conductividad térmica y eléctrica, estructura cristalina, calor de vaporización, etc.- Información química. Esta referida a : nombre y símbolo del elemento, radio y numero atómico, masa y peso atómico, valencias, estructura electrónica, afinidad electrónica, electronegatividad, carácter metálico, isótopos radiactivos, configuración electrónica, etc.

Los renglones de la tabla periódica se llaman períodos, pues de su longitud depende la periodicidad con que se repiten las propiedades similares según la ley periódica.Las columnas de la tabla se conocen como grupos o familias y contienen como ya lo hemos dicho, a los elementos que tienen propiedades similares y, desde el punto de vista de la teoría, configuraciones electrónicas externas iguales.Los ocho grupos de elementos representativos tradicionalmente se han numerado con números romanos del I al VIII y con el subíndice a, la razón de esto es histórica, pues en la tabla corta los elementos representativos se mezclaban con los de transición, a los que se les asignaba el subíndice b. Los dos primeros grupos de elementos representativos se conocen como bloque s (Figura 12), debido a que su configuración electrónica del estado fundamental termina en un orbital s. El primer grupo está conformado por una serie de elementos metálicos (a excepción del Hidrógeno) y se denomina grupo de los metales alcalinos. El segundo grupo es el de los metales alcalino térreos. 

 Figura 12. Los bloques de la tabla periódica.

 Los grupos representativos del III al VIII integran el bloque p, dado que su configuración electrónica más externa es de orbitales p. Algunos de estos grupos tienen un nombre distintivo, particularmente el grupo VII que se conoce como familia de los halógenos (de las palabras del griego que significan generador de sales) y el grupo VIII conocido como familia de los gases nobles. Un nombre de uso menos común es el del grupo seis al que algunos llaman de loscalcógenos (de las palabras en griego que significan generador de minerales calcáreos). Los metales de transición forman el bloque d, debido a que lo que los diferencia es el número de electrones en sus orbitales d externos. En el caso de los metales de transición interna esta distinción se da a través de los orbitales f, por lo que forman el bloque f. Algunos autores distinguen entre los dos renglones de transición interna llamándole al primero de los lantánidos o tierras raras y al segundo de los actínidos.

 Los elementos  con  número  atómico  mayor a 92, han sido preparados artificialmente y se les conoce como elementostransuránidos por encontrarse en la tabla periódica después del Uranio.

3- Propiedades de los elementos químicos : Una propiedad química es cualquier propiedad en que la materia cambia de composición.1 Cuando se enfrenta una sustancia química a distintos reactivos o condiciones experimentales puede o no reaccionar con ellos. Las propiedades químicas se determinan por ensayos químicos y están relacionadas con la reactividad de las sustancias químicas. Si no experimentan reacciones de descomposición, son elementos químicos y si lo hacen son compuestos químicos.

Metales: Cuerpos simples; dúctiles; tenaces; opacos; sólidos a temperatura ordinaria (excepto el Hg); conductores de calor y electricidad; brillantes; fusibles; densos; duros (excepto K y Na) y cristalinos; punto de fusión alto. 

Elementos Metálicos:

Son elementos químicos con altos puntos de fusión y de ebullición; son indispensables y los podemos encontrar en todas partes y se caracteriza por ser buenos conductores del calor y la electricidad, poseer alta densidad, y ser sólidos a temperaturas normales (excepto el mercurio y el galio); sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolución.Propiedades Físicas:Los metales poseen ciertas propiedades físicas características: La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro (Au) amarillo. En otros metales aparece más de un color, y este fenómeno se denomina policroísmo. Otras propiedades serían:

Brillo: reflejan la luz que incide en su superficie. Dureza: la superficie de los metales oponen resistencia e dejarse rayar por objetos agudos. Tenacidad: los elementos presentan mayor o menor resistencia a romperse cuando ejercen sobre ellos

una presión. Ductibilidad: los metales son fácilmente estirados en hilos finos (alambres), sin romperse. Maleabilidad: ciertos metales, tales como el oro, la plata y el cobre, presentan la propiedad de ser reducidos

a delgadas láminas, sin romperse. Conductividad Calórica: los metales absorben y conducen la energía calórica. Conductividad Eléctrica: los metales permiten el paso de la corriente eléctrica a través de su masa. Densidad: la inmensa mayoría de los metales presentan altas densidades. Fusibilidad: la inmensa mayoría de los metales presentan elevadísimos puntos de fusión, en mayor o menor

medida para ser fundidos.Propiedades químicas:

Reaccionan con los ácidos para formar sales. Forman iones electropositivos o cationes. Reaccionan con el oxigeno para formar óxidos básicos.

No Metales: No tienen lustre, son de diversos colores, son frágiles, algunos son duros y otros blandos, son malos conductores de electricidad y calor. 

Propiedades de los No metales:

No tienen ilustre; diversos colores. Los sólidos suelen ser quebradizos; algunos duros y otros blandos. Malos conductores del calor y la electricidad al compararlos con los metales. La mayor parte de los óxidos no metálicos son sustancias moleculares que forman soluciones ácidas Tienden a formar aniones (iones negativos) u oxianiones en solución acuosa. Usualmente son menos densos que los metales. No brillan

Metaloides o Metales de Transicion: Duros, punto de fusíón y ebullición altos, buenos conductores de calor y electricidad, se oxidan con mucha facilidad, pueden formar aleaciones entre ellos, en general son buenos catalizadores, son sólidos a temperatura ambiente 

Gases Nobles: Tienen propiedades similares, son monoatómicos, inodoros, incoloros, tienen una reactividad química muy baja, punto de fusión y de ebullición próximos a los 10º C, son líquidos a poca temperatura 

Propiedades de los elementos y compuestos químicos

Número atómico- Masa atómica – Electronegatividad de Pauling – Densidad   - Punto de fusión – Punto de ebullición – Radio de Vanderwaals – Radio

iónico – Isótopos – Corteza electrónica – Energía de la primera ionización – Energía de la segunda ionización – Potencial estándard

Número atómico

El número atómico indica el número de protones en la cortaza de un átomo. El número atómico es un concepto importante de la química y de la mecánica cuántica.El elemento y el lugar que éste ocupa en la tabla periódica derivan de este concepto. Cuando un átomo es generalmente eléctricamente neutro, el número atómico será igual al número de electrones del átomo que se pueden encontrar alrededor de la corteza. Estos electrones determinan principalmente el comportamiento químico de un átomo. Los átomos que tienen carga eléctrica se llaman iones. Los iones pueden tener un número de electrones más grande (cargados negativamente) o más pequeño (cargados positivamente) que el número atómico.

Masa atómica

El nombre indica la masa atómica de un átomo, expresada en unidades de masa atómica (umas). Cada isótopo de un elemento químico puede variar en masa. La masa atómica de un isótopo indica el número de neutrones que están presentes en la corteza de los átomos. La masa atómica indica el número partículas en la corteza de un átomo; esto quiere decir los protones y los neutrones. La masa atómica total de un elemento es una media ponderada de las unidades de masa de sus isótopos. La abundancia relativa de los isótopos en la naturaleza es un factor importante en la determinación de la masa atómica total de un elemento.

Electronegatividad de Pauling

La electronegatividad mide la tendencia de un átomo para atraer la nube electrónica hacia sí durante el enlace con otro átomo.La escala de Pauling es un método ampliamente usado para ordenar los elementos químicos de acuerdo con su electro negatividad. El premio Nobel Linus Pauling desarrolló esta escala en 1932.Los valores de electronegatividad no están calculados, ni basados en formulas matemáticas ni medidas. Es más que nada un rango pragmático.Pauling le dio un valor de 4,0 al elemento con la electronegatividad más alta posible, el flúor. Al francio, el elemento con la electronegatividad más baja posible, se le dio un valor de 0,7. A todos los elementos restantes se les dio un

valor entre estos dos extremos.

Densidad

La densidad de un elemento indica el número de unidades de masa del alemento que están presentes en cierto volumen de un medio. Tradicionalmente la densidad se expresa a través de la letra griega “ro” (escrita r). Dentro del sistema internacional de unidades (SI) la densidad se expresa en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La densidad de un elemento se expresa normalmente de forma gráfica con temperaturas y presiones del aire, porque ambas propiedades influyen en la densidad.

Punto de fusión

El punto de fusión de un elemento o compuesto es la temperatura a la cual la forma sólida del elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma líquida. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera.Por ejemplo: el punto de fusión del agua es de 0oC, o 273 K.

Punto de ebullición 

El punto de ebullición de un elemento o compuesto significa la temperatura a la cualla forma líquida de un elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma gaseosa. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera.Por ejemplo: el punto de ebullición del agua es de 100oC, o 373 K.En el punto de ebullición la presión de un elemento o compuesto es de 1 atmósfera.

Radio de Vanderwaals

Incluso si dos átomos cercanos no se unen, se atraerán entre sí. Este fenómeno es conocido como fuerza de Vanderwaals.Las fuerzas de Vanderwaals provocan una fuerza entre los dos átomos. Esta fuerza es más grande cuanto más cerca estén los átomos el uno del otro. Sin embargo, cuando los dos átomos se acercan demasiado actuará una fuerza de repulsión, como consecuencia de la repulsión entre las cargas negativas de los electrones de ambos átomos. Como resultado, se mantendrá una cierta distancia entre los dos átomos, que se conoce normalmente como el radio de Vanderwaals.A través de la comparación de los radios de Vanderwaals de diferentes pares de átomos, se ha desarrollado un sistema de radios de Vanderwaals, a través del cual podemos predecir el radio de Vanderwaals entre dos átomos, mediante una simple suma.

Radio iónico

Es el radio que tiene un ión en un cristal iónico, donde los iones están empaquetados juntos hasta el punto que sus orbitales atómicos más externos están en contacto unos con otros. Un orbital es el área alrededor de un átomo donde, de acuerdo con la probabilidad de encontrar un electrón es máxima.

Isótopos

El número atómico no determina el número de neutrones en una corteza atómica. Como resultado, el número de neutrones en un átomo puede variar. Como resultado, los átomos que tienen el mismo número atómico pueden diferir en su masa atómica. Átomos del mismo elemento que difieren en su masa atómica se llaman isótopos (isotopos). Principalmente con los átomos más pesados que tienen un mayor número, el número de neutrones en la corteza puede sobrepasar al número de protones.Isótopos del mismo elemento se encuentran a menudo en la naturaleza alternativamente o mezclados.

Un ejemplo: el cloro tiene un número atómico de 17, lo que básicamente significa que todos los átomos de cloro contienen 17 protones en su corteza. Existen dos isótopos. Tres cuartas partes de los átomos de cloro que se encuentran en la naturaleza contienen 18 neutrones y un cuarto contienen 20 neutrones. Los números atómicos de estos isótopos son: 17 + 18 = 35 y 17 + 20 = 37. Los isótopos se escriben como sigue: 35Cl y 37Cl.Cuando los isótopos se denotan de esta manera el número de protones y neutrones no tienen que ser mencionado por separado, porque el símbolo del cloro en la tabla periódica (Cl) está colocado en la posición número 17. Esto ya indica el número de protones, de forma que siempre se puede calcular el número de electrones fácilmente por medio del

número másico.

Existe un gran número de isótopos que no son estables. Se desintegrarán por procesos de decaimiento radiactivo. Los isótopos que son radiactivos se llaman radioisótopos.Corteza electrónica

La configuración electrónica de un átomo es una descripción de la distribución de los electrones en círculos alrededor de la corteza. Estos círculos no son exactamente esféricos; tienen una forma sinuosa. Para cada círculo la probabilidad de que un electrón se encuentre en un determinado lugar se describe por una fórmula matemática. Cada uno de los círculos tiene un cierto nivel de energía, comparado con la corteza. Comúnmente los niveles de energía de los electrones son mayores cuando están más alejados de la corteza, pero debido a sus cargas, los electrones también pueden influir en los niveles de energía de los otros electrones. Normalmente los círculos del medio se llenan primero, pero puede haber excepciones debido a las repulsiones. Los círculos se dividen en capas y subcapas, que se pueden numerar por cantidades.

Energía de la primera ionización

La energía de ionización es la energía que se requiere para hacer que un átomo libre o una molécula pierdan un electrón en el vacío. En otras palabras; la energía de ionización es una medida de la fuerza con la que un electrón se enlaza con otras moléculas. Esto involucra solamente a los electrones del círculo externo.

Energía de la segunda ionización

Aparte de la energía de la primera ionización, que indica la dificultad de arrancar el primer electrón de un átomo, también existe la medida de energía par ala segunda ionización. Esta energía de la segunda ionización indica el grado de dificultad para arrancar el segundo átomo.

También existe la energía de la tercera ionización, y a veces incluso la de la cuarta y quinta ionizaciones.

Potencial estándar

El potencial estándar es el potencial de una reacción redox, cuando está en equilibrio, con respecto al cero. Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción de oxidación. Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción de reducción. El potencial estándar de los electrones se expresa en voltios (V), mediante el símbolo V0.

4- Uniones quimicas: forman moleculas En la naturaleza los átomos no se presentan sueltos, salvo los gases nobles, si no que se encuentran unidos a otros porque esa situación de unión es mas estable y se consigue la estabilidad con la formación del octeto que son 8 electrones en la ultima capa al igual q ocurre en los gases nobles.

La fuerza q mantiene unidos a los átomos y que es de naturaleza electrostática se llama enlace químico.

Iónicas: entre metales y no metales: TRASNFERENCIA de electrones (uno gana y otro pierde)Covalentes: entre no metales COMPARTICION de electrones ( ambos ganan)Metálicas: entre metales NADIE LOS QUIERE a los electrones MAR DE ELECTRONES (pierden electrones)

Naturaleza del enlace químico como resultado de las interacciones entre átomos, moléculas o iones.

uando se acercan dos atomos mutuamente, se ejercen varias fuerzas entre ellos. Algunas de estas fuerzas tratan de mantener a los atomos unidos, otras tienden a separarlos. Én la mayoria de los atomos, a excepcion de los gases nobles,las fuerzas atractivas son superiores a las repulsivas y los atomos se acercan o no para formar un enlace. Son principalmente de tres clases: Ionico Covalente Coordinado 

La tendencia relativa de un atomo a enlzarse se expresa por medio del termino electronegatividad, uno de los usos de la escala de electronegatividad es el de predecir el tipo de enlace formado entre aotmos, ademas de ayudar a predecir con que atomo tendra mas atraccion.

Iónico: Cuando la diferencia de electronegatividad entre los dos átomos es muy grande (se encuentran en los extremos de la tabla periódica). Covalente: Cuando cada uno de los átomos aporta un electrón, los orbitales de las capas de valencia se combinan. Metálicas: Entre dos metales.

Las UNIONES IONICAS son las que se dan entre metales y no metales debido a la diferencia de elctronegatividad superior a 1,7. La particularidad de esta union es que el metal cede los electrones necesarios al No Metal para que ambos lleguen al octeto.ej: cualquier oxido basico, sales , etc. 

Las UNIONES COVALENTES se dan entre No metales (la diferencia de electronegatividad es menor a 1,7)En este enlace lo que se hace es compartir los electrones (no cederlos completamente). Las uniones covalentes pueden ser polares, no polares y dativas (te recomiendo que leas al respecto).Agua, compuestos organicos, etc. 

Las UNIONES METALICAS se dan entre Metales, y lo que sucede es que todos los nucleos (de los atomos metalicos que intervienen) se acomodan en el centro y todos sus electrones forman una nube que rodean a este centro positivo.... Esto es lo que permite la conductividad electrica y calorifica de los metales... y tambien su brillo carateristicos.ej: las aleaciones.