quimica libro mexico

7/23/2019 Quimica Libro Mexico

http://slidepdf.com/reader/full/quimica-libro-mexico 1/147

U N I V E R S I D A D A U T O N O M A D E N U E V O L E O N



NOMBRE:

1 0 2 0 1 2 2 4 6 5

GRUPO: .

SEMESTRE.

T U R N O .

D O M I C I L I O -

V I E R N E S

U E V E S

QUI M CA I , PRI MER SEMESTRE

SEMESTRE: AGOSTO 92 - ENERO 93



UNI VERSI DAD AUTONOMA DE NUEVO LEON

RECTOR / DR. MANUEL SI LOS MARTI NEZ

SECRETARI O GENERAL / DR. REYES S. TAMEZ GUERRA

ESCUELA PREPARATORI A No. 8

DIRECTOR / I NG. CESAR D. MARTI NEZ ACEVEDO

I - Q. C ésa r D. Ma r t Î n e z Ace v e d o

I . Q. E me t e r i o de l a C r u z R.

I . Q. Ra f a ël V i l l a r r e a l G ua j a r d o

Q. B . P . S e rv a n do S an t o s E l i zo n d o

I . Q. J u an Ma nu el A l v a r e z T .

P r o f r . Al f r e d o Al a ni s C an t û

CÀ v'si

E O O O B M E S O E L A

E S C U E L A P R E P A R A T O R I A M 0 . 8 / U L A . N . L

G U A D A L U P E M . L . M E X I C O



PONDO

UNI VERSI TARI O

El presente mater i a l es un i nstr umento auxil i ar d i dáct i co para al umnos

preparat or i anos de l a U. A.N.L. Su conteni do ha s i do sel ecc i onado y/ o -

el aborado de acuerdo al programa aprobado por l a Com si ón Académc a del

H. Consejo Uni vers i t ar i o, en Mayo de 1983. Su edic i ón se hace con f i nes

es t r i c tamente académ cos .

Edi c i ón a cargo del Depart ament o

de E di t o r i a l

LI C. MA. ESTHELA ALCALA DI AZ

Responsable del Depart amento

Cd . G uada lupe, N. L . , J u l i o de 1992.

I N D I C E

P a g .

PRESEN TACI ON

?

PR OLOGO

9

U NI DA D i : ¿ Q ué es l a c i e n c i a ?

1 3

U NI D AD 2 : P r o p i e d a d e s y me d i c i ó n de l a ma t e -

r i a

49

UNI DA D 3 : Te o r í a at ó m c a de l a ma t e r i a . . . . . 1 03

UNI DA D 4 : P e r i o d i c i d a d q uí m c a . ' ¿ " á- 1 69

U NI DA D 5 : Un i o n e s qu í m c a s Vf

A P E ND I C E S :

273



P R E S E N T A C I O N

De sde un pr i nc ip i o l os p ropós i tos que nos an i maron a r e a l i z ar una l ab

e di tor i a l p rop i a f ue ron: p r i me ro , sat i s f acer l a nece s idad de mate r i a l e s ad

cuados a l os nuevos progr amas; segundo y como una manera de most r ar nos s ol

dar i os con l a s i tuac i ón económ ca de l e s t udi ante , vende r d i chos mate r i a l e s

un pre c io , por l o me nos , i gua l a l de su costo de producc i ón.

Consi deramos que est os propósi tos si guen si endo v i gent es ya que l as c

di ci ones a que obedecen, y l os probl emas que pret enden resol ver , f orman pa

te todaví a de nue st r o conte xto e ducat i vo actua l . As í , ade cuar l os cont e n

dos a l os programas de l nuevo plan de est udios apr obado por e l H. Conse jo

Uni versi t ar i o en Mayo de 1983, es un proceso en el que t rabaj amos y de l cu

l a to ta l i dad de los l i b ros de la pre se nte e d ic i ón son su r e su l t ado. Segui r

proporci onando, por otr a part e , a preci o mucho más baj os que los de l merca

l os l i b ros de te xto que los e s tudi ante s nece s i tan para un cur so le c t i vo s

mest ral , es por razones muy obvi as de l a econom a naci onal , una medi da que

s e j us t i f i c a po r s í s o l a .

As í , pue s , e s ta e s nue st r a l abor y pol í t i ca e di tor i a l . Espe re mos de

nuest r os al umnos y maest r os que el esf uerzo que hemos empeñado por hacer p

s i b le l a pre se nte e d i c i ón , se a vi s to y compre nd ido e n este s e nt i do.

LA DI RECC



Este t r aba j o e s una pro l ongac ión y actua l i z ac ión de la t are a qu

años at r ás nuest r a Acade m a i n i c i ara , te ndi e nte a o f r e ce r a l os es tu -

d iante s de e sta Escue la P re parat or i a un mate r i a l acce s i b le y adaptad

a l os r e que r i m e ntos de nue st r os p rogramas de estud i o .

Desde un pr i nci pi o nos propusi mos como meta l l egar a edi tar un

te x to de quí m ca -no uno ace r ca de quí m ca- con el f i n de p ropi c i ar l a

un mayor i n te ré s del a l umno por l a c i e nc i a y una par t i c i paci ón r e a l -

e n l a empre sa de l de scubr i m e nto c i e nt í f i co ; para e l l o t e ndr í amos qu

i ntr oduci r aquí gr adual mente un enf oque que perm t a al est udiant e

l l e ga r a l e s t a bl e c i m e nt o de pr i n ci p i o s a p ar t i r de l a o bs e r va c i ó n y

exper i mentaci ón dir ectas. Creemos que aún f al ta cam no que andar pa

ra l l egar a ese obj et i vo, pero, en todo caso, creemos t ambi én que es

t amos en ese camno. Afor t unadamente en nuest r a escuel a es cada vez

mayor l a preocupaci ón por generar l as condi ci ones que hagan posi bl e

un tr abaj o maduro en cada academ a or i entando a i ntr oduci r en la en

señanza un enfoque acorde al espí r i tu de la ci encia moderna.

Por ahora nos hemos contentado con recoger aquí l as exper i encia

que años de tr abaj o con mater i al es di dáct i cos adaptados a nuestr as ne

cesi dades nos han de jado. No ser í a posi bl e i ni ci ar empresas de mayo

envergadura si n antes poner a t ono nuest ros mater i al es con l os progra

mas de estudi o y con l a técni ca pedagógi ca aceptada por nuest ra act i

v i dad educat i va . Un i f or m z ar e l t r abaj o de los mae st ros , an te s que

pugnar por su tr ansfor maci ón y mej oram ento.

Agradecemos l as val i osas i ndicaci ones que l os maestr os de l a Ac

dem a de quí m ca de esta P re parator i a nos han hecho l l e gar , m smas

que hemos t rat ado de recoger en est e t rabaj o. Esperamos que tal s i tú

c i ón se r e af i rme en el f u tu ro .

LOS AUTORE



PR I MER SEMEST RE

OB J E T I V O G E NE R A L :

El al umno apl i cará l os pr i ncipios bási cos de la Quí m ca, l a estr uctura e l ec-

tr óni ca y l a capaci dad de combi naci ón de l os el ementos en la util i zación -

de la tabl a per i ódi ca.



I NTRODUCCI ON.

Las condi ci ones de vida del hombre han cambi ado más en l os do

ú l t i mos s ig l os que e n l os m l e s de años ante r i ore s . Es e n e ste —

l apso cuando el hombre ha i ntent ado comprender y contr ol ar su medi o

ambie nte a par t i r del t r aba jo c i e nt í f i co . Hoy pode mos a f i rmar que-

l a c i e nc i a , de una f orma u ot ra , e s tá p re se nte e n nue st ra v i da d ia -

r i a y que su i nf l uenci a se acent uará aún más en e l f uturo. De ahí

l a import ancia de conocer qué es la ci enci a, como se desarr ol l a l a-

act i v i dad cient í f i ca y de qué manera af ecta a l a humanidad.

E l he cho de que sol o nos l l e guen l as not i c i as de los é x i t os e n

l as invest i gac i one s c i e nt í f i cas nos puede hace r c re er que l a c i e n -

c i a e s una cosa ya hecha y muy f ác i l , que pose e re cetas i n f a l i b le s -

para al canzar e l éx it o. ¡Nada más l e j os de l a verdad

En est a Uni dad aprenderemos qué es l a ci enci a, como se l l evan-

a cabo l as invest i gac i ones c i e nt í f i cas y qué t i po de c i e nc i a es l a -

Quí m ca. Esto l o podrás l ograr no si mpl ement e l eyendo, si no pensan

do, hac i e ndo pre guntas y par t i c i pando act i vame nte e n las ac t i v i da-

des suge r i das .



O B J E T I V O S .

O BJ E T I V O G E NE R A L

A l t é r m n o d e l a U n i d a d , e l a l u mn o :

A p l i c a r á el mé t o d o c i e n t í f i c o en el e s t u d i o de l o s f e n

n o s .

OB J E T I V OS E S P EC I F I C OS

E l a l u mn o :

1. 1 . - Di s t i n gu i r á e nt r e c o no c i m e nt o c i e nt í f i c o y c o no c i m e n

e mp i r i c o .

1 . 2 . - E x pl i c a r á l o s c o n c e pt o s d e c i e n c i a y t e c n o l o g í a .

1 . 3 . - E x p l i c a r á l a r e l a c i ó n d e l a c i e n c i a y l a t e c n o l o g í a en

d e s a r r o l l o d e u n p a í s .

1 . 4 . - Di s t i n gu i r á e nt r e c i e nc i a s f o r ma l e s y f a c t u a l e s .

1 . 5 . - E n u nc i a r á l a s u b d i v i s i ó n d e l a s c i e n c i a s f o r ma l e s y f a

l e s y s u s o b j e t

i

v o s .

1 . 6. - E x pl i c a r á l as et a p a s del mé t o d o c i e nt í f i c o .

1 . 7 . - Ut i l i z a r á el mé t o d o c i e n t í f i c o en l a s o l u c i ó n d e u n p r

ma t i p o .



1 . E L C O N O C I M I E N T O E M P I R I C O - C O T I D I A N O .

C ua l q u i e r a d e n o s o t r o s , a n t e u na s i t u a c i ó n d e t e r m n a da

c e mo s u s o d e l o s c o n o c i m e n t o s q u e p o s e e mo s p a r a a f r o n t a r e s

t u a c i ó n . P o r e j e mp l o : p a r a ma n t e n e r e n c e n d i d a u n a f o g a t a c o

me n t e a g i t a mo s un c u e r p o pl a n o y r í g i d o s o b r e el l a . E s t o l o

c e mo s c on el f i n d e ma n t e n e r l a e nc e n d i d a . Nu e s t r o pr o c e de r

d e t e r m n a do po r el c o n o c i m e n t o q ue h e mo s a dq u i r i d o e n l a p r

c a; o po r i m t a c i ó n.

Gr a n pa r t e de l o s c o n o c i m e n t o s q u e p o s e e mo s l o s h e mo s

t e n i d o a t r a v é s de l a e x p e r i e n c i a o p or t r a n s m s i ó n d e g e ne r a

c i ó n . A s í , t o d os s a b e mo s qu e s i d e j a mo s a l a i n t e mp e r i e a l g

o b j e t o d e h i e r r o é s t e s e o x i d a , y h a c e mo s t o do l o p o s i b l e po

e v i t a r l o ; o b i e n , l a t r a d i c i ó n n os i n di c a qu e e n l o s me s e s dl i o y a g os t o , a b a r c a n d o s ól o c u a r e n t a dí a s , s e p r e s e n t a l o q

s e c o n o c e c o mo " c a n í c u l a " : s i e n l o s p r i me r o s d í a s de e s t e p

d o l l u e v e , e s s e g u r o q u e du r a n t e el r e s t o d e d i c h o p er í o d o 1

r á a bu n da n t e me n t e , y s u c e d er á l o c o n t r a r i o de no p r e s e n t a r s e

v i a d u r a n t e l o s p r i me r o s d í a s .

E n n u e s t r a v i d a c o t i d i a n a ha c e mo s u s o d e e s t e t i p o d e

c i m e nt o s po r se r ú t i l e s y po r t e ne r c i e r t a v a l i d ez . S i n e m

g o, é s t o s no r e s u l t a n d el t o d o e x a c t o s o a p l i c a b l e s a t o do s

c a s o s . A l o s c o n o c i m e n t o s d e e s t e t i p o s e l e s c o n o c e c o mo

i<lco¿ y cot¿cL-íano-ó .

C a d a u no d e n o s o t r o s a dq u i e r e , e n el t r a n s c u r s o de s u

d a , n u me r o s o s d a t o s e mp í r i c o s s o b r e e l mu n d o e x t e r i o r y s o b r e

u no m s mo . L os c o no c i m e nt o s c ot i d i a n os , e mp í r i c o s , s e l i m

p or r e g l a ge n e r a l , a l a c o n s t a n c i a d e l o s he c h os y a s u de s c

c i ó n.

L o a n t e r i o r s e r í a f u n c i o na l s i s ó l o p l a n t e á r a mo s el c ó m

( ma nt e n er e l f u eg o, e v i t a r l a o x i d a c i ó n d e l o s me t a l e s , p r e d

t e mp o r a d a s de l l u v i a , e t c . ) . S i n e mb a r g o , e l h o mb r e no s e h

c o n f o r ma d o c o n e s t o . S u c u r i o s i d a d , a un a da a s u i n t e l e c t o ,

h a l l e v a d o a e s t u d i a r d e u na ma n e r a p r o f u n d a y p r e c i s a t o d o

que le r odea y se ha dado cuen t a de que conoc i endo s ó l o el có

d e l a s c o s a s no l e b as t a b a pa r a c o mp r e n d e r l a s ; d e a hí q u e a l

b r e l e i n t e r e s a r a - y a ún l e s i g ue i n t e r e s a n do - e l p or q ué . C

r e s p u e s t a a es t a d ob l e i n t e r r o g a n t e - e l c ó mo y el p or q u é - s

el c on oc i m e nt o c i e nt í f i c o.

L o s h o mb r e s p r i m t i v o s po s e í a n y a n o p o c os c o n o c i m e n t o

e n f o r ma de d a t o s ú t i l e s , c o s t u mb r e , e x p e r i e n c i a s e mp í r i c a s ,

c e t a s de f a b r i c a c i ó n , e t c . , q ue se t r a ns m t í a n de g en er a c i ó n

g e ne r a c i ó n . S a bí a n h a c er mu c h a s c o s as y s u h a bi l i d a d e s t a b a

s a da e n l o s c o n o c i m e n t o s q ue p os e í a n .

C i e r t a me n t e , e n l a a n t i g ü ed a d se t e n í a u na gr a n c o l e c c i



d e d a t o s , h e c ho s y e x p l i c a c i o n e s s o b r e de t e r m n a do s f e n óme n os d e

i a n a t u r a l e z a . S i n e mb a r g o , l a e x p l i c a c i ó n q ue s e l e d ab a t e ní a

un c a r á c t e r s o b r e n a t u r a l . I n d ud a bl e me n t e q ue d e nt r o d e e s t e c o n

j u nt o d e i n f o r ma c i ó n e x i s t í a n c i e r t o s d at o s y h ec h os v á l i d os ; a ~

p e s ar d e e l l o , é s t o s no e s t a b a n o r g a n i z a d o s ni r e l a c i o n a do s e n -

t r e s í ; n o r e s p o n d í a n a l a ex p e r i me n t a c i ó n , c o mo un a ma n e r a d e -

c o mp r o b a c i ó n , ni a u na i d ea g en e r a l q ue l o s e x p l i c a r a . E s c o n -

el s u r g i m e nt o de l a c i v i l i z a c i ó n g r i e ga y de s us f i l ó s of o s qu e

e s e nú me r o d e d a t o s ú t i l e s e n c ue n t r a u na e xp l i c a c i ó n g en e r a l ; e s

d ec i r : a e s os h ec h os y d at o s , e n a p ar i e nc i a d es l i g ad os e nt r e ' s í ,

l o s u b i c a n d e nt r o de u n p r i n c i p i o ge n e r a l . E s e n e s t e p un t o d o n

d e p o d e mo s h a b l a r p o r p r i me r a v e z d e c i e n c i a . E n l o s c a s o s d e ~

l o s f e n óme n os n at u r a l e s , d e l a s t r a n s f o r ma c i o n e s qu e s u f r e l a ma

t e n a , l os g r i e go s l as e x pl i c a ba n c o mo r e s u l t a d o de l a s t r a n s f o ?

ma c i o n e s q ue s uf r e n l a s s u s t a n c i a s p r i me r a s q u e c o n s t i t u y e n a t o

d os l o s c u e r p o s y l as c u al e s c o n s i d e r a b a n q ue e r a n cu at r o : - f u e - "

g o a i r e , t i e r r a y a g ua . L o s g r i e g os l l e g ar o n a e s t e c o n c e p t o -

e n b a s e a l a d e d u c c i ó n y e s p e c u l a c i ó n ; n u nc a c o n s i d e r a r o n n e c e s a

r i o c o mp r o b a r c o n l a e x p e r i me n t a c i ó n e s t e pr i n c i p i o g e ne r a l y —

l a s c o n s e c u e nc i a s qu e d e é l s e d e r i v a n . P or e j e mp l o : a l f u nd i r

u n m n er a l q ue c o nt u v i e r a co b r e , é s t e ap ar e c í a e n e s t a d o l í q u i -

d o. De a c u e r d o c o n s u t e o r í a , l o s g r i e g os e x pl i c a b a n q ue el - -

p r i n ci p i o t e r r o s o ( s ó l i d o) q ue el m n er a l c o nt e n í a ha bí a s i d o - -

r e e mp l a z a d o p or e l p r i n c i p i o a g ua ; al p r e d o m n a r é s t e , e l c o b r e

s e v ol v í a l í q ui d o.

E s t e s i s t e ma de p e n s a m e n t o d é d uc t i v o - e s p e c u 1 a t i v o p r e do m

n o p or c e r c a de 2 , 0 0 0 a ñ os , i mp i d i e n do el d e s a r r o l l o de l a s c i e n

c i a s n a t u r a 1 e s . -

2 . C A R A C T E R I S T I C A S D E L C O N O C I M I E N T O C I E N T I F I C O .

2 . 1 . C ON CE P T O D E C I E NC I A .

E l h o mb r e h a l l e g a do a c o mp r e n d e r l a e s e n c i a r e a l ( e l c ó mo

y el p or q u e ) d e u n g r a n n ú me r o d e f e n ó me n o s , e n t r e e l l o s e l d e

a c o mb us t i ó n , o x i d a ci ó n , l a f u s i ó n d e l o s me t a l e s , e t c . P ar a -

l l e ga r a e l l o hu b o d e d ar r e s p u e s t a a u na s e r i e de i n t e r r o g a n - -

t e s , t a l e s c omo :

- ¿ P or q ué al f r o t a r d o s pi e d r a s s u r g e u na c hi s p a , n e c es a

r i a p ar a i n i c i a r el f u eg o ? ~

- ¿ P o i q u é a l p r o y e c t a r a i r e s o b r e el f u eg o é s t e s e a vi —

- ¿ Po r q u é d e s a p a r e c e l a ma d e r a d u r a n t e l a c o mb u s t i ó n ?

- ¿ Se de s t r u y e és t a , o s ól o s e t r a n s f o r ma e n a l g o ?

¿ Po r q u é l o s r a y o s p r o d u c e n f u e go en o c a s i o n e s ?

¿ Po r qué no t odos l os cuer pos a r den ?

¿ Po r q u é a p ar e c e he r r u mb r e s o b r e l o s o b j e t o s me t á l i c o s ?

¿ P o r q u é n o t o d os l o s me t a l e s s e o x i d a n i g ua l ?

¿ Po r q u é al c a l e n t a r u n me t a l é s t e s e f u n d e ?

¿ C o ns e r v a l a s m s ma s p r o p i e d a de s e n e s t a d o l í q ui d o ?

P a r a r e s p o n de r a e s t a s y a mu c h a s c u e s t i o n e s má s , h u bo d e

t r a ns c u r r i r t i e mp o; f u e p r e c i s o el e s f u er z o y d ed i c a c i ó n Te mu-

c ho s i n v e s t i g ad or e s , a s í c omo l a a pl i c a c i ó n de l mé t o d o c i e n t í f i

c o , el c u al s u r g e c o n l o s t r a b a j o s d e Ga l i l e o . L a a p l i c a c i ó n d e

e s t e mé t o d o e n e l e s t u d i o d e l o s f e n ó me n o s d e l a na ? u a í e z a p e r m

ter

c en t í f c o

e n t

D i o h " " «

r a n

.

c

?

n

J

u

" ' ° ¿ e c o no c i m e nt o s c o n ca r á

I t L V » V '

D

í

c h o s

c o n o c i m e n t o s p r e s u p on e n n o s ó l o l a c o n s

, d e s c r i p c i ó n d e l o s h e c ho s , s i n o s u e x p l i c a c i ó n e n

p r e a c i ó n. L a e s e nc i a del c o n oc i m e nt o c i e nt í f i c o c o ns i s t í e n l

c uí r e l o

a

n e

g

^

n e r a l Í Z a

?

Í Ó n d e l 0 S h e C h

°

S

'

e n

t r a s " c a d

c u br e l o n e c e s a r i o , l o q ue s e h al l a r e s p a l d a do p or l e y es y t r a s

? ó n T \

a r

f

'

1 0 § e n

r

a l ; S

°

b r e G S t a b a s e s e

' ' e v a a c a b o l a i

c\mi.n?

d l f e r e

^

e s

f e n óme n os , o b j e t o s y a c o n t e c i m e n t o s ? El c ono

c i m e nt o c i e nt í f i c o s e b as a e n l a p r á c t i c a emp í r i c a y o f r e c e l a

" f 1 ,

E I s e n

*

1

do vi t a l de cu al q ui e r c i e nc i a p ue de c a r a c t e r i

z a r s e de l a s i g u i e n t e f o r ma :

¿al** pa«a „alaal-

e«

t

/

d o

,

l o

/

n t e r i o r

d ec i mo s q ue el c o n oc i m e n t o c i e nt í f i c

es «.agonal, oljzUvo, ¿¿¿temático, m i ^ c a ^ y ¿alilU.

dn

P

°

r

c o no ci m e nt o nacional s e e n t i e n de q ue e s t á c o ns t i t u

n

c o nc e pt o s , j u i c i o s , i d ea s y r a z o n a m e nt o s , y no p

s ub J e t i v o?

S

' ^á

g

e n e s o p r e di l ec c i one s. é / o b j e ? ? ^? ™

x

b ) E s i

.

o l

^

t

-

¿ v o

p o r q u e c o n c u e r d a a p r o x i ma d a me n t e c o n e l n h i

P

t o d e e s t u d i o . B u s c a nd o a l c a n z a r l a v e r d a d r e a l v e r i H c a a

a d a p t a c i ó n de l a s i d e as a l o s h e c h o s r e c u r r i e n d o a t a me d t c ó n "

o bs e r v a c i ó n y e x pe r i me n t a c i ó n . me a i c i o n , -

c ) Es ¿ ¿ ¿ t &má t l c o , p u e s es u n s i s t e ma d e i d e as c o n e c t a d a s

6 n t r e y n

°

U n

d e i n f o r ma c t o n e s a g r u p a d as "

c a ó t i c a me n t e o s i mp l e me n t e e n f o r ma c r o n o l ó g i c a .

8 P

m H- ' ^ r V " °

b j e t i v 0

P

r e c i s a s e r

« « c í o . S i n e mb ar g o , po r

me d i o de l honj br e y / o d e l o s i n s t r u me n t o s q u e é s t e u t i l i z a

d

Ú

p

L

o

:

r i : ?

l e r

: °

m

r

g e n

d e

e r r o r

-

A Q n

p - - ¿ i r : ^

- -

v e ch o de e l í o s ? " c u an t i f i c ar 1 os , m n i m z a r l o s y s ac ar p r o

2 1



e ) Da do qu e el c o n oc i m e n t o c i e n t í f i c o es emp í r i c o , a f i n -

d e e x p l i c a r u n c o n j u n t o d e f e n ó me n o s a t r a v é s de c o n j e t u r a s b a s a -

d as e n el c o n o c i m e n t o e x i s t e n t e t f e be n s o me t e r s e e s t a s a

ve/iljíica

clón - a c o mp r o b a c i ó n - p or me d i o de, l a e x p e r i me n t a c i ó n o l a e x p e -

r i e nc i a .

f ) E s

/Latidle

p or e l h e c h o d e q ue t o d o c o n o c i m e n t o c i e n t í -

f i c o es s u s c e p t i b l e d e s e r r e e mp l a z a d o po r o t r o u ot r o s q ue c on —

c u e r d e n o e x p l i q u e n d e u na ma n e r a má s g e n e r a l o p r e c i s a u n c on j u r i

to de f enómenos .

De l o a n t e r i o r p o d e mo s c o nc l u i r q u e l a c i e n c i a es un conjun

to de cono cimiento

/tacionale*, objetivo*,

a

¿¿temático

A

t

exacto*,

y /Latidle*, cuy a veracidad en gene/ial *e comp/iuela a

t/iavé* de la pláctica *ocial.

L a a pl i c a c i ó n de l mé t o d o c i e n t í f i c o e n l a F í s i c a , l a pa ul a -

t i n a a c u mu l a c i ó n y a n á l i s i s d e d $t o s y o b s e r v a c i o n e s s o b r e l o s - -

d i s t i n t o s c o mp o r t a m e n t o s d e l a ma t e r i a l l e v ar o n a u na c l a r a d i f e

r e n c i a c i ó n en t r e l o q ue en e s e e nt o n c e s c o ns t i t u í a l a F í s i c a y l o

q ue s u r g í a c o mo l a Qu í m c a . E s d e c i r , s e i n i c i ó e l e s t u d i o d e l a

ma t e r i a d e s d e d os pu n t o s de v i s t a d i f e r e n t e s , p e r o r e l a c i o n a do s -

e n t r e s í .

L a Qu í m c a , p a r a c o n s t i t u i r s e en c i e nc i a , t u vo q ue de t e r m -

n ar c l a r a me n t e el o bj e t i v o a e s t u d i a r , e l a bo r a r l os c on c ep t o s - -

c o r r e s p o n d i e n t e s a d i c h o o b j e t o - ^ e s 1 9f e n ec er l a s l e y e s f u n d ame n t a

l e s, p r i n c i p i o s y t e o r í a s q ue i 9 r i g en * E n Qu í m c a el o b j e t o de

e s t u d i o es la mate/iia y *u*

t/ian*/Lo

simado ne*

f

l o s c o n c e p t o s q ue -

a cl a r a : mate/iia, ma*a, pe*o, etc, ; l as l e ye s, p r i n ci p i o s y t eo - -

r í a s , l a f u nd a me n t a l e s l a d e l a c o n s e r v a c i ó n de l a ma t e r i a . E s t o

p er m t i ó d i f e r e nc i a r l a c l a r a me nt e de o t r a s c i e n c i a s y d el i m t a r -

su campo de es t udi o. * "••>

3 . C L A S I F I C A C I O N D E L A S C I E N C I A S , O B J E T I V O S D E L A S C I E N C I A S N A T U -

R A L E S .

Ha b r á s o b s e r v a d o q ue a l o l a r g o d e n u es t r o e s t u d i o no s h e -

mo s r e f e r i d o ú n i c a me n t e a l a s c i e n c i a s q ue e s t u d i a n l o s f e n óme n os

d e l a na t u r a l e z a , e s d ec i r , a qu el l a s c i e nc i a s q ue es t u di a n h ec h os

r e a l e s . E n g e n e r a

1

s e a c o s t u mb r a h a b l a r d e do* gsiande* giupo* de

ciencia*: /Lo/imale* y -/Láctica*,

L a s p r i me r a s e s t u d i a n

la /Loima de

la* Idea*; n o s e r e f i e r e n a n a da q ue s e e n c u e nt r e en l a r e a l i d a d.

P or t a nt o , n o p ue d en u t i l i z a r n u e s t r o s c o nt a c t o s c on é s t a p a r a - -

( * ) P o d e mo s a ñ a di r a é s t o q u e u na c i e n c i a e x i s t e c o mo t a l c u a n d o l o s p r i n c i - -

p i o s q u e l a r i g e n s o n i n d e p e n d i e n t e s e n t r e s í y no d e du c i b l e s d e n i n g ú n - -

p r i n c i p i o o c o mb i n a c i ó n d e p r i n c i p i o s d e o t r a s c i e n c i a s . T al e s l a s i t u a -

c i ó n d e l a Qu í m c a c o n r e s p e c t o a l a s d e má s c i e n c i a s .

c o n v al i d a r s u s c o n c e pt o s . A e s t e g r u p o p e r t e n e c en l a L ó g i c a y

Ma t e má t i c a . P o r ej e mp l o : t o d os ma n e j a mo s l o s n ú me r o s e n n u e s t

a c t i v i d a de s d i a r i a s ; a s í h a b l a mo s de q ue f a l t a n q u i n c e m n u t o s

•r a l a s d i e z , q u e n u e s t r a p r e p a r a t o r i a e s l a nú me r o o c h o , q u e e

a ñ o t i e n e 3 65 d í a s , p e r o , ¿ q u i é n ha l l e g a do a v e r u n o c h o , u n

t r e s o u n s i mp l e u no ? Ma n e j a mo s o b j e t o s a s o c i a d o s a u n c o n j u n t o

d e i d ea s ( c on ce pt o d e n ú me r o ) y e mp l e a mo s s í mb o l o s p a r a r e p r e s e

t a r l o s : 1, 8 , 7 , e t c . E v i d e n t e me n t e q u e el c a mp o d e e s t u d i o d

l a L ó g i c a y l a Ma t e má t i c a e s má s c o mp l i c a d a q u e l o q ue h emo s e

p ue s t o , p er o e s t o s er v i r á pa r a a c l a r a r l a d i f e r e n c i a e nt r e c i e

c i a s f o r ma l e s y f a c t u a l e s .

La* ciencia* /actúale* e*tudian lo* hecko*, aquello

que

ocu/i/ien en la /tealldad y, po/i tanto, hacen u*o de l a ex.pefiienc

pata comp/ioHai *u* concepto* y leye*.

L a s c i e n c i a s s e o r d e n a n d e a c u er d o al s i g u i e n t e d i a g r a ma

/

L óg i ca

Ma

t

emá t i ca

C I ENC I AS*

HI STORI CO-

SOCI AL ES

FACTUALE í

NATURALES

oc i o 1og í a

E c o no m a

Hi s t o r i a

C i e ñ e i a po l í t i c a

P s i c o l o gí a s oc i a l

F í s i c a

Qu i m c a

Bi o 1 o gí a

P s i c o l o gí a i n di v i d ua l

De a c u er d o a e s t a c l a s i f i c a c i ó n l a Qu í m c a qu e da u b i c a d a

mo u n a c i e n c i a na t u r a l y f a c t u a l . De mo d o t a l q u e d e be c u mp l i r

c o n l o s o b j e t i v o s de l a s c i e n c i a s na t u r a l e s , q u e s o n:

b ) . -

De s c u b r i r l a e s e n c i a de l o s f e n óme n os de l a n a t u r a l

z a , c o n o c e r s u s l e y e s y p r e v e r s o b r e s u ba s e nu e v o s

nómenos .

A p l i c a r e n l a p r á c t i c a l a s l e y e s d e l a n a t u r a l e z a e

b e ne f i c i o de l a h uma n i d a d.

E s t o s e h a l o g r a d o , e n p a r t e , d e b i d o a l a í n t i ma r e l a c i ó n

q ue g ua r d a n e nt r e s í e s t e t i p o de c i e nc i a s . E n p a r t i c u l a r , l a

Qu í m c a , c o n f o r me s e ha d es a r r o l l a d o, ha c o n t r i b ui d o al p r o g r e

y b i e n es t a r d el h o mb r e : p r u e b a d e e l l o es l a c r e a c i ó n de f i b r a

s i n t é t i c a s , l a c o ns e r v a c i ó n de a l i me nt o s , l o s c o mb us t i b l e s o bt e



d os d el p e t r ó l e o , l os d i f e r e n t e s t i p os d e p l á s t i c o s , l a f a b r i c a -

c i ó n d e n u ev o s me d i c a me n t o s , e t c . E n g e n er a l , b a s t a m r a r a - -

n u e s t r o a l r e d e d o r y p e n s a r d e t e n i d a me n t e de d ó n d e p r o c e d e n l a s -

c o s a s q u e n o s r o d e a n ; l l e g a r e mo s a l a c o n c l u s i ó n d e q u e u n g r a n

n ú me r o d e e l l a s p r o v i e n e n d e l a i n d us t r i a q uí m c a y q u e, e n m e -

n or o ma y o r g r a d o , h a n s u f r i d o c a mb i o s en s u e s t r u c t u r a o r i g i - -

n a l . P o r e j e mp l o : e l pa p e l q u e e mp l e a mo s pa r a e s c r i b i r - o d e - -

q u e e s t á h e c ho es t e l i b r o - s e ob t i e n e d e l a c e l u l o s a ( ma d er a ) - -

p or d i v e r s o s pr o c e s o s q u í m c o s ; el a c er o , c o b r e , a l u m n i o y d i -

v e r s o s me t a l e s q u e e n c o n t r a mo s y ma n e j a mo s s e o bt i e n e n p or di v e _r

s a s r e a c c i o n es q u í m c a s a p ar t i r d e c i e r t o s mi n e r a l e s ; d e i g ua l

ma n er a l as p i n t u r a s , b a r n i c e s , d i s o l v e nt e s , c o mb u s t i b l e s ( g as ol j _

n a, ga s , ga s L . P . , e t c . ) , a l g un o s f e r t i l i z a n t e s y d i v e r s o s t i p os

d e p l á s t i c o s , q u e s o n ma t e r i a l e s q u e a d i a r i o e mp l e a mo s , t o d o s

e l l o s p r o v i e n en de d i v e r s a s t r a n s f o r ma c i o n es del p e t r ó l e o .

¿ C o n s i d e r a s q u e t o d a s l a s a p l i c a c i o n e s de l a c i e n c i a ha n r e d u n-

d a d o e n b e n e f i c i o d el h o mb r e ?

E s t a c ue s t i ó n l a d i s c u t i r e mo s en el t r a n s c ur s o d e l a s s i —

q u i e n t e s u n i d a d e s , p e r o es s e g u r o qu e d a d a l a i n f o r ma c i ó n qu e r e

c i b e s de l a p r e n s a , r a d i o y t e l e v i s i ó n t e h as f o r ma d o y a u n j u i -

c i o a c e r c a d e é s t o .

4 . R E L A C I O N E N T R E C I E N C I A

Y

T E C N I C A .

L a u t i l i z a c i ó n pr á c t i c a de l a s l e ye s d e l a n a t u r a l e z a ( c i e n

c i a s na t u r a l e s ) y a c o n o c i d a s s e h a l l a e n r e l a c i ó n d i r e c t a c o n l a

t e c n o l o g í a , ma n i f e s t á n d o s e e n l o s c a mp o s d e l a i n d u s t r i a , a g r i c u l

t u r a , s a n i d a d , me d i o s de t r a n s po r t e , c o mu n i c a c i ó n , e t c . Di c h a —

c o n e x i ó n c o n l a t é c n i c a - p r o d u c c i ó n e s f u n da me n t a l p a r a l a s c i e n -

c i a s n a t u r a l e s , a t a l g r a d o q u e s e p u e d e p e n s a r q u e e x i s t e un c o n

d i c i o n am e n t o mu t u o en t r e el d e s a r r o l l o c i e n t í f i c o y l a p r o d uc - -

c i ó n , a u n a da a l a s e x i g e n c i a s d e l a t é c n i c a , p u e s no s ól o l a pa r -

t e e x p e r i me n t a l , s i n o t a mb i é n el a s p e c t o t e ó r i c o de e s t e t i p o d e

c i e n c i a s , d e be í n t e g r a me n t e s u d e s a r r o l l o a l a p r o d u c c i ó n p u es l a

n e c e s i d a d d e u t i l i z a r l a s n u ev a s f u e r z a s y l o s c u e r p o s d e l a n at u

r a l e z a emp u j a a l o s c i e n t í f i c o s a e s t u d i a r l a d e u na ma n e r a má s - -

c o mp l e t a y p r o f u n d a, a d e s c u b r i r s u s l e ye s y a g e n er a l i z a r e l ma -

t e r i a l e mp í r i c o .

4 . 1 . C I E N C I A Y T E C N OL O G I A E N E L D E S A R R O L L O D E U N P A I S .

L a u t i l i z a c i ó n p r á c t i c a de l a s l e y es qu e ma n e j a c a d a u n a d e

l a s c i e n c i a s s e h al l a e n r e l a c i ó n d i r e c t a co n l a t e c n o l o g í a .

De f i n i e n d o t e c n ol o g í a c o mo l os me d i o s , p r o c e d i m e n t o s y - -

e q u i p o ut i l i z a d o s en el p r o c e s o d e f a b r i c a c i ó n i n d us t r i a l d e u n -

p r o d u c t o , n o s d amo s c u e n t a q u e l a c i e n c i a a me d i d a q u e a v a n z a

s u s i n v e s t i g a c i o n e s c r e a n d o n u ev o s c u e r p o s de c o n o c i m e n t o s h

u na a l i me n t a c i ó n d e e s o s c o n oc i m e n t o s p a r a q ue s e mo d i f i q u e n

me j o r e n l o s p r o c e d i m e n t o s y el e q u i p o p a r a q ue s e v a y a mo d e r

z a n d o c a d a v e z má s l a t e c n o l o g í a . C o n e s t o c o n f i r ma mo s e s a'

c i ó n d i r e c t a e n t r e c i e n c i a y t e c n o l o g í a de l a q u e h a b l a mo s al

p r i n c i p i o . Di c h a c o n e x i ó n e s f u n da me n t a l p a r a e l d e s a r r o l l o

u n p a í s ma n i f e s t á n d o s e e n l o s c a mp o s de l a i n d u s t r i a , a g r i c y j

r a , s a n i d ad , me d i o s d e t r a n s p o r t e , c o mu n i c a c i ó n , e t c . I

E s b a s t a n t e o b v i o q u e e n t r e ma s t e c n o l o g í a p r o p i a t e n g a

p a í s d e p e n d e r á me n o s de o t r o s pa í s e s . C u a n d o u n p a í s t i e n e

n o l o g í a c omp l e t a p a r a l o s p r o c e s o s d e f a b r i c a c i ó n de p r o d u c t o

s e d i c e qu e e s u n p a í s " D e s a r r o l l a d o " y p or e l c o n t r a r i o s í n

d o m n a l a t e c n o l o g í a y d e p e n d e d e l a d e o t r o s p a í s e s s e d i c e

e s u n p a í s " S u b d e s a r r o 1 1 a do " .

¿ E n

q

u é

p o d emo s d ec i r q u e d i f i e r e n l a s s o c i e d a de s t e c n

g i c a s a v a n z a d a s d e l a s me n o s a v a n z a d a s ? p u e s e n q u e l a s a v a n

d as d o m n a n l o s p r o c e s o s p a r a r e u ni r ma t e r i a l e s s i mp l e s y e l a

r a r o t r o s ma s c o mp l e j o s , c a mb i a r a l g u n os ma t e r i a l e s e n o t r o s

s a t i s f a g a n me j o r u n a n e c e s i d a d e s p e c í f i c a ( e n e s t o a yu d a l a q

mi c a ) , p u e d e n us a r u n ma t e r i a l a d e c u a d o p a r a u s a r s e e n u n s a t

t e e s p a c i a l o p a r a h a c e r y r e p a r a r u n a v á l v u l a en u n c b r a z ó n

t i f i c i a l ( l a ma y o r í a d e l o s ma t e r i a l e s d e q u e e s t á C omp u e s t a

v á l v u l a ar t i f i c i a l p ar a un c o r a z ó n no e x i s t í a n h ac e 30 a ñ o§ )

n u e s t r o pa í s ha d a do y a l o s p r i me r o. s p a s o s pa r a c t é a r i u t e c n

g i a pr o p i a e n va r i o s c a mp o s d e s t a c á n d o s e e l p r o c e s o d é r e d u c c

d i r e c t a ( f i e r r o e s p o n j a ) p a r a f a b r i c a c i ó n d e a c e r o : ^H Y^S A ) < u

i n c l u s i v e y a s e e x p o r t a a má s d e u n a d e c e n a d e p a í s e s . O t r o s

c a mp o s a d e l a n t a d o s s o n e l d e l a i n d us t r i a p e t r o 1 e r a

¿

y i a i n d u

t r i a ma n u f a c t u r e r a q ue y a f u n c i o n a n co n s u p r o p i a t e c n o l o g í a ,

s o l v i e n do p r o b l e ma s de e x p l o r a c i ó n , e x p l o t a c i ó n y c o nt r o l d e '

z os pe t r o l e r o s ( e n el c a s o d e l a i n du s t r i a pe t r o l e r a ) q u e i n c

s i v e e s t á n ya s i r v i e n d o a o t r o s p a í s e s .

P a í s e s b a s t a n t e d e s a r r o l l a d o s c omo l o s E . U . A . , y l a U RS

p or me n c i o n a r s ó l o do s de e l l o s , v e n de n t e c n o l o g í a a n u e s t r o

p a í s p e r o l o h a c e n e n f o r ma de " p a q u e t e " y e s o i mp i d e q ue l o s

d i o s , mé t o d o s , p r o c e d i m e n t o s y eq u i p o s s e d e s g l o c e n de t al m

r a q u e l o s p o d a mo s a s i m l a r y a d e c u a r a l a s c o n d i c i o n e s de l

p a í s . E s p or e s o q u e t e n e mo s l a n e c e s i d a d u r g e n t e d e u t i l i z a r

n u e s t r o s r e c u r s o s y ma t e r i a l h u ma n o c o o r d i n a d o s p a r a l o g r a r t

n e r n u e s t r a p r o p i a t e c n o l o g í a e n t o d o s l o s c a mp o s y me j o r a r a

l a s c o n d i c i o n e s d e n u e s t r o pu e b l o y d e n u e s t r o p a í s .

5 . E L M E T O D O C I E N T I F I C O .

H emo s di c h o y a q u e el c o n o c i m e n t o c i e n t í f i c o p r o v i e n e

l a a p l i c a c i ó n del mé t o d o c i e n t í f i c o al e s t u d i o de l o s d i f e r e n

f e n ó me n o s . S i t o ma mo s l a d e f i n i c i ó n d e mé t o d o c o mo mo d o de h



c e r or d e n a da me n t e l a s c o s a s , o p r o c e d i m e n t o s p a r a t r a t a r u n c o n

j u nt o d e p r o b l e ma s , p o d emo s de f i n i r a l mé t o d o c i e n t í f i c o c o mo e l

o r d e n qu e s e s i g ue en l a s c i e n c i a s p a r a i n v e s t i g a r y b us c a r l a -

. v e r d a d. ¿ S i g n i f i c a é s t o q ue e n l a a p l i c a c i ó n de l mé t o d o c i e nt í

f i c o s e g a r a n t i z a n po r a nt i c i p a do el d e s c u br i m e n t o d e n ue v os h e

c h os y l a i n v e nc i ó n de nu e v a s t e o r í a s , a s e g u r a n d o as í e l é x i t o d e

l a i n v e s t i g a c i ó n c i e n t í f i c a ? A n t e s d e r e s p o nd e r a e s t a c u es - -

t i ó n a n al i c e mo s l os s i g ui e n t e s c a s os :

E n e l s i g l o X V I I I u n o d e l o s p r o b l e ma s q u e má s a p a s i o n a b a

e i n t r i g a ba a l o s q u í m c o s de e s a é p o c a e r a l a d e t e r m n a c i ó n de

l a e s t r u c t u r a de l b e n c e no ( c o mp u es t o o r g á n i c o ) ; é s t o s h a bí a n f r a

c a s a d o e n t o d o s s u s i n t e n t o s po r r e s o l v e r e s t a c u e s t i ó n . U no d e

l o s i n v e s t i g a do r e s q u e má s i n t e r é s de mo s t r a b a e n r e s o l v e r e s t e -

p r o b l e ma e r a A u g us t o K e k u l é , q u í m c o a l e má n . E s t e , al i g ua l q u e

mu c h o s d e s u s c o n t e mp o r á n e o s , s a b í a q ue el b e n c e n o c o n s t a b a d e -

s e i s á t o mo s d e c a r b o n o y s ei s d e h i d r ó g e n o , má s ¿ c u á l e r a l a f o r

ma e n q u e é s t o s s e c o mb i n a b a n , a c o mo d a b a n y u n í a n e n e l e s p a c i o ?

K e k u l é di o c o n l a s o l u c i ó n de u na ma n e r a p o c o c o mü n . P e r o d e j e -

mo s q ue s ea él m s mo qu i e n no s l a r e f i e r e : " ( . . . ) E s t u v e e n m -

me s a e s c r i b i e n d o u n ma n u a l , p e r o el t r a b a j o s e e s t a n c ó , m s p e n-

s a m e n t o s e s t a b a n mu y l e j o s ; l os át o mo s s a l t a b an a nt e m s o j o s ,

c o n m v i s t a me n t a l d i s t i n gu í a s u s l a r g as s er i e s r e t o r c i é n do s e -

c u al s e r p i e n t e s ; d e p r o n t o , u n a d e l a s s e r p i e n t e s s e ag a r r ó de -

s u p r o p i a c o l a y e n e s a po s t u r a e mp e z ó a v o l t e a r a n t e m s o j o s -

c o mo s i me l a n z a r a u n r e t o . Me s e n t í c o mo d e s p e r t a d o p o r l a f u l

g ur a c i ó n d e un r a y o ( . . . ) " . ~

U na i ma ge n " e v e nt u a l " , s u r g i d a e n l a c o n c i e n c i a de K e k u l é

l e a y u d o a h a c e r l a de d u c c i ó n d e qu e l o s á t o mo s d e c a r b o n o s o n -

c a p ac e s de c e r r a r s e y f o r ma r a n i l l o s t a l f u é l a s ol u c i ó n a e s t e

p r o b 1 e mg .

Ot r o c a s o s i m l a r a l a n t e r i o r e s el d e Hu y gh e ns ( s i g l o - - -

X VI I I ) , q u i e n al o b s e r v a r e l mo v i m e n t o de l a s o í a s c o n c i b i ó l a -

T e or í a On d ul a t o r i a de l a L u z .

P o d r í a mo s c o nc l u i r ( r e s p o n di e n d o a n u es t r a p r e g u n t a ) q ue e l

mé t o d o c i e n t í f i c o no e s u n p at r ó n i n f a l i b l e p ar a l o gr a r d es c u b r i -

m e n t o s . E n t o n c e s , ¿ q u e r e mo s da r a e n t e n d e r q ue t o do s l o s d e s c u -

b r i m e nt o s e i n ve s t i g ac i o ne s r e a l i z a da s po r l o s c i e nt í f i c o s so n -

c u e s t i ó n de s ue r t e o d el a z a r ? L a r e s p u e s t a a e s t a pr e g un t a e s -

u n r i o r o t u n d o ; e s t a c l a s e d e " s u e r t e " s e p r e s e n t a e n a q ue l l o s q u e

p os e e n u na c i e r t a a c t i t u d c i e n t í f i c a , c o n s i s t e n t e en : c o mp r e n s i ó n

p r o f u nd a de l p r o b l e ma , u n a ma y o r i n t u i c i ó n, u n p e ns a m e n t o d i s c i -

p l i n a do y c r e a t i v o y s a g a z , d i s p u e s t o a s a c a r p r o v e c h o de l a s s i -

t u a c i o n e s i mp r e v i s t a s . E s t o s f a c t o r e s , e n ma y o r o me n o r gr a d o , -

j u e ga n u n p ap el i mp o r t a n t e en el é x i t o d e l a i n v e s t i g a c i ó n . I n du

d a b l e me n t e qu e c a d a i n v e s t i g a do r ( i n c l u s o l o s a n t e s me n c i o n a d o s ) "

s i g ui e r o n y s i g ue n d ur a n t e s us i n v es t i g a c i o n e s c i e r t a s pa ut a s g e -

n e r a l e s q ue ma r c a el mé t o d o c i e n t í f i c o . E s t a s , de ma n er a g e n er a l ,

n o s i n d i c a n l a ma n e r a de p l a n t e a r p r o b l e ma s y p o n er a p r u e b a ( c o m

p r o b a r ) l a s o l u c i ó n p r o p ue s t a . El s e g u i r e s t a s p au t a s e v i t a p er -

26

derse en el c a o s ap a r e n t e de l o s f e n ó me n o s . P o d e mo s e n u n c i a r l

d e l a s i g u i e n t e ma n er a :

1 . - I d e nt i f i c a r e l pr o b l e ma y e n un c i a r p r e g un t a s bi e n

f o r mu l a d as ; d e s e c h ar l o s a s p e c t o s no e s e n c i a l e s d e

m s mo y r e c o pi l a r t o do s l o s da t o s p os i b l e s r e l a c i o

d o s c o n e s t e .

2 . - F o r mu l a r h i p ó t e s i s qu e t r a t e n d e e x p l i c a r , e n f o r ma

g e ne r a l y s i mp l e , e l pr o b l e ma ; e s d e c i r , e nu nc i a r

c o n } e t u r a s q ue d e n r e s p u e s t a a l p r o b l e ma .

3 . - S e l e c c i o n ar o di s e ñ ar l a s t é c n i c a s c o n q ue h ab í a d e

° n

V e r Í f

Í

C a r S e l a h i

P

6

t e s i s , pr e vi a c o m

p r o b ac i ó n d e l a c o nf l a bi l i d ad d e é s t a s .

4 . - L L e v a r a c a b o l a c o mp r o b a c i ó n .

5 . - A ná l i s i s de l o s r e s u l t a d o s y c o nc l u s i o ne s .

r e f o r z a d a Z ®

^ P ^ c i ó n r e su l t a po s i t i v a l a h i p ót e s i s que da

• c i e r t a p a r a u n a g r a n c a n t i d a d d e c a s o s p u e de

p i t e t o d o ^l ° ^

S Í S S l a

h i p 6t e . i . / , e r e -

6 . - E l a b or a r u n i n f o r me e s c r i t o s ob r e t o d o e l c i c l o d e

; 1 n ^

V e S t l 9 a <

?

Í O n y f o r r a u l a r l o s

n u e v o s p r o b l e ma s o r i

g i n ad os po r l o s r e s u l t a d o s de l a i n ve s t i g ac i ó n.

a u i e r t ? ™ ^

p a u t a s

.

d e

i n ve s t i g ac i ó n s o n a pl i c a bl e s p ar a cual —

C 1

f

n c i a

- E n e l c a s o d e l a s c i e n c i a s l l a ma d a s e x p

r i m e n t a l e s r e v i s t e n e s p e c i a l i n t e r é s l o s p u nt o s 3 y 4, q ue c o n

' "

y e n

I

a e s

f

n c i

? mé t o d o e x p e r i me n t a l . A n t e s d e p a s a r

estudio de este mé t o d o , e x p l i c a r e mo s e n q u é c o n s i s t e n c ad a u no

de los pasos d el mé t o do ci e nt í f i c o. F ac i l i t a r e mo s l a t a r e a üt i

d o á t l ™ P *

r a b

°

l a

' e s d e c i r , l a n a r r a c i ó n d e u n s u c e s o f i n g

I r n

n

d e du c e p o r c o mp a r a c i ó n o s i m l i t u d , u na v e r d a d

importante o una e n s e ñ a n z a .

d ,

E j e m p

} ° d e p r o bl e ma c i e nt í f i c o . E s n ec e s a r i o q ue e l e s t

d i a n t e s ep a l o c al i z a r , c on t o d a p r e c i s i ó n, u n p r o b l e ma c i e n t í f

t í f i c n

S C

p

l mÍ r

r

d

° '

p a r a e l l

° '

t o d o

c o n o c i m e n t o qu e n o s e a c í f s

t í f i c o .

P a r a h ac e r p o s i b l e e s t o , s e l e p e di r á a l es t u d i a n t e

T e

d r n r n h ?

U b l Í C a C Í O n

?

S c i e n t í f i

< ^ P * r a q u e e n t r e s a q u e u n ¿ s e

c ar a c t e r í s t i c os ?

C 1 6 n t l f l C

°

S

* - c u e n t r e , a s u v e z , s ^s r a s g o s "

E l s i g ui e n t e . e j e mp l o s e r e f i e r e a l p ap el d e l o s e s p e r ma -

tozoides en

l a f e c un da ci ó n. E n e l s i g l o x v i l í , l o s c i e nt í ? I c o s

z l i

e

?

U r

?

S

o

8 C Ó m

°

8 1 S S m e n

^s c u l i n o ' c a u s a ba í .

lizacion del o v u l o . S e p e ns a b a e n d os h i p ó t e s i s :

27



1. - E l f l u i d o s e m n al d el ma c ho de be en t r a r e n c o nt a c t o

d i r e c t o co n e l h u e v o a n t e s de qu e e mp i e ce el d e s a -

r r o l l o , o

2 . - E ra ú n i ca me n t e n e ce sa r i o qu e un ga s o v a p or , q ue - -

d es p e dí a e l s e me n a l e v ap or a r s e , h i c i e r a c o n t a c t o -

co n e l h u ev o ( ó v ul o ) .

P a r e c e s e r qu e l a s e gu nd a p os i b i l i d ad , l a h i p ót e s i s d el

v ap or a l c a nz o ma yo r di f u s i ó n, po r l o c ua l e l c i e nt í f i c o i t a l i a -

n o L á za r o Sp a l l a n za ni ( 1 7 29 -1 7 9 9) l a p uso a p ru e b a .

P l a nt e a m e nt o d el p r o b l e ma . ¿ A f e c t a n l o s v a po r e s d e - -

l o s e s p er ma t o z o i d es ^a l a f e r t i l i z a c i ó n ? Se h a d i s c u t i d o du r a n-

t e l a r g o t i e mp o y a ún s e d i s c u t e , s i l a s pa r t e s má s v i s i b l e s y -

g r uesas de l semen ayudan en la f ecundaci ón ( empezando as í e l -

d e sa r r o l l o ) d el h o mb re y de l o s an i ma l e s ; o s i u n a p a r t e mu y -

su t i l como el vapor que emana de est e y a l cua l se l e l l ama

" a ur a es p e r má t i c a " , e s s u f i c i e nt e pa r a l l e v ar a c a bo e s t a f u n -

c i ó n.

Aqu í se pl a n t e a e l p ro b l e ma : ¿ ca usa e l se me n pr o p i a me n

t e el d e sa r r o l l o d el h u ev o ? o ¿ l o ha ce el v a p or q ue e ma n a de lsemen? En est e moment o debemos ver si se t r at a de un pr obl ema -

c i e nt í f i c o y o bs e r v a mo s q ue s í l o e s en v i r t u d d e q ue es r a c i o -

n al y ob j e t i v o , s u s c ep t i b l e d e v e r i f i c a c i ó n, e t c . A de má s d e b e -

mo s co n s t a t a r q ue se t r a t a d e un pr o b l e ma co r r e c t a me n t e p l a n t e a

do .

—

C ue rp o de co n o c i m e n t o s e x i s t e n t e s . En l a é p oca de

S pa l l a nz a n i , h a bí a d os hi p ót e s i s qu e t r a t a b an d e e x pl i c a r e l - -

p ro b l e ma de l a f e cu nd a c i ó n . Una d e e s t a s hi p ó t e s i s so s t e n í a q ue

e l v a po r e s p er má t i c o r e a l i z a b a l a f e c un da c i ó n; S pa l l a nz a n i s e ña

l a l a f a l t a de e v i d en c i a ex p er i me nt a l d e e s t a hi p ót e s i s . Ot r a -

h i p ó t e s i s s o s t e ní a qu e l a f e r t i l i z a c i ó n o c ur r e c on j u n t a me nt e o -

a co mp a ña d a p o r l a p a r t e ma t e r i a l d e l s e me n. E l c i e n t í f i co no se

i n c l i n a h ac i a un a u o t r a ex p l i c a c i ó n , h a s t a no c o nf i r ma r c o n l a

e x pe r i e nc i a c uá l e s l a v e r d a de r a ( ob j e t i v i d ad ) .

Ob se rv a c i ó n . Pa r a po de r d e c i d i r so b re el p ro b l e ma e s d e

g r a n i mp or t a nc i a ut i l i z a r u n me d i o e f i c i e nt e q ue c o ns i s t e en se

p a ra r e l v a p or d e l cu e rp o m smo d el se me n y h a ce r l o d e t a l ma n e

r a , que l os embr i ones queden más o menos envue l t os en el vapor 7

y o b se rv a r , d e es t a ma n er a s i n a ce n l o s o rg a n i smo s p o r me d i o

d e l me ro v a p o r .

Hi p ó t e s i s . S i n a cen l o s o rg a n i smo s po r me d i o d el v a p or ,

e nt o nc e s , e s t o s e r í a e v i d e nc i a d e q ue es t e va po r s e m n al h a si -

d o c a pa z de f e r t i l i z a r , o s i , p or e l c o nt r a r i o , n o n ac e n, e nt o n

e e s , e s t a r í a mo s i g ua l me n t e se g u ro s d e q ue e l v a p o r e sp e rmá t i co -

s o l o e s i n s uf i c i e nt e y q ue s e n ec e s i t a a c c i ó n a di c i o na l d e a l g u

n a p a r t e ma t e r i a l d e e sp e rma . , ~

Encont r amos aqu í una suposi c i ón al m smo t i empo que una

p r e di c c i ó n. L a c i e nc i a p r e di c e a c on t e c i m e nt o s .

Ex p er i me n t o . Pa ra p o de r b a ñ ar l o s hu e v os t o t a l me n t e e n -

e l v a po r e s pe r má t i c o , S p al l a nz a n i p u s o s o br e un c r i s t a l d e r e -

l o j u n p o co me n os d e on ce g ra mo s d e l í q ui d o se m n a l d e v a r i o s -

sa p o s . En u n c r i s t a l s i m l a r , p e ro un p o co má s p eq u eñ o , p u so 26

h ue v os , l o s qu e d e bi d o a l a v i s c o s i d ad d e l a ge l a t i n a, e s t a b a n-

f u er t e me nt e a d he r i d os a l a p ar t e c ón c av a d el c r i s t a l .

A qu í s e t r a t a de un e x pe r i me nt o , y a q ue el c i e nt í f i c o

r e a l i z a un a mo di f i c a c i ó n c o ns c i e nt e d e l a r e al i d ad . A s i m s mo ,

s e d es c r i b e e l a pa r a t o e x pe r i me nt a l u t i l i z a d o. E l d i s e ñ o d e l ¿

aparat os exper i ment a l es es a menudo una part e muy i mport an te

_&el exper i ment o . .

Ve r i f i c a c i ó n d e l a h i p ó t e s i s . E l c i e nt í f i c o p us o e l s e

H?nrn h

r i S t a l S

°

b r

? S

1 P r i me r

°

y

Pe r ma n e c i e ro n u ni d o s du ra n t e -

£ 5?

8 n S U 1

?

b

J

r a t o r i o

'

a u n a

t emperat u ra de 18§ f La qo

t a d e f l u i d o s e m n al f u e c o l o c ad a p r e c i s a me nt e ba j o l o s ' h ue v o

d e b e r

\

h a b e r

s i d o t o t a l me n t e b añ a do s po

e v apor qu

e ma n o, ma s a un , l a d i s t a n c i a e nt re l o s h u ev o s y e l l í q ui d o no

er a de mas de 1 l i

g n e

( 2 . 2 mm ) . S p al l a nz a n i e x a m n ó e s í o s hu e

v o s d e sp ue s d e c i n co ho ra s y l o s en co n t r ó cu bi e r t a s d e u n ro c í

r a mp n f p

6

^ *

e d O S a l

t o c a r l o s ; s i n e mb ar g o e s t o e r a ú ní

nnTdn L

U n a P a r t e d e l S e me n

'

e l c u a l s e h a

k í a e va po r a d o y d i s m

h ^f d o

P 6 S O U n g r a m

°

y me d i o

'

L o s h

u e vo s e nt o n c es h a b í L s i d l

n o ü od í a M n a n

g r a m n

°

y

,

m e d i

°

d e v a p

°

r

e sp e rmá t i co ; y a q ue é s t e

uno en e l o t r o ^ ^

C r Í S t a l e s t a n

e st r e c hament e l i j o f -

A pesar de todo est o , a l poner se en agua l os huevos se

mu r i e r o n . L a f a l t a d e d e s ar r o l l o c o r r e s po nd e a u na c o nc l u s i ó n

f a l s a ; o s e a l a p r e d i c c i ó n q ue s i g ue , d e a c e pt a r s e l a hi p ót e s i

q ue se e s t a pr o b an d o, n o se co n v i e r t e e n r e a l i d a d. Me d i a n t e e s

t e ex p er i me nt o Sp al l a n z an i , d es t r u yó l a h i p ót e s i s d el v a po r e s

p e rmá t i co ; s i n e mb a rg o no qu e dó de l t o do sa t i s f e ch o y co n t i n uo

r e p i t i e nd o s us ex pe r i me nt o s . L a v e r i f i c a c i ó n no e s de f i n i t i v a,

e s s u s c e pt i b l e d e n ue v as p o s i b i l i d ad es .

Al i n t e nt a r e x pl i c a r u n f e no me no d e l a n a t u r a l e z a , e s

n e ce sa r i o o b se rv a r l o cu i d a do sa me n t e . Un a v e z he ch o e s t o , e s t a

mo s en p o s i b i l i d a d d e f o rmu l a r u n a h i p ó t e s i s . S i n e mb a rg o , u n a

s o l a o bs e r v a c i ó n d el f e nó me no no r e s u l t a s u f i c i e nt e p ar a t r a t a

de expl i car l o; es entonces cuando el f enómeno es del i beradamente provoCado



p or el i n v es t i g a do r p ar a r e a l i z a r ob s e r v a c i o n e s me j o r c o n t r o l a d a s

S ^ t w m b s b - . .

K

^ í '

s t ^ U Í

H '

n ec e T ar i o í d e a r n u e v as í é r n f r l

1 n v e s

'

1

S

a d o r

, P ^e s en o c a s i o n e s e s

e xa r t i í n d f f " ? t é c n i c a s y a p ar a t o s , a s í c o mo c o mp r o b ar l a

l o s f e n o me n o s q u

l mi C 0

s , e s t o s s e c o n t r o l a n me j o r e n el l a b ó r a t e -

r r o l l o de

1

e x pe r i me n t o

q

p r e s e n t e d u r a n t e t o d o el d e s a - 7

»

: s

ir

:

mo s a : " T o d o s

1

os m¿

t

a t e

i

s e d ?

1

a

í

a n " o n e

1

" c a ^ o r V

c

i

6n y' c on s i s t e e H a r U r V *

i n d u

" i ó n r e c i b e el n o mb r e d e d e d uc

P a r a í

I e g

a r l W V . o ^ V r

i

^ . ¡ ^ Y i ^ ' ' — 7

7. LA APLI CACI ON DEL METODO CI ENTI FI CO.

Para conc l u i r e s ta uni dad, y a modo de e je mpl o de la ap l i cac i

del mé todo c ie n t í f i co e n l a Qu í m ca, p re se ntamos a cont i nuac i ón I o

t r a ba j o s d e s ar r o l l a do s p or J o s ep h P r i e s t l e y y An t o ni o L . L a v oi s i e r

m smos que perm t i e ron a e s te úl t i mo f ormu lar l a moderna t e or í a de

l a combust i ón . J us to e s ac larar que no pre t e ndemos con los s i gui e

te s pár r a fos e l r e f or z ar l a ya de por s i popul ar i mage n de l a c i e

c i a que cons i dera a e s ta como producto de l e s fue r z o i ndi v i dua l de

gunos cuantos sabi os, pero t ampoco pret endemos r estar l e mér i t os a

i nme nsa obra , que en el campo de la Qu í m ca re a l i z ara L avo is i e r .

Ante s b i e n , de seamos r e sa l t ar como a l go e senc i a l y dete r m nante , p

un l ado, e l t r aba j o de una comuni dad c i e nt í f i ca , que ar r o j ando re s

tados , l o hace la mayor de l as vece s a t i e ntas y s i n un caba l cono

m ento de causa; por e l otro e l tr abajo de un membro de esa comunidad

ci ent í f i ca que, como producto de su mental i dad, or gani za y da for m

a l as i deas , i nsp i r ac i ones y conoc i m e ntos de sus conte mporáne os .

P r e t e nd er l i m t a r l o s a nt e c ed en t e s c i e nt í f i c o s c o n qu e e s t a ba

L avo i s i e r úni came nte a l os t r aba jos de B lack y P r i e s t l e y ser í a pe c

de i ngenuos; si n embargo por r azones de espaci o nos l i m t aremos f u

damental mente a est os dos exper i mentadores, si n dej ar de reconocer

com ' ' dete r m nante s e n la f ormac i ón in t e l e c tua l de L avoi s i e r l os t r

ba jos , e nt r e ot r os , de J e an Rey , P i e r re Baye n y Car i V. Sche el e .

LA TEORI A DEL FLOGI STO.

Sobre la base de l as exper i e nc i as obte n idas e n l a r e a l i z ac i ón

de los p roce sos me ta l ú rg i cos y de l as v incu l adas a l as r e acc ione s d

combust i ón , ox i dac ión y ca l c i naci ón que i mp l i can de una f orma d i r e c

ta la p re se nc i a de l f uego. L os pr i me ros qu ím cos t r ataron de dar un

respuesta a dos preguntas f ormul adas desde antaño ¿Por qué al gunas

cosas arden y ot ras no? ¿Cuál es l a natur al eza de la combust i ón? S

gún l as ant i guas concepci ones gr i egas t odo l o que puede arder cont i

ne dent ro de s í e l e l e me nto f uego, que se l i bera ba j o condi c i ones a

prop iadas . L as concepc ione s a lqu í m cas e ran se me j ante s , sa l vo que

se concebí a a l os combust i bl es como al go que contenía azufr e . Emper



en ambos casos est os i ngredi entes est aban sol o vagamente def i ni dos y no se

l es empl eaba en l a expl i caci ón de los di versos f enómenos observados.

J orge Erne sto S tah l (1660- 1734) , basándose en l os t r aba j os de J oachi n

Becher , f o rmu lo l a l l amada Te or í a del F l ogi s to . Según esta Teor í a es te no

e s i d e nt i c o ni a l a z u f r e - d el c ua l s o l o e s u n co ns t i t u y en t e - n i a l f u e go -

- d el c ua l e s l a c on di c i ó n ma t e r i a l - e l f l o gi s t o p ur o n o p ue de s er a i s l a do ,

no t i ene estado sól i do, l í quido o gaseoso, aunque e l humo que escapa de la

combust i ón de l os ace i t e s es te e n gran par t e f ormado por f l ogi s to . L os —

cuerpos f ác i l me nte i n f l amab le s , como ace i t e s , carbón , az uf re , f ós f or o , g ra

sa , e tc . , son r i cos en f l og i s t o , e s te pue de pasar a los cuerpos care nte s -

de e l . Es ta te or í a e xp l i caba que un cue rpo est á f or mado por dos par t e s : -

una de el l as e ra el f l og i s t o , l a o t r a var i aba según de qué cuerpo se t r ata

ra . L a uni ón de e stas dos par t e s con fe r í a a l cuerpo su apar i e nc i a y p r o—

p i e d ad es c ar a c t e r í s t i c a s .

As í , por e j e mpl o , y de acue rdo a e s ta t e or í a , e l az uf re e s taba f or ma-

do por e l f l ogi s to y e l ác i do sul f ú r i co . A l quemar e l az u f r e se despre ndí a

e l f l og i s t o , e n f orma de l l amas , y que daba un re s i duo: e l ác i do sul f ú r i co .

La uni ón de ambos for maba el azufr e . El f ósf oro est aba formado por áci do-

f os fór i co y f l ogi s t o ; a l que mar aqué l se despre ndí a e l f l ogi s t o y que daba-

corno re s i duo e l ác i do .

A \ c a l e nt a r u n c ue r po r i c o é n f l o gi s t o c o n o t r o c a r e nt e d e él , e l f l o -

gi st o pasa de l pr i mero al segundo de tal modo que si cal entamos un mner al

que cont i e ne poco f l ogi s t o con carbón ve ge ta l r i co en é ste , e l f l ogi s to pa

sa de l car bón a l m ne ra l , l o cua l daba como re su l tado l a f or mac i ón de u n—

me ta l .

| M NERAL + FLOGI STO = METAL

L a Teor í a de l F l ogi s to l ogró ace ptac i ón r áp i dame nte , pue s f undame ntó

casi todos l os hechos exper i mental es que se habían i do acumul ando en aque

l i a é poca: l a f l ama asce ndente de una ve l a , y e n ge ne ra l de toda s ust an—

ci a que arde, que aparent emente t i ra de l cuerpo que se quema y que indi ca

ba que e l f l ogi s t o se escapaba durante l a combust i ón . L o obse rvado, por -

e j empl o, cuando en una cuchara de hi err o se cal i enta una pequeña cant i dad

de plomo pul ver i zado, que. se f unde, quema y t ransf orma en un polvo amar i -

l l o . De ac u er d o c on l a t e o r í a de l f l o gi s t o , e se po l v o a ma r i l l o e s ce ni z a

j ie pl omo

,__o

p l omo me nos f l ogi s t o . Por lo tan to , s i se pod í a encont ra

a l gún cam no para añad i r f l ogi s t o a es ta ce n iz a 'de p l omo, se p roduc i

ot r a ve z pl omo. Y e s to e s pre c i same nte l o que pasaba al ca le ntar l a

z a de pl omo con carbón , sust anc i a cata l ogada como r i ca en f l og i s t o , e

cual pasaba de l carbón a l a ce ni z a .

Presentamos aquí, de manera r esum da, l os fundamentos y cons i de

ne s de l a Te or í a de l F l ogi s t o que daba exp l i cac i ón a c i e r tos f e nóme no

quí m cos ; e s to como par t e del paso de l mé todo c i e nt í f i co que se ña la "

t i f i car e l p rob le ma y e nunc iar p re guntas b i e n f ormu l adas ; dese char l o

pectos no e se nc i a l e s del m smo y r e copi l a r t odos l os datos pos i b l e s r

c i onados con é ste " . L avoi s i e r nece sar i ame nte e s t aba ente rado hasta e

n i mo deta l l e de e s ta Teor í a ya que como l a to t a l i dad de los qu í m cos

l a época aceptaban ésta como vál i da.

Durante más de un s i g l o , se cons ide ró que l a te or í a del f l og i s t o

una expl i caci ón corr ecta de l a combust i ón y hubo muchos exper i mentado

e m ne nte s de la quí m ca que la ace ptar on como cor re cta . Pero surg i e r

d i f i cu l tade s que l os segui dore s de e sta te or í a no l ograron e xpl i car .

sustanc i as mas combust i b l e s , como l a madera , e l pape l y l a g rasa , par

c o ns u m r s e e n g r a n p ar t e al a r d er . E l - h ol l í n y l a s c en i z a s r e s t a nt e s

mucho más l i geras que las sustanc i as or i g i na le s , l o cua l e ra de esper

que el f l ogi s to habí a abandonado la sustanc ia or i g i nal . Pe ro cuando

t al se de j aba a l a i nter per i e y se enmohecí a ( actual mente deci mos que

ox i dad y de acuerdo con l a te or í a de Stah l , se de be r í a de produc i r un

p r e nd i m e nt o l e nt o d e l f l o gi s t o l o c ua l p r o v oc a r í a un a di s m n uc i ó n e n

peso del me ta l . I gua l caso deber í a p re se ntar se al ca l c i nar ( ca le ntar

t emente) un met al , pues rec ordemos que

METAL = M NERAL + FLOGI STO

con e l f uer t e cal e ntam e nto e l F l ogi s to de be r í a e scapar y que dar só l o

m neral , mucho mas l i gero. Si n embargo, l os hechos exper i ment&les no

cordaban con lo que la te or í a p roponí a , pue s t anto e l me ta l "e nmohe c i

como e l cal ci nado pesaban más que antes.

En e l momento que una Teor í a o Ley aparece en contr adi cci ón con

re su l tados obte n idos durante l a e xper i me ntac i ón , se rá dese chad* o mod

aá para hacer l a va l i da ; e s t e p roceso de de se char una Te or í a ya es t ab l

(ace ptada por l a comuni dad c i e nt í f i ca) y f ormu lar o t r a nue va, ^e e xpl

c i e r t a par t e de la r e a l i dad, e s un proce so que puede tomar var i os año

que , no se conc l uye en un sól o i n te nto .



Estas d i scordanc ias ob l i garon a e mpre nder una nueva se r i e de i nvest i gac ione s ,

pues se pl antearon con una nueva ser i e de i nterrogantes' .

La expl i caci ón de l os cambi os de peso durante l a combust i ón vendr í a a encon-

t r ar se e n l os gase s que apare c í an o de sapare ce r í an m e nt r as se f ormaban l os co m—

i

pue stos . L a r e spuest a gl obal a es t a prob l e mát i ca l a di o Anton i o L ore nz o L avoi

e ie r (1743-1794) , basado e n l os t r aba j os de i l us t r e s p re de cesore s .

I DENTI FI CACI ON DE GASES.

En 1756 el quím co escocés J oseph Bl ack, uno de l os más r enombrados de l a é -

poca, habí a e xpl i cado l a f ormac i ón de l os carbonatos ( substanc ias que e xpue stas a

un i ntenso cal or pi erden un gas, además, l os áci dos actuando sobre est os carbona-

tos , hacen apare ce r e l m smo gas , "a i r e f i j o" . L o l l ama Bl ack r e conoc i e ndo que -

nada t i ene que ver con e l ai re común y que es un gas per f ectamente di st i nto) , y -

su descomposi ci ón medi ante l a exi st enci a de un cuerpo gaseoso, e l pr i mero de est a

c l ase r e a l me nte a i s l ado e i dent i f i cado, e l gas carbón ico . En r e a l i dad , desde ha-

c í ía más de me di o s i g lo que se hab ía e nt r e vi s t ado l a e xi s te nc i a de l gas carbóni co ,

p er o l o s q uí m c o s , p or r e s pe t o a l a s t e o r í a s a r i s t o t é l i c a s , n o se de c i d í a n a ad m

t i r que e l a i r e atmosfé r i co no f uese e l úni co cuerpo gase oso de la natura l e z a .

Por p r i me ra vez e n l a hi s t or i a de l a quí m ca Bl ack hab ía de most r ado l a ex i s -

te nc i a de un gas ( e ntonces l l amado un "a i r e " ) que no era e l a i r e at mosfé r i co .

Ademas, l a l i st a de l os cuerpos gaseosos aumentó r ápi damente graci as a Joseph

Pr i e s t l e y ( 1 733-1804) nac i do e n un pobl ado ce r ca de L ee ds , e n Yorksh i r e , I ng l at e —

r r a . P r i e s t l e y cons i gui ó descubr i r me di a doce na de gase s o a l me nos l os caracte r i

zó compl etamente. Empl eo como l í quido para recoger y encerrar l os gases en la cu-

ba ne umát i ca e l me rcur i o , con el que pudo estud i ar l os gases so l ubl e s e n el agua. -

En 1771 se intereso" por e l f enómeno de l a f i j aci ón de gas carbóni co ( ( X ) sobre —

l as pl antas ; e n 1772 a i s l ó por p r i me ra ve z e l di óx ido de n i t r ógeno ( NO ) , l uego el

. óxi do de n i t r óge no, amon íaco gaseoso, ác i do c l orh í d r i co gase oso, b i óx ido su l f u roso

gaseoso; e t c . (En el s i s te ma de as i gnar nombre s de la é poca "a i r e n i t r oso d i sm nu-

i d o" , " a i r e n i t r o s o" , " a i r e al c al i n o" , " a i r e ác i d o" y " a i r e ác i d o v i t r i ó l i c o" ) .

Pero e s e l hecho de que c i e r t os compue stos como l as bases a l ca l i nas (h i d roxi -

dos de sod io y potas i o ) , l a cal (óx i do de ca l c i o ) , l a magne s i a ( óxi do de magnes i o)

e tc . P i e rde n o r e cuperan sus prop i e dades or i g i nal e s de bi do a l a in t e rve nc i ón de —

un gas (un

"air é?)

lo que at r ae l a a te nc ión de Anton i o L avoi s i e r , t r ayendo a e scena

a e ste gran re vol uc ionador de l a Qu í m ca.

Est e ul t i mo f enómeno habí a si do ya estudi ado por Bl ack, quien habí a dado a co

^aoce r sus obse rvac i ones e n un c l ás i co t r abaj o t i tu l ado " Expe r i me ntos sobre magne —

si a , ca l v i va y ot r as subst anc ias a l ca l i nas" . En e s te se nt i do , l a f amosa m

r i a de Bl a c k an t e s c i t a d a, e j e r c e s o br e L av oi s i e r u na f u e r t e i n f l u en ci a , l l

dol o no sol o a r e pet i r l os e xper i me ntos del g ran quí m co e scocés , s i no a ——

ampl i ar l os . Se i n te re sa tambié n por l os t r aba j os r e a l i z ados hasta ese mome

por Pr i est l ey ( hay que señal ar que transcur re e l año de 1772) y se decide a

produc i r tambié n l os t r aba j os de aque l .

En e ste mome nto L avo i s i e r e s ta e n pos i c i ón de cumpl i r con " i dent i f i car

p r o bl e ma . . . " " . . . y r e c op i l a r t o do s l o s d at o s p os i b l e s r e l a c i o na do s c o n é s t

Pue s conoce l os postu l ados de l a Te or í a , l as di sc re panc i as surg i das e nt r e é

y l os r e sul tados e xpe r i me nta l e s y , l o más i mpor tante , l as e vi denc i as del pa

que parecen jugar l os "ai res" en l os f enómenos de combust i ón.

En efect o, es en el curso de l año 1772 que Lavoi si er t oma pl ena conci e

de l a natur al eza de l os gases y l a part e que algunos de el l os podí an desemp

e n l as r e acc ione s quí m cas , e n par t i cu l ar e n los f e nóme nos de ox idac i ón y d

combust i ón.

Durante t odo e ste año t r aba ja e n torno al p rob le ma de la, cal c i nac i ón y

nal mente e l l o. de Novi embre de l m smo año deposi ta un pl i ego se l l ado en la

dema Real de Ci enci as abi ert o y l e í do e l 5 de Mayo del año si gui ente , y que

t i e ne l a de c l a r a c i ó n s i g u i e n t e :

"Hace aproxi madamente ocho días que he descubi ert o que e l azufr e , al q

marse , l e jos de pe rde r pe so , por el cont rar i o l o aume ntaba; e n ef e cto , de un

bra de az uf re se podí a obte ne r mucho más de una l i b ra de ác i do vi t r i ó l i co ,

f e c tuada abst racc i ón de l a hume dad del a i r e ; l o m smo acaece con e l f ós f o

esté aumento de peso provi ene de l a gran cant i dad de ai re que se f i j a durant

l a combust i ón y se combi na con l os vapore s . Es te descubr i m e nto , cuya verac

dad he constat ado medi ante exper i enci as que consi dero deci si vas, me ha hecho

pensar que l o que se observaba en la combust i ón del azufr e y de l f ósf oro pod

tambi én suceder con respect o a t odos l os cuerpos que adqui eren mayor peso po

combust i ón o cal ci naci ón, y me he convenci do que e l aumento de peso en l as

l e s me tá l i cas prove ní a de i dént i ca causa. L a e xpe r i e nc i a ha conf i rmado t ot

me nte m s conj e tu ras ; he e fe ctuado l a r e ducc i ón de l a l i t a r g ia e n vasos c e r

dos,

empl eando el aparat o- de Hal es, y he observado que sedespr endí a, en el m

to del t r áns i to de l a ca l e n me ta l , una cons i derab l e cant i dad de a i r e , y que

te ai re f ormaba un vol umen ml veces más grande que la cant i dad de l i tar gi a

empl eada. Como este descubri m ento me ha par eci do uno de l os más i mport ante

f ectuados desde Sthal , he cre í do deber asegurarme l a propi edad de é l , e fect u

e l de pós i to p r e sente e n l as manos de l se cre tar i o de l a Academ a, a f i n de q

permanezca secr eto hast a e l momento en que publ i que m s exper i enci as".



En e sta bre ve re se ña de sus e xper i e nc i as con az u f re , f os f oro y l i t a r g ia —

(PbO) L avo is i e r nos mue st ra por un l ado:

1. Que al quemar azuf re y f osf oro s e producí a un aumento de peso, en c on —

tr a de l o e spe rado.

2. Que este aumento de peso se debe a ". . . l a gran cant i dad de air e que se

f i j a d ur a n t e l a c omb us t i ó n. . . "

3 . A par t i r de los r e su l t ados obte n i dos de una se r i e de exper i me ntos sobre

dos casos par t i cu l are s f ormu la una expl i cac i ón ge ne ra l .

4. Nos descr i be sus exper i mentos.

P or e l o t r o :

1 ) Que hay que "E l aborar un i n f orme e scr i to sobre t odo e l c i c l o de la i nves ;

t i g a c i ó n . . . "

2 ) Que tuvo que e fe ctuar un "Aná l i s i s de los r e sul tados y conc l us i ones" . Pa

ra e fe ctuar e se i n f orme .

A s í , L a vo i s i e r e s t a b l e c e un pa r a l e l o - má s au n, u na i d en t i f i c a ci ó n- e nt r e e l

aumento del peso del f osf oro y e l de azufr e quemado con la combust i ón en gene —

ral y con l a cal ci naci ón de l os metal es. Tambi én observo que e l f enómeno i nver-

so , l a r e ducc i ón de una ca l me tá l i ca ( e l l i t a r g i r i o ) me z c l ada con carbón, se da-

con una enorme producci ón de gas. Por otr a part e , se encuentr a t odaví a apegado

a l as concepc i ones y a l a te rm nolog í a del f l og i s t o , y hab la s i e mpre de ai r e e n-

general y no de una part e especi al de l ai re , como hoy sabemos que ocurr e en rea-

l i dad.

L avoi s i e r de d ica e l f i n de 1772 y l os com e nz os de 1773 a la e l aborac i ón de

un programa de t r abaj o que le pe rm ta orde nar y s i s t e mat i z ar l os conoc i m e ntos -

der i vados del e s tud io de los " a i r e s" , del pape l que j uegan é stos e n l os f e nóme —

nos de la combust i ón , de la r e sp i r ac i ón , de l a cal c i nac ión ; para l o cua l e n su -

d i ar i o de l aborator i o , e spe c í f i came nte e l 20 de Fe bre ro anota e l e s tado de l os -

c o no c i m e nt o s r e l a t i v os a l a f o r ma c i ó n d e l o s ga s es e n l a s r e a c c i o n s q uí m c a s , -

te x to f undame nta l para compre nder e l pensam e nto de L avoi s i e r y apre c i ar e l p ro -

pósi t o de la guí a. "Antes de comenzar l a lar ga ser i e de exper i enci as que me pro

pongo re a l i z ar sobre e l f l u ido e l ás t i co qué sé despre nde de l os cuerpos , se a por -

l a f e rme ntac i ón , se a por l a de st i l ac i ón , se a f i nal me nte por l as combinac i ones de

todas c l ase s , l o m smo que sobre e l a i r e absorb i do y. l a combust i ón de un gran —

núme ro de sust anc i as , c re o nece sar i o e xpre sar por e scr i to a l gunas r e f l e xi one s pa

ra f ormul arme a m m smo e l pl an que debo segui r . Es un hecho comprobado que, -

e n un gran núme ro de c i r cust anc ias , se despre nde de los cue rpos un f l u ido e l ás t i

c o : p er o e x i s t e n v ar i a s t e o r í a s a c er c a d e s u n at u r a l e z a. . . "

L uego enume ra l as d ive r sas h i póte s i s e nunc i adas por o t r os : se t r ata de l a i -

r e at mo s f é r i c o m s mo , o bi e n de ot r o f l u i d o di s t i n t o , e l a i r e f i j o , o b i e n de —

e manac i ones su t i l e s "de l as que se podí a di s t i ngu i r una i n f i n idad de e spe c ie s" .

Comprueba que t odos l os experi mentos acumul ados que ocupan cont emporáneamente a-

quí m cos de todos los pa íse s , no son su f i c i e nte s t odav í a para el aborar una t e o—

r í a c omp l e t a y s a t i s f a c t o r i a . S eñ al a l a co nf u s i ó n q ue ex i s t e en r e l a c i ó n a l a -

natura l e z a y a l as prop i e dades de est os "a i r e s" que se t i e nde a mu l t i p l i car , e n

l ugar de t r atar de aver i guar s i sus d i f e re nc i as no se deben a me z c l as o a la p re

senci a de i mpurezas en número pequeño de gases def i ni dos.

F i na l i z a con la conc l us i ón s i gui e nte donde se r e sume un programa de t r aba—

j os que segui rá escr upul osamente durante qui nce años: "La i mport anci a del tema -

me i nduj o a ret omar todo est e t rabaj o que me pareci ó apto pare pr oduci r una revo-

l u c i ó n en l a f í s i c a y e n l a qu í m c a . Cr e í n e c es a r i o c o ns i d er a r t a n só l o c o mo i n

d i cac i ones t odo l o que hab ía s i do he cho con ante r i or i dad; me he propue sto r e pe —

t i r i o t odo con nuevas p re cauc i ones a f i n de r e l ac i onar l o que conocemos sob

a i r e que se f i j a o que se despre nde de l os cuerpos con los ot r os conoc im e n

adqui r i dos y f ormar una te or í a . L os t r aba j os de l os autore s que acabo de c

consi derados desde este punto de v i st a, me han presentado s ecci ones s eparad

una gran cadena, de l a que se han unido sol o al gunos esl abones. Pero f al t a

una i nmensa ser i e de exper i enci as para for mar una cont i nui dad. . . Est a maner

encarar e l t ema me ha hecho sent i r l a necesi dad, pr i mero de repet i r , y l ueg

mul t i p l i car , l as exper i e nc i as que absorben el a i r e a f i n de que, conoc ie ndo

or i gen de esta sust anc ia , pud i e ra r as t re ar sus e fe ctos e n todas l as di f e re n

combi naci ones .

" L a s op er a c i o ne s p or l a s c ua l e s s e p ue de l l e ga r a f i j a r e l a i r e s o n: l

getac i ón, l a r e sp i r ac i ón de los an i mal e s , l a combust i ón , e n a l guna c i r cunsta

c i a l a c al c i n ac i ó n y, p or ú l t i mo , a l g u na s c o mb i n a c i o n es q uí m c a s " .

Nos e ncont r amos aqu í , nue vame nte , con l as s i gui e nte s cons ide rac i one s :

1 . - A par t i r de su Úl t i ma se r i e de e xpe r i e nc i as L avoi s i e r i dent i f i ca nue vame

e l prob l e ma e l f l u ido e lás t i co que se despre nde de l os cuerpos se a

l a f e r me nt a c i ó n, s ea po r l a de s t i l a c i ó n , s ea f i n al me nt e p o r l a s c o mb i n

nes de todas c l ase s , l o m s mo que sobre e l a i r e absorb ido e n la combust

Enumera l as hi pótesi s enunci adas sobre est e probl ema y toda la i nfor maci

sobre e l caso .

L avoi s i e r no adel anta ni nguna h ipóte s i s , se l i m ta a obse rvar y es tud i ar

r e su l tados e xper i me nta l e s .

3. - Aunque no señal amos en este escr i to l os exper i mentos desarr ol l ados por L

s ier , - - dada su ex te ns i ón s i debemos se ña lar l o s i gui e nte " . . . me he propu

r e pe t i r l o t o do , c o n nu ev as p r e c au c i o n es . . . " y " . . . p r i me r o d e r e p et i r , y

g o de mu l t i p l i c a r , l a s ex pe r i e nc i a s q ue ab s or b e n e l a i r e . . . "

El pr i mer f rut o de este t rabaj o f ue una extensa memor i a que presento a

Academ a Re a l de Ci e nc i as . Esta . , con la aprobac ión de la Academ a Rea l de

c í as . Es ta , con la aprobac i ón de l a Academ a, apare c i ó como vol ume n suel to

e ne ro de 1774, l l e vando el t í tu l o de Opuscu l os f í s i cos y quí m cos . L os Opú

l os se componen de dos part es. La pr i mera t rat a his t ór i camente e l pr obl ema

i,

a i r e s

' de te n ie ndose e spe c i a l me nte a e s tud iar l as e xper i e nc i as de B lack

su a i r e f i j o . En l a segunda par t e de scr i be sus e xper i e nc i as y e xpone sus

c l us i one s . Ent r e l as que dest acan.

"Que de idént i co modo que si empre que un cal metál i ca pasa e l estado de

a l de me ta l , hay una l i berac i ón de f l u ido e l ás t i co , de l a m sma manera t odas

veces que un metal pasa del estado de metal al de cal , ex i st e absor ci ón de e

r i u ldo , y que la ca l c i nac ión m sma e stá poco más o me nos proporc i onal a l a c

dad de e sta absor c i ón" .



"Que d ive r sas c i r cunstanc i as i ndi car í an que l a to ta l i dad de l a i r e que

re sp i r amos noes apta a f i j a r se para e nt r ar e n l a combi nac ión de las s a l e s -

me tá l i cas , s i no que e xi s te e n l a atmósfe ra un f l u i do e lás t i co e spe c i a l que

se encuentr a mezcl ado con el ai r e y que es en el momento en que se agota -

' este f l u i do cont eniendo en l a campana, cuando l a cl aci naci ón no se puede -

c o nt i n ua r " .

Una de l as objeci ones contr a l a af i rmaci ón de que e l aumento de peso-

durante l a cal c i nac ión se de be a una par t e del a i r e que se f i j a en el me —

ta l se basaba e n la adm si ón he cha por Boy l e de que e ran las " par t í cu l as -

de f uego" l as que pasaban a t ravés de las par edes de l reci pi ente donde se-

haci a l a cal ci naci ón de l os metal es y que t eniendo peso y agregándose al -

met al deter m naban el comprobado aumento de peso.

Ba j o e s te e s tado de cosas L avoi s i e r i n i c i a e l año de 1774 convenc i do

de l a va l i dez de su h i póte s i s : una par t e del a i r e atmosfé r i co e s el que se

f i j a con las ca l e s me tá l i cas ; y t r aba ja con nuevos e le me ntos (p l omo y e s —

taño) e n l a comprobac i ón de é sta y por cons i gui e nte e n la r e fu tac i ón de l a

de Boyl e .

En f ebrero de 1774 provoca l a calc i naci ón de una ci ert a cant i dad de -

pl omo y est año en ampol l as cerr adas al c al or , después de haber pesado cui -

dadosamente l a cant i dad de metal usada y los r eci pi entes cer rados antes de

exponer l os al f uego. Los pesa l uego al f i nal de l exper i mento y no comprue

ba n i nguna var i ac i ón de peso tota l . As í , e n cont r a de l a op in i ón cor r i e n-

te , e l f uego no ha ced ido n i nguna mate r i a pe sada a l me ta l a t r avés de l v i -

d r i o . A l a br i r l a a mp ol l a s i e n t e el s o pl o de l a i r e qu e p en et r a al i n t e

r i or , pesa y anota e l aume nto de peso que e s i gua l a l de los me ta l e s us a—

dos en e l exper i mento, que l uego pesará por separado; ahora está en c ondi —

ci ones de af i rmar que e l- aumento de peso de l os metal es cal ci nados pr ovi ene

de una par t e del a i r e atmosfé r i co que se ha f i j ado sobre es t os me ta l e s . —

Queda por i dent i f i car todaví a e s ta par te de a i r e que a lgunas obse rvac i one s

podr í an hace r con fundi r con e l gas carbón ico . Para avanz ar e n sus de s cu—

br i m entos, necesi t a un medi o más adecuado que l a cal ci naci ón del pl omo o

e staño. En e l me rcur i o e ncont rará e l mate r i a l i dea l .

EL DESCUBRI M ENTO DEL "AI RE VI TAL".

Su ate nc i ón se f i j a en

el

me rcur i o g rac i as a l os t r aba jos de ot ros dos -

quí m cos r e a l i z ados en 1774 . Por una par te el f a rmacé ut i co m l i tar Baye n-

publ i có dos memor i as que descr i ben exper i mentos s obre sal es de mercur i o —

descompuest as y t ransf ormadas en óx i do y sobre l a propi edad de este óx i do-

de descomponers e con e l cal or

38

S in e mbargo, r e c i b i r á l as not i c i as más i mpor tante s de l i ngl é s J ose p

Pr i e s t l e y. A l ca l e ntar e l óx i do r o j o de me rcur i o ba j o una campana inve r

t i da, Pr i est l ey recogi ó e l pr i mero de agosto de 1774 un gas que, como

comprueba con asombro, manti ene la combust i ón. Se tr ata de l ox í geno.

E n el t r a ns c ur s o d e l o s me s es s i g ui e nt e s P r i e s t l e y v i s i t ó Pa r í s y v i

a L avo i s i e r ; e n octubre l e hab ló de sus e xpe r i me ntos con óx i do de me r cu

r i o, que reci bí a e l nombre de preci pi t ado per se porque se f ormaba sobre

l a su pe r f i c i e de l me r c ur i o c ua nd o s e l o ca l e n t a ba . P r i e s t l e y r e pi t i ó s u

e xper i me ntos e n pre senc i a de L avo is i e r .

Pero estudi emos esto más deteni damente; Pr i est l ey haci a comenzos d

año de 1774, habí a podi do consegui r un l ente muy poderoso, con el cual in

c i ó t o da un a s er i e de ex pe r i e nc i a s p ar a e s t u d i a r , s i n ut i l i z a r e l f u e go ,

l a acc i ón del ca l or sobre var i as substanc ias cuyos "a i r e s" r e cog ía e n v

sos cerr ados. "Con este aparat o", escr i be en e l s egundo vol umen de sus

per i me ntos y observac i ones , "de spués de var i as ot r as e xpe r i e nc i as . . . , e l

l o . de agost o de 1774 i n te nté e xt r aer a i r e de me rcur i us ca l c i natus per s

y l uego con el r e cur so de e stos l e nte s , e ncont r é que con mucha f ac i l i dad

expul saba ai re . Habi endo obteni do este gas tr es o cuatr o veces, conf orm

a l a cant i dad del mate r i a l de que di sponí a , l o puso e n contact o con agu

y comprobé que no se dis ol v í a en e l l a. Pero l o que me ext rañó más de lo

que puede deci rs e , f ue e l hecho de que una ve l a quemaba en aquel ai re co

una l l ama not abl emente v i gorosa, mucho más que l a ampl i a l l ama con que l

ve la quema e n e l a i r e n i t r oso t r atado con hi e r ro o con hí gado de az u f r e

( se t r at a de ox idu l o de n i t r ógeno, ^0, obte ni do r e duc i e ndo el óx ido , NO

pero, no habiendo observado en ni nguna especie de ai re un tan notabl e f e

me no, s i no e n e sta espe c ia l mod i f i cac i ón"del a i r e n i t r oso , y conoc ie ndo

que e l ác i do ni t r oso no se hab í a usado en la p re parac i ón del me rcur i us c

ci natus, estaba compl etamente perpl e j o sobre l a manera de expl i carme est

hecho" .

E n l o s d í a s s i g ui e nt e s , P r i e s t l e y r e pi t i ó l a ex pe r i e nc i a , e h i z o o

t r as s i m l are s con e l p l omo ro j o ( m n i o Pb O ) , ob te ni e ndo el m smo a i r e

As í P r i e s t l e y se conve nc i ó de que "e l me rcur i us ca l c i natus deb ía conse

gui r de l a a tmosfe rá la p rop ie dad de produc i r ta l e spe c i e de a i r e , s i e nd

i gua l e s los p roce di m e ntos de p re parac i ón de aque l l a substanc i a y l a de

p lomo ro j o" , y e s ta par te que conseguí a deb í a se r una par t e n i t r osa o á

da.

En e l m smo mes de agosto e l sabi o i nglés de j ó de l ado est as expe

r i e nc i as , acompañando a su pat r ón , L ord Shel burne a un v i a j e a l cont i nen

De manera que en Par í s comuni có a ot r os sus de scubr i m e ntos , e n par t i cu

l ar a L avoi s i e r . A su r e gre so , e n nov i e mbre , P r i e s t l e y r e anudó sus e xpe

r i e nc i as con e l gas que, más t arde , l l amará "a i r e de sgl og is t i cado" y r e c

noci ó a l gunas ot r as de sus par t i cu l ar i dade s i n te re sante s . As í , e l 21 d

novi embre de 1774 r econoce en modo cl aro y compl et o que el nuevo ai re p

39



e l de scub i e r to e l l o . de agost o , e ra absol u tamé nte d i f e re nte de l " a i r e

n i t r o s d es g l o f i s t i c a do " ( e l o xí d ul o de n i t r ó g en o) . E l l o . de ma r z o de -

1775 comprueba que e l nuevo ai re es respi rabl e y por eso di ce que es -

ai r e común, pero el 8 dfel .m smo mes se convence de que es mej or que el -

a i r e c o mú n, l l a ma nd ol o ai r e d es f l o gi s t i c a do .

L avoi s i e r e n marz o de 1775 re pi te l as exper i e nc i as de P r i e s t l e y -

con la ca l de me rcur i o , y después de r e chaz ar que e l a i r e desar r o l l ado

e ra - como cre ía ante s - "a i r e f i j o" ; a f i rma que lo que se obt i e ne e ra -

a i r e común "con un poco de la natura l e z a de l a i r e i n f l amabl e " (H„) . —

Durant e aproxi madamente un mes Lavoi si er cont i nua con una ser i e de ex-

per i me ntos con el óx ido de me rcur i o , l o que l e pe rm te ac l arar e n f or -

ma pre c i sa l as di f e re nc ias e nt re e l gas carbóni co ( C0

2

) e l a i r e vi t a l -

( 0

?

) , el a i r e i n f l a ma bl e ( £ L) y e l a i r e f i j o ( N

2

> m smas que c omuni —-

ca a l a Academ a e n abr i l del m smo año ( 1775) . J us to e s r e conocer l a

i mpor tanc i a que tuvo para l a r e al i z ac i ón de e stas e xper i e nc i as l os r e -

su l tados r e por t ados por P r i e s t l e y e n el se gundo vol ume n de sus Expe r i -

mentos y Observaci ones.

Durant e 1776 y buena parte de 1777 Lavoi si er cont i nua real i zando

sus e xper i me nt os , desar r o l l ando e n abr i l de 1776 su cé le bre e xpe r i e n—

ci a con e l óx i do de mercur i o roj o m sma que se descr i be en casi t odos-

I o s t r a ba j o s d e q uí m c a :

" I n t r odu je cuat r o onz as de me rcur i o puro e n un re c ip i e nte s ce r ra -

d o, d e v i d r i o , - e s c r i b i ó - l u eg o en ce nd í e l h o r n o y l o ma nt u v e as i d u —

rant e doce dí as. A l segundo día, habí a empezado a aparecer ^di m nutas

par t í cu l as r o j as sobre la super f i c i e de l me rcur i o" . Cuando l a mayor -

par te del me rcur i o se hubo conve r t i do en un po lvo r o j o . L avoi s i e r r e -

t i r ó del f uego el r e c i p ie nte de v id r i o , que habí a pe sado cu i dadosame n

te ant es de l exper i mento, y pesó su conteni do, nuevamente. Se encon —

tr o con que no hubo aumento de peso.

<

Como e l r e c i p ie nte de v i d r i o e s taba ce r r ado, nada pudo ent r ar o -

e scapar durante e l ca l e ntam e nto . S in embargo, cuando abr i ó e l r e c i —

p i e nte , notó que e l a i r e e nt r aba v io l e ntame nte de nt r o de él . Para L a-

v oi s i e r , e s t a e nt r a da v i o l e nt a d e a i r e i n di c a ba q ue pa r t e d e l a i r e d el

r e c i p i e nte se hab í a consum do durante e l ca l e ntam e nto y habí a dej ado

espaci o para que pudi era penetr ar más ai re . Después que entr ó el ai re

dentr o de l r eci pi ente , l o pesó, una vez más, y comprobó e l aumento en

peso. Deduj o ent onces l ógi camente, que est e aumentoj - gual aba el peso -

de al go que estaba en e l ai re cont enido en e l reci pi ente y que se habí a

combi nado, durante e l ca l e ntam e nto , con e l me rcur i o , f o r mado el pol vo

ro j o . Como me d ida de pre cauc i ón , i nvi r t i ó su e xper i me nto or i g i na l . To

mó el pol vo roj o de mercur i o y l o cal entó a t emperatur a más al t a. En-

cont r ó que e l po lvo r o j o se conve r t í a e n me rcur i o y que se de spre nd ía

un gas, y , medi ante una ser i e de pr uebas, encont ró que est e gas era —

i d én t i c o a l a i r e d ef l o gi s t i z a do qu e P r i e s t l e y h ab í a de s c ub i e r t o . P or

l o tanto , conc l uyó que e l gas que habí a e n el a i r e , e ra e l causante de

l a combust i ón .

Durante todo est e l apso de t i empo ( mas de año y medi o) e l tr ate o

e xpe r i me nta l de L avo i s i e r no p re se nta var i ac i ones apre c i ab le s , ante s '

bi en si pr ueba y comprueba sus datos exper i mental es, es con l a i ntenci

de no come te r e r ror e s , de contar con datos se guros y r i gurosos . Pe r c ,

cuant o al as pecto t eór i co, todo se conci be de manera compl etamente di f

rent e , haci a 1778, en una nueva publ i caci ón de su memor i a de 1775, l o

que p lante a L avoi s i e r e s a lgo mucho más de saro l l ado, d i r i ase que por f

L avo i s i e r ha encont r ado l a c lave del p rob le ma.

"De acuerdo a esto, parece que e l pr i nci pi o que se combi na con l os

me ta l e s durante su ca l c i nac ión , y que l e s aume nta e l peso , no e s ot r a

cosa que la part e mas pura de l ai re que nos r odea, que respi ramos y qu

pasa, e n e sta ope rac i ón , del e s tado de e xpans i b i l i dad al de so l i dez ; s i

por l o tan to se l e obt i e ne en el e s tado de ai r e f i j o , e n todas l as r e d

ci ones metal i cas en que se empl ea el carbón, es a la combi naci ón de es

ul t i mo con la part e pura de l ai re que se l e debe el e fect o y es muy pr

bab le que e n todas l as cal e s me tá l i cas no dar í an , t a l l a de l me rcur i o ,

mas que ai r e e m nente me nte r e sp i r ab l e , s i se pudi e ra r e duc i r l as a toda

s i n ad i c i ón , de l a m sma manera que se r e duce e l me rcur i o p re c i p i t ado

per se . Todo l o que acabamos de deci r de l ai re de l as cales metál i cas

pue de apl i car se natura l me nte a l que se obt i e ne del sa l i t r e me rce d a la

detonaci ón; se sabe que l a mayor part e de este ai re se encuentr a en e l

e s tado de a i r e f i j o , que e s mor t a l para aque l l os ani mal e s que lo r e sp

ran , qu<= t i e ne l a p ropi e dad de uni r se f ác i l me nte con la ca l y l os á l c

l i s , d e du l c i f i c a r l o s y ha c er l o s c r i s t a l i z a r ; p er o , c o mo al m s mo t i e m

l a de tonac i ón de l sa l i t r e no se p roduce s i no agre gándo l e carbón u ot ro

cuerpo cual quier a que contenga f l ogi st o, no se puede dudar que no acae

ca todaví a e n e sta c i r cust anc ia , una conve r s i ón del a i r e e m ne nte me

te r e sp i r ab l e e n a i r e f i j o ; de donde se de duc i r í a que el a i r e combi nad

e n e l s a l i t r e . . . e s l a pa r t e r e s p i r a bl e d el a i r e de l a a t mó s f e r a

d e

„

n r n

v i s t o de su expans i b i l i dad, y que es uno de l os pr i nc i p i os que const i tu

e l a c i d o ni t r o s o. E s t a mo s ob l i g ad os a c on c l u i r , q ue el p r i n c i p i o a l q

se l e ha dado hast a ahora e l nombre de ai re f i j o, es l a combi naci ón de

l a par t e e m ne nte me nte r e sp i r ab l e del a i r e con e l carbón " (C0

2

) .

L a vo i s i e r l l a ma ba a l o x í g en o ai r e v i t a l y a l n i t r ó g en o, e xh al a c i ó

resi dual porque se tr ataba de l gas que quedaba en la campana de mercur

despue s de la ca l c i nac i ón o de spués que un pá jar i to hub i e ra r e spi r ado —

al l í de nt r o . P r i e s t l e y , que e staba e n poses i ón de l os m smos re su l t ad

y que hasta l os habí a comunic ado ant es a l a Royal Soci ety de Londres, h

b ía denom nado a los dos nue vos gase s : a i r e def l og i s t i cado y a i r e f l og

t i cado. Los dos si st emas com enzan a enfr entars e desde ese momento.

vo i s i e r , ha adoptado el nombre de "a i r e v i ta l " e s dec i r , un gas di f e re

te del a i r e atmosfé r i co y di f e re nte de aque l l a e xha lac i ón r e s i dua l que

c o ns t i t u y e l o s c u at r o q ui n t o s de l a i r e a t mo s f é r i c o .

E n e f e c t o , e l s i s t e ma t r a di c i o na l e s mu y s ol i d o y l a s d e n om n a c i o

n es a do pt a d as p or P r i e s t l e y a s í l o r e ve l a n . E l g as q ue pe r m t e l a r e s

p i r ac i ón y la combust i ón es para é l y para todos l os quí m cos e xce pto



L avoi s i e r , no una par t e del a i r e atmosfé r i co , s i no ese m smo a i r e p r i vado

de su f l ogi s t o , e n tanto que e l n i t r ógeno es tambi é n a i r e , pero p rov i s to

de f l og i s t o . E l he cho que l a me z c l a de los dos gases r e const i tuya e l a i -

re atmosf ér i co no parece una prueba contr a l a natur al eza de e l emento si m

p le de l a i r e m smo; con la me z c l a vo lve r í a a l e s tado normal s i n que sea -

necesar i o pensar que l os e l ementos si mpl es sean l os componentes.

E l f l ogi s to e ra cons i derado por natur a l e z a imponde rabl e e i nat r apa—

ble y por l o tan to , no sorpre nd í a que no pud i e ra observar se e l pasa j e del

m smo.

Pr i e s t l e y pe rmanece rá un ido a e s tas concepc i ones t r ad i c i onal e s duran

te t oda la v i da, aún después de 1789 fecha en que e l si st ema de Lavoi si er

l l e gará a se r ace ptado por l a mayor í a . Sus ú l t i mos escr i tos e s tarán de

di cados a combati r una teor í a ya uni versal mente aceptada.

L as e tapas p r i nc i pa le s que marcan e l desar r o l l o ge ne ra l de sus i deas

y de su lucha cont r a l a Te or í a del F l og i s t o , e s tá r e pre se ntada e n su pr i -

mera et apa por l a "Memor i a sobre l a combust i ón en general " de la que des-

t a c a l o s i g u i e n t e :

"Me arr i esgo hoy a proponer a l a Academa una teor í a nueva sobre l a

combust i ón, o mej or di cho, para expresarme con l a reserva que me he i m—

pue sto como l e y , una h ipóte s i s , me di ante l a cual se expl i can muy sa t i s—

fact or i ame nte todos l os f e nóme nos de l ' a combust i ón , de la ca l c i nac ión e

i nc luso , e n par t e , l os que acompañan l a r e spi r ac i ón de los an imal e s . He

se ntado ya l os p r i me ros c i m e ntos de e sta h i póte s i s e n m s Opuscul e . s

Phys i que s e t ch i m que s , pe ro con f i e so que , poco se guro de m s l uces , no

me atr ev í ent onces a procl amar abi ert amente una opi ni ón que podía par e—

ce r s i ngu l ar , y que e staba en de sacue rdo d i r e c to con l a te or í a de Stah l -

y con l a que sust entan muchos hombres cé l ebres".

A cont i nuac i ón subraya l os cuat ro f e nóme nos pr i nc i pa le s sobre l os -

que se basa su te or í a : l e ro . e n toda l a combust i ón se l i bera mate r i a del

f uego o de l a luz ; 2do. l a combust i ón no puede real i zars e si no en una -

so la e spec i e de a i r e , "que j e nomme ra i i c i a i r pur " ( "que aqu í denom na-

ré a i r e puro" ) . En ot r os ai r e s o e n e l vac ío , l os cuerpos combust i b l e s -

en estado de combust i ón se apagan de inmedi ato; 3ro. En toda combust i ón

hay destr ucci ón o descomposi ci ón de l " ai re puro" , y e l cuerpo quemado -

aumenta de peso tanto cuanto es l a cant i dad de ai re destr ui do o desc om—

pue sto ; 4 to . En toda combust i ón en que i n te rv i e ne d icho a i r e l a substan

c i a que mada se t r ans forma e n un ác i do caracte r í s t i co de di cha substanc i a ;

e l a z uf r e s e t r a ns f o r ma en ác i d o v i t r i ó l i c o , e l f ó s f o r o e n á c i d o f o s f ó r i

c o , " l a s s u bs t a n ci a s c a r b on os a s p r o du c en " a i r e f i j o " , e s de c i r , á c i d o er e

toso . L a cal c i nac ión de los me ta l e s es tá some t i da a las m smas l e yes : -

e n toda ca lc i nac i ón hay : 1 ro . De sar ro l l o de mate r i a de l f uego; 2do. No -

pueden produci rs e si no en e l " ai re puro"; 3ro. Hay combi naci ón de ést e -

con l a subst anc i a ca l c i nada, con l a so la d i f e re nc ia de que en este casó-

se forma un compuest o part i cul ar , conoci do baj o e l nombre de sal metál i -

c a .

Para f i nal i z ar es ta t r asce ndenta l me mor i a L avoi s i e r se ñal a :

l >or l o tan to , l o r e p i to , a tacando l a doct r i na de StaKL . , no me propon

go de subst i tu i r l e por o t r a de most r ada r i gurosame nte ; so l o p re sento una h

potesi s que me parece mas pr obable , mas conf orme a l as l eyes de l a natur a

l e z a, y que, c re o , cont i e ne e xp l i cac i one s me nos f or z adas o cont r adi c tor i as

En 1783 pub l i ca sus " Ref l e x ione s sobre e l f l og i s t o" e mpez ando su obra

con un ataque a l a te or í a de l f l ogi s to y e mpl e ando e l t e rm no pr i nc ip i o

ac i d i f i ant o e n g r i e go pr í nc i pe oxyg ine para denom nar su ant i guo "a i r e v

t a l y qu e a s ug er e nc i a d el p r o pi o L av oi s i e r s e c on ve r t i r á e n el a c t u al -

oxygene ( ox íge no) hay que se ña l ar que L avoi s i e r e n t i e nde por " p r i nc ipe " l

que despues denom no el emento y que aun hoy se empl ea.

"He deduc i do de un pr i nc ip i o s i mp le t odas l as e xp l i cac i ones , y e s qu

e l a i r e pu r o , e l a i r e vi t a l , e s t a c o mp ue s t o po r u n p r i n c i p i o pa r t i c u l a r —

que l e es propi o, y que for ma su base, y que he denom nado pr i nci pe oxygi

ne , combi nado con l a mate r i a del f uego y del ca l or . Una ve z adm t i do este

p r i n c i p i o , l a s di f i c u l t a de s pr i n c i p a l e s d e l a qu í m c a pa r e c en d es v an ec e r s

y d i s i par se , y t odos l os f e nóme nos han podi do exp l i car se con una senc i l l e

sorpre nde nte . Pero s i e n quí m ca todo se exp l i ca de una manera sat i s f ac to

r i a s i n r e c ur r i r a l f l o gi s t o , e s i n f i n i t a me nt e p r o ba bl e , p or e s t e s ol o he

c h o, q ue e s t e pr i n c i p i o n o ex i s t a ; q ue s e a u n s er h i p ot é t i c o , u n a g r a t u i t a

supos i c i ón ; y , e n e fe ct o , e s un pr i nc i p i o r e conoc i do de buena l ógi ca que

no convi e ne mu l t i p l i car l os sere s s i n nece s i dad a l guna. . . ya es hora de -

que de un modo mas pr eci so y f or mal me expl i que acerc a de una opi ni ón que

consi dero como un err or f uenest o para l a quí m ca, y que me parece haber re

tar dado consi derabl emente e l progreso de est a ci enci a, por l a mal a manera"

d e d i s c u r r i r q ue ha i n t r o d uc i d o" .

Agregando:

"Ya es hora de vo l ve r , con la qu í m ca, a r az onam e ntos mas e xactos :

de despo jar a l os hechos , con l os cual e s d ía a d í a se e nr i que ce mas * s t a -

c i e nc i a , d e l o q ue l o s r a z on am e nt o s y p r e j u i c i o s a gr e g an ; d e d i s t i n gu i r

l o que es he cho y obse rvac i ón de l o que e s s i s t e mát i co e h ipoté t i co ; e n -

l i n , de hacer de manera de f i j a r e l punto a l que l os conoc i m e ntos qu ím -

cos han l l e gado, a f i n de que l os que nos sucederán pue dan par t i r de é l —

y prose gui r con segur i dad por e l cam no de l a c i e nc i a" .

"M so l o obj e to e n est a me mor i a ha s i do dar nuevos desar r o l l os a l a

t eor í a de l a combust i ón publ i cada en e l año 1777, de demost rar que e l —

nog i s t o de Stah l e s un se r i mag inar i o cuya e x i s t e nc i a é l ha supuesto —

gratu i tame nte e n los me ta l e s , e n el az u f re , e n e l f os f or o , e n todos l os

cuerpos combust i bl es; que todos l os f enómenos de l a combust i ón y de l a -

ca l c i nac ión se e xp l i can de un modo mucho mas se nc i l l o y f ác i l p re sc i n

d ie ndo de l f l ogi s t o . No he conceb i do la i l us i ón de que m s i deas a e s te

respecto sean adoptadas en segui da; e l espí r i t u humano se af err a en un -



púnto de v i s ta , y aque l l os que han encarado l a natura l e z a de c i e r ta mane-

ra, durante part e de su carr era, no encaran si n gran esf uerzo nuevos pun-

tos de v i s t a . Es por lo tan to ya hora de adoptar o dest r u i r l as ide as —

que he e xpue sto . M e nt ras t anto , e s con gran sat i s f acc i ón que observo —

que los j óvenes que re c i é n se i n i c i an en la c i e nc i a , s i n pre ve nc i ones que

l os geómetr as y l os f í s i cos que han renovado su mente acerca de l as verda

des quí m cas , han ce sado de c re e r e n e l f l og i s t o , t a l como Stahl l o pre -—

sentó, y contempl an esa t eor í a como un si st ema más i ncomodo que üt i l para

l a p r o s ec u ci ó n d el e di f i c i o de l a c i e nc i a q uí m c a " .

i

'i

A U T 0 E V A L U A C I 0 N

1 ) R E L A CI ON E L AS C O L U D A S .

A ) Co n o c i m e n t o q u e e mp l e a mo s e n l a

v i d a d i a r i a , a d q ui r i d o s en l a - -

p r á ct i c a o po r i m t a c i ó n.

B ) C o no c i m e n t o s q u e t r a t a n d e r e s -

ponde r a l cómo y por qué de un -

d e t e r m n a d o f e n óme n o.

C ) Mé t o d o q u e e mp l e a b a n l o s g r i e g o s

p ar a f o r mu l a r l o s p r i n c i p i o s ge -

n er a l e s de l a c i e nc i a .

D) C i e n c i a s q ue e s t u d i a n l a f o r ma

d e l a s i d e as .

E ) C i e n c i a s q u e e s t u d i a n l o s h ec h o s

q ue o c u r r e n e n l a r e a l i d a d .

2 ) CONTES TE F AL SO O VERDADERO, SEGUN EL CASO.

t ° S u S ? S S ? ¿ r S ? ? S S c ? S '

r i C O

"

C O t l d I a n o S

° "

6 X a C t o s

^ a p l i c a b

• V í o T ^

v e

p r i n c i p i o g e ne r a l . u Di c a d e nt r o d e u

L a Qu í m c a es un a c i e nc i a f a c t u a l n a t u r a l .

) E MP I R I C O- C OT I DI A NO

) CI E NT I F I C OS

) E X P E R I ME N T A L

) D E DU C T I V O- E S P E C UL A T

) FORMAL ES

) F A C T U A L E S



El c o n oc i m e nt o c i e n t í f i c o no

q ue l o s e x pl i c a e i n t e r p r e t a .

s ó l o d e s c r i b e l o s h e c ho s , s i n o

El c o n oc i m e nt o c i e n t í f i c o es ex a c t o ; e s de c i r , n o p os e e ni n

g ú n g r a d o de e r r o r .

El c o no c i m e nt o c i e nt í f i c o es f a l i b l e ; e s de c i r , p ue de ser -

r e e mp l a z a d o po r o t r o u o t r o s q ue c o n c u e r d e n o e x p l i q u e n m e -

j o r un c o n j u n t o de f e n orne n o s .

L a r e l a c i ó n e n t r e c i e n c i a y t é c n i c a s e d a s o l o e n e s e s e nt i

d o; e s dec i r , l a t é c n i c a no i n f l u y e s o b r e el d e s a r r o l l o de l a

c

i

e ne

i

a .

3) L LE NE LOS ESP ACI OS EN BLA NCO CON EL O LOS CONCEP TOS QUE COMPL ET EN

CORRECTAMENTE CADA ASEVERACI ON.

A . - El c o no c i m e nt o c i e nt í f i c o es P

o r

e s t a r

c o n s t i t u i d o po r c o nc e pt o s , j u i c i o s e i d ea s y n o p or s e n s ac i o n es ,

c o s t u mb r e s o pr e d i l e c c i o n es .

B. - El c o n oc i m e n t o c i e n t í f i c o e s p o r q ue

c o n c u e r d a a p r o x i ma d a me n t e c o n e l o b j e t o d e e s t u d i o .

C. - El mé t o d o c i e n t í f i c o e s el Q

u e s e

s i g u e

e n l a s c i e n c i a s p a r a y b u s c a r

D. - U na h i p ó t e s i s e s q ue t r a t a d e - -

e x p l i c a r e n f o r ma ge n e r a l y s i mp l e u n p r o b l e ma .

E . - U na t e o r í a e s —

F . - U n e x p e r i me n t o e s . d e l i b e r a d a d e u n

f e n óme n o p a r a e s t u d i a r l o me j o r .

G. - L a s ob s e r v a c i o n e s

s ó l o r e p o r t

e l t i p o o c l a s e d e c a mb i o s q u e s e p r e s e n t a n e n u n f e n ó me n o .

H. - L a o b s e r v a c i ó n no e s s i mp l e me n t e el v e r l a s c o s a s . E x i g e , a d

má s ,

4 ) RESPONDA EN FORMA BREVE L AS S I GUI ENTES CUESTI ONES.

A. - ¿ Q ué e s l a c i e n c i a ?

B. - E x pl i q ue p or q ué el c o n o c i m e nt o c i e n t í f i c o es s i s t e má t i c o

C. - ¿ Qu é e nt i e nd e po r c o n o c i m e n t o v e r i f i c a b l e ?

D. - ¿ C uá l e s s o n l o s o b j e t i v o s d e l a s c i e n c i a s n a t u r a l e s ?

E . - Me n c i o n e di e z c as o s e n q ue l a a p l i c a c i ó n de l a c i e n c i a h a y a t

i d o b e ne f i c i o s al h o mb r e .

F . - D es c r i b a c i n c o c a s o s e n q ue l a ap l i c a c i ó n de l a c i e n c i a ha y a

o c a s i o n a do p e r j u i c i o s al h o mb r e .

G. - ¿ Cu ál e s s u o p i n i ó n r e s p e c t o al b e ne f i c i o o p e r j u i c i o d e l a c i

c i a p a r a e l h o mb r e ?



I . - ¿ C on s i d er a q ue el mé t o d o c i e nt í f i c o e s i n f a l i b l e pa r a l a o b -

t e n c i ó n d e n ue vo s c o n oc i m e nt o s c i e n t í f i c o s ?

J . - ¿ En q ué c o n s i s t e el t e ne r l o q ue s e l l a ma " a c t i t u d c i e n t í f i -

c a

11

?

K . - E s c r i b a e n f o r ma o r d e n a d a l o s p a s os de l mé t o d o c i e n t í f i c o .

L . - E x p l i q u e p or q ué l o s e x p er i me n t o s s e r e a l i z a n e n el l a b or a t o -

r i o .

M. - S eñ a l e l a s d i f e r e n c i a s e nt r e o b s er v a c i ó n c u a l i t a t i v a y c u a n u

t a t i v a.

UNIDAD 2

propiedades y

medición

de la materia



I N T R O D U C C I O N .

E l e s t u d i o d e l a ma t e r i a y s u s p r o p i e d a d e s h a e n s e ñ a d o a

h omb r e a g ui s a r , v e s t i r s e , f a b r i c a r he r r a m e n t a s , a r a r l a t i e r

c o ns t r u i r c i u da de s , me j o r a r s u a l i me nt a c i ó n , v i a j a r a t r a v és d

l o s ma r e s y l l e g ar a l e s p a c i o e x t e r i o r . L e h a d a d o l o s me d i o s

d e s t r u i r s e : r á p i d a me n t e , e n u na g u er r a t e r mo n u c l e a r ; l e n t a me nt

a c a b a n do c o n l a n a t u r a l e z a . L e h a d a d o t a mb i é n l a p o s i b i l i d a d

e l i m n ar a l g ún d í a l a po b r e z a.

P e r o , ¿ s a b e s r e a l me n t e q ué e s l a ma t e r i a ? ¿ c ó mo s e r e l a c

n a c o n l a e n e r g í a ? ¿ p or q u é e x i s t e n t a n d i v e r s a s f o r ma s de ma t

r i a ? ¿ c ómo el e s t u d i o de l a ma t e r i a y s u s pr o p i e d a de s p e r m t e

d o l o a n t e r i o r me n t e me n c i o n a d o ?

E s p e r a mo s q u e c on el e s t u d i o d e l a p r e s e n t e u n i d a d pu e d a

r e s p o n de r , e n p a r t e , a es t a s y o t r a. s c u e s t i o n e s q u e s e t e pr e s

t e n; y q u e, a s i m s mo , d e s p i e r t e n t u i n t e r é s po r l o s u s o s y pr o

d a de s de l a ma t e r i a .

1020 122465

51



O B J E T I V O S .


Al t é r m n o d e l a u n i d a d, e l a l u mn o :

A pl i c a r á l o s p r i n c i p i o s b á s i c o s pa r a el e s t u d i o d e l a Q

m c a.

OB J E T I V OS E S P E C I F I C OS .

E l a l u mn o :

2 . 1 . - De f i n i r á el c o n c ep t o de Qu í m c a .

2 . 2 . - Di s t i n g u i r á l a s r a ma s en q ue se d i v i d e l a Qu í m c a y el c

p o d e e s t u d i o d e c a d a un a de e l l a s .

2 . 3 . - E x p l i c a r á el c o n c ep t o d e ma t e r i a .

2 . 4 . - I d en t i f i c a r á l as p r o p i e da d es g en er a l e s y e s p ec í f i c a s de

ma

t

e

r i

a .

2 . 5 . - I d en t i f i c a r á l o s e s t a d o s f í s i c o s d e l a ma t e r i a en l a r e l

c i ó n e ne r g í a - mo l é c ul a .

2 . 6 . - Di s t i n g ui r á e n t r e f e n ó me no f í s i c o y f e n ó me no q u í m c o .

2 . 7 . - E n u nc i a r á l a l e y d e l a c o n s e r v a c i ó n de l a ma t e r i a .

2 . 8 . - I d e nt i f i c a r á a l o s e l e me n t o s po r su s í mb o l o .



2 . 9. - De f i n i r á l o s c o n c e p t o s d e me z c l a , s u s t a n c i a pu r a , c o mp u es

t o , el eme n t o , á t

orno

y mo 1 é c u 1 a.

2 . 1 0 . - E n un c i a r á el c o n c e p t o d e e n er g í a .

2 . 1 1. - Ci t a r á l o s d i f e r e n t e s t i p os de e ne r g í a .

2 . 1 2 . - Di f e r e n c i a r á

e n t r e un c a mb i o d e e n e r g í a e x o t é r m c a y un

c a mb i o d e e n er g í a e n d ot é r m c a .

2 . 1 3 . - E n u n c i a r á l a l e y d e l a c o n s e r v a c i ó n de l a e n er g í a .

2 . 1 4. - D ef i n i r á pe so a t ó m c o r e l a t i v o.

1 . ¿ Q U E E S L A Q U I M I C A

?

L a Qu í m c a es un a c i e n c i a n at u r a l y f a c t u a l q ue e s t u d i a l

c o n s t i t u c i ó n y el c o mp o r t a m e n t o d e l a s s u bs t a n c i a s , c o mo s e -

t r a n s f o r ma u na s e n o t r a s y t a mb i é n l a ma n e r a c o mo u t i l i z a r l a s ;

a de má s e x pl i c a e i n t e r p r e t a l a s t r a n s f o r ma c i o n e s ma t e r i a l e s y ' e

c a p a z d e p r e d e c i r o t r a s n u e va s . Ot r a d e f i n i c i ó n q u e p o d e mo s da

e s q ue l a Qu í m c a e s t u d i a l a ma t e r i a , s u s c a mb i o s y s u s r e l a c i o

n es c on l a en e r g í a , e s d e c i r , e s l a c i e n c i a d e l a s s u b s t a n c i a s

s e o c u p a d e l a c o n s t i t u c i ó n d e l a ma t e r i a e n g e ne r a l y l a de c a

da s u bs t a n c i a en p a r t i c u l a r .

L a Qu í m c a c o mo t o d a s l a s r a ma s de l s a b e r h a i d o e v o l u c i o

n a nd o c o n el t i e mp o e n t r e t a n t e o s , e q u i v o c a c i o n e s y c er t e z a s .

De mo d o qu e e x p l i c a c i o n e s d e f e n ó me n o s y t e o r í a s v á l i d a s e n - -

o t r a s ép o c a s p u ed e n e n l a a c t u a l i d a d c o n t i n u ar s i é n do l o , o al r

v e s s e r i n c o mp l e t a s o i n a d e c u a da s . A n á l o g a me n t e t e o r í a s qu e e n

el p r e s e n t e s e t i e n en p or v á l i d a s s on s u s c e p t i b l e s , e n u n f u t u r

p r o x i mo o l e j a n o , d e mo d i f i c a r s e , c o mp l e t a r s e , a mp l i a r s e o r a t i

f i c ar s e .

2 . R A M A S D E L A Q U I M I C A .

A u n q u e c o n el e x p e r i me n t o d e Wo h l e r s e f u e pa r a a b a j o l a

t e o r í a vi t a l i s t a y c o n e s t o t a mb i é n d ej ó de t e n er r a z ó n l a d i v i

s i ó n d e l a Q uí m c a e n i n o r g á n i c a y o r g á n i c a ( d e b i d o a q u e Wo h l e

d e mo s t r ó qu e a p a r t i r d e u n c o mp u e s t o i n o r g á n i c o s e p o d r í a o b t e

n er u n o r g á n i c o ) , p or mo t i v o s d e e s t u d i o s e s i g ue di v i d i e n do l a

Qu í m c a e n e s a s 2 g r a n d e s r a ma s :

Q UI MI C A I N OR GA NI C A: E s t u d i a p r i n c i p a l me n t e l o s c o mp u e s t o s

q ue p r o v i e n en d el r e i n o m n e r a l .

Q UI MI C A OR GA NI C A: L l a ma d a t a mb i é n Q uí m c a d el c a r b ó n , e s t

d i a p r i n c i p a l me n t e l o s c o mp u e s t o s q u e p r o v i e n e n o s e d e r i v a n de

l o s s er e s v i v o s u o r g á n i c o s .

L a Qu í m c a n e c es i t a de l a s ma t e má t i c a s p a r a s u s c á l c u l o s

mu c h o s d e s us mé t o d o s y l o s c o n o c i m e n t o s a c e r c a d el á t o mo s e b

s a n e n l a f í s i c a y , a s u v ez l a Qu í m c a c o n t r i b u y e al d e s a r r o l l o

d e o t r a s c i e n e i a s : ' bi o 1 og í a , g eo l o g í a , i n ge ni e r í a , a s t r o n áu t i c a

e t c . , pu es t o d as l a s c i e n c i a s e s t á n c o n e x i o n a d a s .

A d e má s d e e s a s d o s g r a n d e s r a ma s d e l a Q u í m c a h a y má s s u

d i v i s i o n e s d e p e n di e n d o de l á r e a a d o n d e s e e n f o q u e , d e a h í q u e

e xi s t a n má s r a ma s de l a Qu í m c a : Qu í m c a a n al í t i c a , f i s i o q uí m c



q uí m c a t é c ni c a , e s t e r o qu í m c a , qu í m c a n uc l e ar , e l e c t r o qu í m c a ,

t e r mo q uí m c a , e t c .

Qu í m c a

Fí s i c o - Q u í m c a

I ñ o r g á n i c a

Or gán i c a

An a 1 í t i c a

Di a g r a ma 1: Di v i s i ó n t r a d i c i o na l d e l a Qu í m c a

Qu í m c a

Ana 1í t i c a

F i s i c o qu í m c a

Qu í m c a t é c ni c a

E s t e r o q u í m c a

• Qu í m c a n uc l e ar

E l e c t r o qu í m c a

T e r mo q u í m c a

F o t o q u í m c a

G eo q u í m c a

Ra d

i

o q u í m c a

Me t a l o gr a f í a

e t c .

e t c .

Di a g r a ma 2 :

Di v i s i ó n a c t u a l d e l a Qu í m c a , h a y q ue

d es t a c a r q u e e s t a di v i s i ó n , al i gu al

q ue c u a l q u i e r o t r a , r e s u l t a l a má s d e

l a s v ec es ar b i t r a r i a y a r t i f i c i a l .

3 . ¿ Q U E E S L A M A T E R I A

?

L o s q uí m c o s t r a t a n d e c o mp r e n d e r q u e e s l a ma t e r i a , p o r q u é

p u ed e p r e s e n t a r t a l d i v e r s i d a d d e p r o p i e d a de s y p o r q u é s e t r a n s -

f o r ma c o mo l o h a c e , ¿ p e r o q u é e s e n r e a l i d a d l a ma t e r i a ? ¿ c u á l e s

s o n l a s p r o p i e d a d e s f u n d a me n t a l e s d e t o d a ma t e r i a ? P e n s e mo s e n -

c o n t e s t a r p or a ho r a l a p r i me r a pr e g u n t a . Ma t e r i a e s " a q u e l l o qu e

o c u p a u n l u ga r en el e s p a c i o " , " a q u e l l o qu e c o n s t i t u y e l a s u s t a n -

c i a del u n i v e r s o f í s i c o . E s t a s de f i n i c i o n es l as e n c on t r a mo s en

c u al q ui e r d i c c i o na r i o .

L a T i e r r a , l o s ma r e s , l a b r i s a , el S o l , l a s e s t r e l l a s , t o d o

l o q u e el h o mb r e c o n t e mp l a , t o c a o s i e n t e es ma t e r i a . T a mb i é n l o

e s el h o mb r e m s mo . L a ma t e r i a e s t a n d u r a c o mo el a c e r o , t a n

a d a p t a b l e c o mo el a g u a , t a n u n i f o r me c o mo el a i r e y t o d a e l l a

p ue de e xi s t i r s i n l a e ne r g í a . Du r a n t e mu c h os añ os l os c i e n t í f

c o s c r e y er o n q u e l a ma t e r i a y l a e n er g í a s e d i s t i n g uí a n po r l a

p r e s e n c i a d e ma s a e n l a ma t e r i a y p o r l a a u s e n c i a d e e l l a e n l a

e ne r g í a , d es p ué s , a p r i n c i p i o s del s i g l o a ct u a l ( 1 9 05 ) , Al b er t

E i n s t e i n f o r mu l ó l a t e or í a de l a r e l a t i v i d a d e h i z o r e s a l t a r q

l a en e r g í a t a mb i é n t i e n e ma s a , y , s e g ú n e s t o , q u e l a l u z e s a t

d a p or l a ma t e r i a a c a u s a d e l a g r a v i t a c i ó n ; e s t o f u é c o mp r o b a d

p or l o s a s t r ó n o mo s , q u i e n e s e n c o n t r a r o n qu e u n r a y o de l u z ( e n

g í a ) q ue s e p r o p a g a d e s de u na e s t r e l l a l e j a na h a c i a l a t i e r r a ,

c u a n d o p a s a c e r c a de l s o l e s d es v i a d o ha c i a él p or s u at r a c c i ó n

g r a v i t a t o r i a . L a o b s e r v a c i ó n de e s t e f e n óme n o s e r e a l i z ó en el

t r a n s c u r s o de u n e c l i p s e s o l a r , c u a n do l a i ma ge n d e l a e s t r e l l a

p o dí a ve r s e pr ó x i ma al s o l .

H a s t a e l s i g l o a c t u a l s e p e n s ó q u e l a ma t e r i a no p o d í a -

c r e a r s e ni d e s t r u i r s e , s i n o q ue s o l a me n t e p od í a t r a n s f o r ma r s e

u na f o r ma en o t r a . N o o b s t a n t e , e n l o s ú l t i mo s a ñ o s s e h a en c o

t r a do q ue e s p o s i b l e c o n v er t i r ma t e r i a en e n er g í a r a d i a n t e , y

c e v er s a , c o n f i r má n d o s e l o s e ñ a l a d o p or E i n s t e i n .

T a mb i é n h as t a el s i g l o a c t u al , l o s c i e nt í f i c o s ha n a p l i c a

l a s l e y es d e c o n s e r v a c i ó n d e l a ma t e r i a y d e l a e n e r g í a p or s e p

r a d o . E s t a s d os l e y es de c o n s e r v a c i ó n d eb e n c o mb i n a r s e e n l a

t úa 1 i d a d e n u n a l e y ú n i c a : l a l e y d e l a c o n s e r v a c i ó n d e l a ma s a

s e g ú n l a c u a l l a ma s a q u e s e c o n s e r v a i n c l u y e a mb a s ma s a s , l a d

l a ma t e r i a y l a de l a e n e r g í a de l s i s t e ma . S i n e mb a r g o , e n l a s

r e a c c i o n es q u í m c a s o r d i n a r i a s p u ed e e mp l e a r s e a ú n l a l e y d e l a

c o n s e r v a c i ó n d e l a ma t e r i a : l a ma t e r i a n o p u ed e c r e a r s e n i d e s -

t r u i r s e , s i n o s o l a me n t e t r a n s f o r ma r s e ; r e c o r d a nd o q ue h a y u na

m t a c i ó n" a l a v a l i d e z de e s t a l e y; n o p u ed e a pl i c a r s e s i u n o de

l o s p r o c e s o s q ue t i e n e l u ga r e n e l s i s t e ma en c o n s i d e r a c i ó n i mp

c a c o n v e r s i ó n d e l a e n e r g í a r a d i a n t e en ma t e r i a o d e é s t a en en

g í a .

S e gú n l a t e o r í a d e l a r e l a t i v i d a d , l a ma t e r i a c o mp r e n d e

d a s l a s c o s a s d el u n i v e r s o qu e t i e n e n ma s a .

S e r e q u i e r e u na e n er g í a a d i c i o n al ( e n e r g í a c i n é t i c a ) p ar a

p o ne r e n mo v i m e n t o u n a p o r c i ó n de ma t e r i a . L a ma s a d e l a p o r -

c i ó n d e ma t e r i a q u e s e mu e v e e s ma y o r q u e l a ma s a e n r e p o s o , e n

u na c a n t i d a d d e t e r m n a d a p or l a e n er g í a c i n é t i c a .

C ua l q ui e r t r a b a j o ef e c t u a d o s o br e un c u er p o , c u a l q u i e r a

me n t o d e l a e n e r g í a de l c u e r p o , a u me n t a s u ma s a . P o r e s o , p o r

e j e mp l o , e l c u e r p o c a l e n t a d o t i e n e ma y o r ma s a q u e el m s mo c u e r

f r i ó , el r e s o r t e c o n t r a í d o t i e ne ma y o r ma s a qu e el r e s o r t e a f l o

d o. E s ve r d a d q u e e l c a mb i o d e ma s a r e s u l t a n t e de e n e r g í a es i

s i g n i f i c a n t e , y p a r a a u me n t a r l a ma s a d e u n c u e r p o en u n g r a mo

n e c e s i t a c o mu n i c a r a e s t e c u e r p o u n a en e r g í a d e 25 m l l o n e s d e

l o va t i o s - h or a .



Y p or e s t o es p r e c i s a me n t e p o r l o q u e e l c a mb i o d e ma s a d e

l o s c u e r p o s e n c o n d i c i o n e s n or ma l e s e n n u e s t r o un i v e r s o i n me d i a -

t o e s s u ma me n t e i n s i g n i f i c a n t e , y e s c a p a d e l a s me d i c i o n e s má s

e x ac t a s . A s í , p o r ej e mp l o , e l c a l e n t a m e n t o de u na t o n el a da de

a g ua d e s d e c e r o gr a d o s c e n t í g r a d o s h as t a l a e b u l l i c i ó n p r o v o c a r á

e l a u me n t o de s u ma s a a p r o x i ma d a me n t e e n c i n c o m l l o n é s i ma s d e -

g

r

amo.

s i n e mb a r g o l a f í s i c a y q u í m c a c o n t e mp o r á n e a c o no c e t a m -

b i é n f e n ó me n o s e n l o s qu e e l c a mb i o d e l a ma s a d e r i v a d el c a mb i o

d e e n e r g í a d e l o s c u e r p o s j u eg a u n p ap el c o n s i d e r a b l e . E s t o s f e

nó r ne no s l o s e n c o n t r a mo s al e s t u d i a r l a e s t r u c t u r a n u c l e a r d e l o s

á t omo s .

Ma t e r i a y e n e r g í a u ni d a s f o r ma n n u e s t r o mu n d o l a ma t e r i a ,

l a s us t a nc i a , l a e n er g í a , e l mó v i l d e l a s u s t a n c i a - as í p ue s po

d e mo s f o r ma r n o s u n c o n c e p t o d e l a ma t e r i a . Ma t e r i a es t o do l o -

q u e o c u p a u n l u g a r e n e l e s p a c i o , t i e n e ma s a y en e r g í a .

4 . P R O P I E D A D E S G E N E R A L E S

Y

P A R T I C U L A R E S D E L A M A T E R I A :

E n r e c o n o c i m e n t o d e q ue ex i s t e n di f e r e n t e s c l a s e s de ma t e -

r i a i mp l i c a qu e d e be d e e x i s t i r u n me d i o de d i s t i n g ui r l a s u na s de

o t r a s . A qu el l a s c a r a c t e r í s t i c a s qu e p er m t e n a l a p er s o n a d i s t i _n

g ui r u na c l a s e de ma t e r i a d e o t r a , s e l l a ma n

propiedades de la ma

teria, A s í , el d e t e r m n a r un a p r o p i e d a d q ue s e c o n s i d e r a , e s s en

c i i l a me nt e e l o bs e r v a r y c u a nt i f i c a r el c o mp o r t a m e n t o d e l a ma t e

r i a d u r a n t e u n e x p e r i me n t o . Ha y pr o p i e d a de s g e n er a l e s q ue so n c o

mu ñ e s a t o da s l a s s u b s t a n c i a s c o mo - Ma s a , P e s o , E x t e n s i ó n , I n er -

c i a , I mp en et r a bi l i d ad , Po r o s i d ad . E s t u d i a r e mo s b r e v eme nt e a l g u -

n as d e e s t a s .

L a mata de un cuer po es la cantidad de. matedla que contie--

ne, e s t o s e a pl i c a pa r a c ua l q ui e r t i p o d e ma t e r i a , d ur a o bl a n da ,

l í q ui d a o s ó l i d a, v i s i b l e o i n v i s i b l e , e t c . L a ma s a d e u n o b j e t o

puede determinarse rn.idle.ndo la fue.rza con que la tierra lo atrae

( f u er z a g r a v i t a t o r i a ) , Asto es, midiendo su peso.

C o mo l a f u e r z a d e l a g r a v e d a d n o e s l a m s ma e n t o d o s l o s

p u nt o s de l a s u p e r f i c i e t e r r e s t r e , e l p e s o d e u n o b j e t o n o s e r á -

c o n s t a n t e . P o r e j e mp l o un o b j e t o q u e p e s a 1 k g . , e n P a n a má p e s a -

r á 1 . 0 0 4 k g . en R e y k i a v i k ( I s l a n di a ) d i f e r e n c i a qu e n os pu e de pa -

r e c e r i n s i g ni f i c a n t e , p e r o q ue el t r a ba j o e x pe r i me nt a l t o ma r e l e -

v a nc i a .

A s í , e l p e s o d e u n o b j e t o , e n c o mp a r a c i ó n c o n s u ma s a r e a l

p u e d e v ar i a r mu c h í s i mo , d e p e n d i e n d o d e d ó n d e , c ó mo y c u á n d o s e ha

g a l a me d i c i ó n . P a r a l o s q ue v i v i mo s en e s t a e r a e s pa c i a l , n os -

e s f á c i l c o mp r e n d e r q u e l a s p a l a b r a s p e s o y ma s a , n o p u e de s i g

f i c ar l o m s mo . Un o b j e t o

sigue teniendo masa, a unque no tenga

p et o . C u an d o l o s a s t r o n a ut a s s e a l e j a n d e l a t i e r r a s u p e s o d

m n u y e. C u an d o s e l l e ga al p u nt o e n q ue s e e q u i l i b r a n l a s f u

z a s d e g r a v i t a c i ó n de l a t i e r r a y d e l a l u na , s u pe s o e s c e r o .

L a c o n d i c i ó n d e i n g r a v i d e z s e p u ed e l o gr a r e n o t r o s c a s o s ; p e r

l os o b j e t o s e n c u e s t i ó n s i e mp r e c o n s e r v a n s u s pr o p i a s ma s a s .

L a ma s a es a l g o f u n da me n t a l e i n h e r e n t e . E l

peso

e s me r

me n t e l a f u e r z a e j e r c i d a s o br e u n o b j e t o po r u n c u e r p o , t a l c o

l a t i e r r a . L a ma s a y e l p e s o

rio

s o n l o m s mo .

C o n r e s p e c t o a l a ine/icia , é s t a s e p u e de de f i n i r c o mo l a

o p o s i c i ó n q ue t o d a p o r c i ó n de ma t e r i a p r e s e n t a a c a mb i a r s u es

d o d e r e p o s o o d e mo v i m e n t o y s e l e c o n s i d e r a c o mo u na me d i d a

c u a nt i t a t i v a de l a ma s a .

E x t e n s i ó n o v o l u me n . - El v o l u me n no e s u n a me d i d a t a n f

d a me nt a l c o mo l a ma s a a l r e f e r i r s e a l a c a n t i d a d de ma t e r i a c o

n i d a e n u n o b j e t o , p u es t o q ue el v o l u me n v a r í a c o n l a t e mp e r a t

y p r e s i ó n , m e n t r a s q ue l a ma s a no . E l v o l ü me n e s , s i n e mb a r g

e mp l e a d o mu c h o e n e l e s t u d i o de l a Qu í m c a ; s e a c o s t u mb r a

defi

éste como el lugar de que todo cuerpo ocupa.

¿ P u e de d e f i n i r a l g u na s d e l a s o t r a s p r o p i e d a d es g e n e r a l e

de 1 a mat er i a?

L a s p r o p i e d ad e s g e ne r a l e s no nos pe/imiten diferenciar cla

mente entre una clase de materia y otra, o entre una substancia

otra, de poco nos s i r ve saber que de dos cuer pos uno posee más

s a q ue e l o t r o p e s a u no 1 50 g r . , m e n t r a s q u e e l o t r o s o' l o 7 0

g r . e t c .

E xi s t e otro tipo de propiedades llamadas particulares o

pecificas

que son l as

que corresponden a una sola substancia

o

u n g r u p o d e e l l a s y d e e s t a ma n e r a s e d i f e r e n c i a n d e l a s d e má s

e s t a s p r o p i e d a d es s e di v i d en u s ua l me n t e en F í s i c a s y Qu í m c a s .

E n t r e l a s p r o p i e d ad e s f í s i c a s po de mo s i n c l u i r : D e ns i d a d,

r e z a , pu nt o de f u s i ó n, p u nt o de e b ul l i c i ó n , c o nd uc t i v i d a d el é c

c a, c o 1o r , o l o r , e t c .

L a s p r o p i e d a de s q u í m c a s c o n c i e r n e n a l a ma n e r a d e t r a ns f

ma r s e l a s s u b s t a n c i a s , g e n e r a l me n t e s e r e c o n o c e n de s p u é s de q u

l as s ub s t a n c i a s ha n s u f r i d o u n c a mb i o . P r o p i e d ad e s qu í m c a s s

po r e j e mp l o . L a c o mb u s t i b i l i d a d, el e nl a c e q uí m c o , c o mp o r t a m

t o f r e n t e a o t r a s s ub s t a n c i a s , e t c . E s t a s pr o p i e d ad e s so n e x p

c a d as e n e l t r a n s c u r s o d e l a s p r ó x i ma s u n i d a d es .

4 . 1 . P R OP I E DA DE S Q UI MI C A S Y F I S I C A S.

L a s p r o p i e d a de s q uí m c a s de l a s s u s t a n c i a s s o n a q ué l l a s

s e a s o c i a n c on l as r e a c c i o n es q u í m c a s : p r o c e s o s en l os c ua l e s



l as di s t r i b u c i o n e s e l e c t r ó n i c a s a l r e d ed or d e l o s n úc l e os d e l a s -

e s p ec i e s pa r t i c i p a nt e s s e a l t e r a n s i g ni f i c a t i v a me n t e s i n qu e s e -

p r o d u z c a c a mb i o e n l a c o mp o s i c i ó n nu c l e a r . E j e mp l o d e e s t o s o n -

p r o c e s o s t a l e s c o mo l a r e a c c i ó n de l s o d i o me t á l i c o c o n el a g ua p a

r a f o r ma r h i d r ó g e n o e n f o r ma de g a s e h i d r ó x i d o d e s o d i o ; l a c o n-

v e r s i ó n de p l o mo y b i ó x i d o de pl o mo en s u l f a t o d e p l o mo ( i n v o l u -

c r a n do á c i d o s u l f ú r i c o ) d u r a n t e l a d e s c a r g a de l a b a t e r í a de u n -

a u t o mó v i l ; y el e 1 e c t r o d e pó s i t o d e c o b r e me t á l i c o d e s o l u c i o n es -

d e s a l e s de c o b r e .

L a s p r o p i e d a d e s f í s i c a s no i mp l i c a n c a mb i o s ma y o r e s en l a s

d i s t r i b uc i o n es e l e c t r ó n i c a s a l r e de do r de l o s n úc l e o s ; es t o es , l a

c o mp o s i c i ó n q uí m c a b ás i c a de l a s es p e c i e s no s e a l t e r a po r l o s -

c a mb i o s f í s i c o s . T a l e s pr o p i e d a de s c o mo e l pu n t o d e f u s i ó n ( t e m

p er a t u r a a l a c ua l s e f u n de un s ó l i d o ) , l a c o n du c t i v i d a d e l é c t r i -

c a , el b r i l l o , y l a d ur e z a , s e c o n s i d e r a n c omo p r o p i e d a de s f í s i -

c a s .

L a o r g a n i z a c i ó n mo d e r n a d e l o s e l e me n t o s e n f o r ma de t a b l a

p er i ó d i c a - t a b l a 1- pr o v i e ne h i s t ó r i c a me n t e de l a s o b s e r v a c i o n e s

c u i d a d os a s d e

1

a s p r o p i e d a de s f í s i c a s y q u í m c a s , mu c h a s d e l a s

c u al e s p r e s e nt a b a n p at r o n es r e pe t i t i v o s ( p er i o di c i d a de s )

1

o s c u a -

l e s r e s u l t a r o n s er f u n c i o n e s de l o s n ú me r o s a t ó m c o s de l o s e l e -

me n t o s . C o n v i e n e ex a m n a r a l g u na s de t a l e s pr o p i e d a de s c o n el o b

j e t o d e i r es t a b l e c i e n do l a n a t u r a l e z a d e l a p er i o d i c i d a d q u í mi -

c a .

A L G U NA S P R O P I E D AD E S F I S I C A S .

E s t a d o s f í s i c o s a t e mp e r a t u r a a mb i e n t e .

L a ma y o r í a d e l o s e l e me n t o s s o n s ó l i d o s a l a " t e mp e r a t u r a -

a mb i e n t e " ( 2 5 ° C) .

U no s c u a n t o s s o n g a s e s , c o mo el n i t r ó g e n o , e l o x í g e no , el -

f l ú o r , el c l o r o , e l h i d r ó g e n o y l o s g a s es no b l e s ( c o l u mn a 0 , T a -

b l a 1 ) ; d o s de l o s e l e me n t o s c o mu n e s , e l me r c u r i o y el b r o mo , s o n

l í q u i d o s . E l c e s i o y el g a l i o s e l i c ú an a l r e d e d o r de 3 0° C .

A l g u n a s t e n d e nc i a s s e r e c o n o c e n en s u s pu n t o s d e f u s i ó n y -

d e e b ul l i c i ó n - T a b l a 2 - , a u n qu e t a l e s p r o p i e d a de s po r s í s o l a s n o

h a bí a n d a do b as e a l a o r g a n i z a c i ó n d el p r e s e n t e s i s t e ma p e r i ó d i -

c o . T a n t o e l p u nt o d e f u s i ó n c o mo el d e e b u l l i c i ó n p r e s e n t a n u n

i n c r e me n t o a l g o i r r e gu l a r d e i z q u i e r d a a d e r e c h a e n u na l í n ea - -

- p e r í o d o - h or i z o n t a l h a s t a q ue s e a l c a n z a n v a l o r e s má x i mo s , d e s -

p u és d e l o s c u a l e s h a y u n a ma r c a d a d i s m n u c i ó n . E n t r e l a s c o l u m-

n as v e r t i c a l e s ( g r u p o s ) s o l a me n t e el g r u p o V I I A y el g r u p o 0 d e -

l o s e l e me n t o s p r e s e n t a n t e n de n c i a s s i mp l e s y r e g u l a r e s .

DENSI DADES

U na c o mp a r a c i ó n d e d e n s i d a d e s r e l a t i v a s ( r a z ó n d e ma s a a vo

l u me n) es s i g n i f i c a t i v a s o l a me n t e p ar a d e ns i d a d es me d i d a s a l a

ma t e mp e r a t u r a d e b i d o a q u e l a s s u s t a n c i a s , e n g e n er a l c a mb i

d e v o l u me n e n f u n c i ó n d e l a t e mp e r a t u r a . C o ^o e n t o s c a ¡ o s d e

t o s d e e b ul l i c i ó n y f u s i ó n , l a s d e ns i d a d es d e l o s e l e me n t o s p r

h a s t a

1

a

1

c a n z a r ^r ^v a ? ^ Í

Z q U Í e r d

* * ha e n un

6

e r í o d o " d a '

h a s t a a l c a n z a r un v a l o r má x i mo , s e g ui d o p or un d e c r e c i m e n t o

V e ^ Z

1

? m: n

d

: ^^

a

L

d

? o s

S Í

e r

e S a l r e d e d 0

'

d e l a

t e mpe rnat ura amb

m a n e r a l o s

e l e me n t o s q u e s o n g a s e s t e n g a n mu y b

n^n n h c o mp a r a c i ó n c o n l o s e l e me n t o s s ó l i d o s o l í q ui d o s

De n t r o d e u n g r u p o l a s de n s i d a d e s t i e n de n a i n c r e me n t a r s e c o n

i n c r e me n t o d el p e s o a t ó m c o , c o n t r e s n o t a b l e s e x c e p c i o n e s ma

s i o , po t a s i o y c a l c i o ( T a bl a 1) .

p ü n e 8 ,

mag

D e n s i d a d e s (g c m ~

3

) d e a l g u n o s e l e m e n t o s q u í m i c o s , a 2 0 ° C y

1 , 0 a t m . d e p r e s i ó n

0

L¡

0.5 í

Be

.1,8

B

2,3

C

2,2

X

O

1,3 X

10 -

3

F \ ' e j

1,6 X 0,83 X;

1 0 " i o -

3 :

N a

0 . 9 "

i

Mg

1,7

Al

2,7

Si

2,4

P

2,2

s

2J0

C A r I

3.0 X 1,7 X '

10

-3

10

-3 ;

K

¡ 0 , 8 '

Ca

1,6

Se

3.0

Ti

4,5

V

6,0

Ga

5.9

Ge

5,4

A s

5.7

Se

4,8

Br

3,1

Kr i

3,5 X •

ío -

3

Rb

1,5

Sr

2,5

Y

5,5

Zr

6,4 i

N b ;

8,4

In

7,3

S n

7,2

S b

6,7

Te

6,2

I

4.9

i

Xe

5,5 X •

1 0

-3 ¡

Cs Ba

1,9 j 3,5

La

6,2

Hf

13,3.

Ta

16,6

TI

11,8

Pb

11.4

Bi

9.7

ib

S

i

d a t o s n o e x a c t o s

M u c h o s e l e m e n t o s p u e d e n e x i s t i r e n d i f e r e n t e s f o rm a s e n e l

e s t a d o s ó l i d o . L a s d e n s i d a d e s d a d a s s o n p a r a l a s f o rm a s m á s c o -

m u n e s . A e f e c t o s d e c o m p a ra c i ó n , e l a g u a t i e n e u n a d e n s i d a d

a p ro x i m a d a d e 1 g c m "

3

a 2 0 ° C . E l a i re " s e c o " a 2 0 ° C y 1 , 0

Á

a tm de pres ión , t iene una densidad de 1,21 X 10 g cm .



o

.e

7

L

u

1

9

m Lg)

c o

O

T in

T •"H

SÌ

5

M O

tñ"

o » a» «

- Za

G

9

T

m

1

9 sr

f Sâ

to

as U

T-

s

S|

r fa

o

s

S r o Sr o S

6

y

1

5

SaW Ç7

S

"H?

s

- m

T3 -Í

•o.s

s Bs

8

3

E

u

1

9

s

s

?

£3 ^

n ES

o

¡ 3 *

E

S

Jjj

|

Q i O

«

^

« Vi? '

«

_

M

O

N

d

1

2

«

C

5

P

r

1

9

s

« s 2

P

r

1

9

«

m

r

o

WS

,X

o

c-J

H

s

o

12 £

- o. •

3

<*S f

a

5

1

» ü

•o í Ï

H * *

a < S 5

« £ e *

£30«

s"

1

' S

* S o

ft

J .S •o K

E 3 . 2

62

T A B L A 2 ;

q u ? m T c o s

Pr

°

X Í m a d O S d e f U S Í Ó n y e b u l l i c i ó n

( ° C ) de a lg u n o s e l e m e n t o s

I A

1 8 0 '

L

: :•.;')

Í'íf:

Na

"60

K

760

40

Kb

"30

C s

710

Il A

1 2 8 0

Be

2510

m '

M»

2110

850 "

Ca

1580

Sr

i i 80

7 0"

Ba

i

5 0 0

II1A

IVA VA VIA

V IIA C e ro

I I IB

I VB

VB

VI B

1540

' 1670

* Ì S90"

î 880

Sr

T

V

Cr

2730

3230

3000

2200

3510

1850

2470

' 2 6 1 0

Y

Zr

\ b

Mo

3200

3580

4930

5560

920 '

2230

3Ó00"

34 ò '

La

H

Ta

. W

3470

5400

6100

; 5900

L o s v a l o r e s t a b u l a d o s a q u í s o n a p ro x i m a d o s

a

los 10 C

m á s c e r c a n o s p a r a e f e c t o s

de

c o m -

p a ra c i ó n .

2000

3730

- 2 1 0

-220

- 220 - 2 5 0

B

C

N O

F

Se

2550

4200

- 200

- 1 3 0

-

1 9 0

- 2 5 0

660

1410

* 4 0

'

i 20

—100

- ¡ 9 0

A S

P

S

C \r

2470

2480

280

440

- 40

- •»;

30"

940

820

2 2 0 .

- 10

—

Ga

Ge •

As Se

Br

Kr

2400

2700

610

690

60

: 50

160

~Z30

"630

4"/)

110

In

Sn

Sb

Te

l \ >

2080

2270

1440

990

180

- n u

300

330

~ 270

250"

( )

At

-70

TI

P b

B

Po

( )

At

Kn

1460

1 7 4 0

1630

960

e

-go

Clave

180~

Li —

1 3 2 0 _

p u n t o de f u s i ó n a p r o x i m a d o

s í m b o l o

p u n t o de e b u l l i c i ó n a p ro x i m a d o

d e m a s i a d o i n e s t a b l e

( r a d i a c t i v o )

p a ra d a t o s e x a c t o s

a 1,00 a tm

de

pres ión

L a d ef i n i c i ó n que hemos dado de ma t e r i a , así como el s e ñ

l o s d i s t i n t o s t i p os de pr o p i e d a de s que p r e s e n t a n no nos per m t e

d a vi a c o mp r e n d e r c o mo e s t á c o n s t i t u i d a l a ma t e r i a , y por que se

p r e s e n t a en t a n t a s f o r ma s di f e r e n t e s . A c o n t i n ua c i ó n e s t u d i a r e

como se l l ega a ex pl i c a r l a c on st i t u c i ó n de l a ma t e r i a .

5 . T E O R I A A T O M I C A D E L A M A T E R I A .

5 . 1 . LA LEY CE LAS P R OP O RC I O NE S D EF I N I D AS .

Como s eña l amos en l a u ni d ad a nt e r i o r B o y l e f ué el p r i me r o

or mu1ar l a n o c i ó n mo d e r n a de e l e me n t o , c o mo a qu e l l a s u b s t a n c i a

que no puede ser d e s c o mp u e s t a én o t r a s más s i mp l e s . E st a de f i

c i ó n f ue r á p i d a me n t e a c e p t a d a gr a c i a s a l os t r a ba j o s de L a vo i s i

ma s no s u c ed í a l o m s mo con l a n oc i ó n de mixto con cuyo nombr e

d e s i g n ab a n l os s i s t e ma s que e s t a b a n f o r ma d o s , g e n é r i c a me n t e , p

ma s de un e l e me n t o . Se r e c o n oc í a n dos t i po s de m x t o s h o mo g é ne

y h et e r o g e n e o s . Los m x t o s h e t e r o g é ne o s no p r e s e n t a b a n p r o b l e m

e r a n n ue s t r a s a c t u a l e s me z c l a s h et e r o g é ne a s f á c i l e s de i de n t i f i

c a r

C on r e s p e c t o a l os m x t o s h o mo g én e os e x i s t í a una f u e r t e

c



t r o v e r s i a po r un l a do

n e o s . l o s c o mp u e s t o s

t al d i s t i n ci ó n.

s e c o n s i d e r a b a n do s t i p os d e m x t o s h orno ge -

y l a s s o l u c i o n es p o r el o t r o no se h a c í a - -

C l a u d i o L ui s Be r t h e l o t a p o ya b a l a s e gu n da de e s t a s i d ea s , -

a f i r ma b a q u e en un c o mp u e s t o f o r ma d o p o r d o s e l e me n t o s x e y , v a -

r i a r í a l a p r o p o r c i ó n de e s t o s s e g ún el mé t o d o d e p r e p a r a c i ó n de l

c o mp u es t o , i g ua l s u c e d e r í a c on l a s s o l u c i o n es p or l o t a n t o no h a-

b í a po r qu e h a c er t a l d i s t i n c i ó n . Op u e s t a a l o s p u nt o s d e v i s t a

d e B e r t h e l o t e s t a b a l a o p i n i ó n d e J o s é L u i s P r o u s t . P r o u s t de mo s^

t r ó e n 1 79 9 q ue e l c a r b o n a t o de c o b r e , p o r e j e mp l o , c o n t e n í a c o -

b r e , c a r b o n o y o x í g e n o e n p r o p o r c i o n e s d ef i n i d a s en pe s o , n o i m-

p o r t a n d o c o mo s e h u b i e r a p r e p a r a d o e n el l a b o r a t o r i o ni c o mo s e -

h u bi e r a a i s l a d o d e l a s f u e nt e s na t u r a l e s . L a p r o p o r c i ó n e r a s i e m

p r e d e 5 . 3 p a r t e s d e c o b r e po r 4 de o x í g e n o y 1 d e c a r b o n o .

P r o u s t l l e gó a d emo s t r a r q ue u na s i t u ac i ó n s i m l a r s e p r e -

s e n t a b a t a mb i e n ps r a mu c h o s o t r o s c o mp u e s t o s , y f o r mu l ó l a g e n er a

l i z a c i ó n d e q u e t o d o s l o s c o mp u e s t o s c o n t e n í a n e l e me n t o s c o n c i e £

t a s p r o p o r c i o n e s d e f i n i d a s y n o e n o t r a s c o mb i n a c i o n e s , i n d e p e n -

d i e n t e me n t e d e l a s c o n d i c i o n e s b aj o l a s c u a l e s s e h a bí a f o r ma d o.

A e s t o s e l e l l a mó L e y d e l a s P r o p o r c i o n e s De f i n i d a s . A p a r t i r -

d e q u e s e di o a c o n o c e r l a l e y d e P r o u s t e mp e z a r o n a p l a n t e a r s e -

d e n t r o de l p a n o r a ma d e l a q u í m c a u na s e r i e de p r o b l e ma s mu y i m-

p o r t a n t e s . De s p u é s de t o d o , ¿ po r q ué h a b r í a d e s e r c i e r t a l a l e y

d e l a s p r o p o r c i o n e s d e f i n i d a s ? ¿ po r q ué u n c i e r t o c o mp u e s t o t e n í a

q u e e s t a r h e c h o s i e mp r e d e 4 p a r t e s d e x y u n a p a r t e de y, p o n g a -

mo s p o r c a s o y n u n c a d e 4 . 1 . p a r t e s d e x y . 0 d e y o 3. 0 p a r t e s

d e x p o r 1 . 1 de y ? Si l a ma t e r i a es c o n t i n u a es t o po d r í a s e r - -

c i e r t o , l o s e l e me n t o s p o dr í a n u ni r s e e n p r o p or c i o n es v a r i a b l e s ,

p e r o es t o no c o n c o r d a b a c o n l o s he c h o s ex p e r i me n t a l e s , d i v e r s o s -

q u í m c o s d es p u é s d e P r o u s t h a b í a n c o mp r o b a d o s us r e s u l t a d o s , h a -

b í a pu es q ue bu s c a r e x p l i c a r e s t o s i n c o n s i d e r a r q ue l a ma t e r i a -

f u e s e c o n

t

í n ua .

5 . 2 . J OH N D A L T O N Y S U T E O R I A A T O MI C A .

El q uí m c o i n gl é s J o h n Da l t o n ( 1 76 6- 1 8 4 4) c o n s i d e r ó d e t e ni -

d a me n t e e s t a c u e s t i ó n y r a z o n ó d e l a s i g u i e n t e ma n e r a : S u p o n g a mo s

que un co mpue s t o se f or ma cua ndo un át omo de x se une con uno de

y , y n o d e o t r a ma n e r a . S u p o n g a mo s a c o n t i n u a c i ó n q u e c a d a á t o mo

de x pe s as e 4 ve ce s más que cada áto mo de y . En t onc e s e l compue s

t o t e n d r í a q u e t e n er e x a c t a me n t e 4 p a r t e s d e x p or 1 p a r t e de y.

Da l t o n e n s u " N ew S y s t e m o f Ch e ms c a l P h i l o s o p h y " e x pr e s ó :

" Si l a s ú l t i ma s p a r t í c u l a s d e u na s u bs t a n c i a , c o mo el a g ua

s o n t o d a s i g ua l e s en t r e s í , e s d e c i r , p o s e en l a m s ma f o r ma el - -

m s mo p es o e t c . E n c u a n t o s a b e mo s n o t e n e mo s n i n g ú n f u n d a me n t o -

p a r a s u p on er d i s t i n t o s e n t r e s i l o s " á t o mo s " de a g ua . Si s u c e de

e s o p a r a és t a , l o m s mo d e be de s u c e de r p a r a l o s e l e me n t o s d e l o s

c u a l e s c o n s t a e l a g ua , o s e a el h i d r ó g e n o y el o x í g e no .

P u e de n h a c e r s e o b s e r v a c i o n e s a ná l o g a s p a r a t o da s l a s s u b

t a n c i a s . De e s t o po d emo s c o nc l u i r q u e l a s p a r t í c u l a s ú l t i ma s

t o d a ma t e r i a h o mo g é n e a s o n c o mp l e t a me n t e i g u a l e s en f o r ma , p e s

e t c . E n o t r a s p a l a b r a s , c u a l q u i e r á t o mo d e a g ua e s i g ua l ' a c u

q ui e r o t r o á t o mo de a g ua : c u a 1 q u i e r o t r o á t o mo de hi d r ó g e n o e s

i gu al a c u a l q u i e r o t r o át o mo de h i d r ó g e n o , e t c " .

A s í Da l t o n p u do f o r mu l a r l a p r i me r a t e o r í a pr á c t i c a de l

á t o mo s y d e l a s mo l é c u l a s , p a r t e f u n d ame n t a l d e l a q u í m c a mo d

na y s i n l a c u al el d e s a r r o l l o de é s t a n o h a br í a s i d o p os i b l e

" L as pa r t í c u l a s f i n a l e s d e t o d o s l o s c u e r p o s s i mp l e s s on á t o mo

no s u s c e p t i b l e d e p o s t e r i o r e s di v i s i o nes , e s c r i b i ó . T o d o s e s

a t o r r o s s o n e s f e r a s , c a d a u na c o n s u p r o p i o p es o , q u e p u e d e e x p

s a r s e e n n ú me r o s " .

A s í s e g ú n D a l t o n t o d a l a ma t e r i a s e c o mp o n e de á t o mo s

l as p r i n c i p a l e s p r o p o s i c i o n e s f o r mu l a d a s po r Da l t o n po d emo s e n

c i a r l as s i g ui e nt e s :

1) T o d o s l o s c u e r p o s s i mp l e s o e l e me n t o s e s t á n f o r ma d o s po r p a r

c u l a s pe q ue ñ í s i ma s , l o s á t o mo s , q u e p e r ma n e c en i n d i v i s i b l e s

el c u r s o de l a s r e a c c i o n es q uí m c a s .

2 ) T o d o s l o s á t o mo s d e u n d e t e r m n a d o e l e me n t o s o n i d é n t i c o s y

t i e n en i g ua l ma s a ; y l o s á t o mo s de d i f e r e n t e s e l e me n t o s t i e

di f e r e n t e s ma s a s .

3 ) C u a n d o do s o ma s c u e r p o s s i mp l e s ( e l e me n t o s ) s e c o mb i n a n e l

c u e r p o c o mp u e s t o r e s u l t a d e l a u n i ó n de á t o mo s d e d i f e r e n t e

p e c i e , e l n ú me r o de á t o mo s q u e s e c o mb i n a n l o h a c e n e n p r o p

c i o ne s d ef i n i d a s .

4 ) L o s á t o mo s d e u n c o mp u e s t o s o n i d é n t i c o s e n t r e s í e n f o r ma

s a, e t c . '

A l a f i r ma r Da l t o n q ue l o s c o mp u e s t o s q u í m c o s es t á n f o r m

d os po r á t o mo s d e d i f e r e n t e s e l e me n t o s , c o mb i n a d o s en p r o p o r c i

n es d e f i n i d a s , d e d uj o q ue l a p o r c i ó n má s p e q u e ñ a de un c o mp u e s t

c o n s i s t í a e n u n a a g r u p a c i ó n d e u n n ú me r o d e f i n i d o d e á t o mo s d e

d a e l e me n t o , l o q u e l l a mó á t o mo c o mp u e s t o , y q u e a h o r a c o n o c e mo

p or mo l é c u l a , y q u e p a r a un c o mp u e s t o d ad o , e s t a s e r a n i d é n t i c a

e nt r e s i .

C on es t o c o n v a l i d ó l a l ey d e l a s P r o p o r c i o n e s De f i n i d a s y

p e r m t i ó di f e r e n c i a r c l a r a me n t e en t r e u n c o mp u es t o y u na s o l u c i

P o r u n l a d o l a s mo l é c u l a s d e u n c o mp u e s t o s o n i d é n t i c a s

t r e s i y s e f o r ma n en p r o p o r c i o n es f i j a s y d ef i n i d a s , m e n t r a s

q ue l a s s o l u c i o n es ( me z c l a s h o mo g é ne a s ) p r e s e n t a n mo l é c u l a s d i f

r e n t e s y a q ue l l a s s e f o r ma n e n p r o p o r c i o n e s v a r i a b l e s .

L o s á t o mo s d e Da l t o n e r a n , c l a r o e s t á , d e ma s i a d o p e qu e ñ o s

p ar a v er s e , i n c l u s o al m c r o s c o p i o , l a o b s e r v a c i ó n d i r e c t a er a

P o s i b l e . S i n e mb a r g o , l a s me d i d a s i n d i r e c t a s p o dí a n a p or t a r i

t o r ma c i ó n s o b r e s u s pe s o s .



Da l t o n s u p u s o q u e l a s s u b s t a n c i a s ma s c o mu n e s e s t a b a n f o r ma l

d a s p o r l a u n i ó n d e un á t o mo d e un e l e me n t o c o n o t r o á t o mo d e - -

o t r o el e me n t o .

P o r e j e mp l o , el a g u a s e f o r ma al c o mb i n a r s e u na p ar t e de - -

h i d r ó g e n o c o n 8 p a r t e s d e o x í g e n o , e n t o n c e s p o d r á d e d u c i r s e q ue -

e l á t o mo d e o x í g e n o e r a o c h o v e c e s má s p e s a d o q u e el á t o mo d e h i -

d r ó g e no . Da l t o n d e c i d i ó t o ma r , a r b i t r a r i a me n t e , e l pe s o d el á t o -

mo d e h i d r ó g e n o i g u al a 1, e n t o n c e s e l á t o mo d e o x í g e n o en e s t a -

e s c a l a s er í a 8 . P o r ot r a p a r t e , s i u na p a r t e d e h i d r ó g e n o s e c o m

b i n a c o n c i n c o pa r t e s d e n i t r ó g e n o p a r a f o r ma r a mo n í a c o , y s i s e

s u p o n e q u e l a mo l é c u l a d e a mo n í a c o e s t á f o r ma d a d e u n á t o mo d e - -

h i d r ó g e n o y o t r o d e n i t r ó g e n o , p u e de d e du c i r s e q u e el á t o mo de nj _

t r ó g e n o t i e n e u n p e s o d e 5 .

R a z o n a n d o de e s t e mo d o , D a l t o n f o r mu l ó l a p r i me r a t a b l a d e

p es o s a t ó m c o s . E s t a t a b l a r e s u l t ó e s t a r e qu i v o c a da en v a r i o s - -

p u n t o s , l o c u a l n o d e s me r e c e el t r a b a j o de Da l t o n , p u es c o n e l - -

t i e mp o s e v i ó q u e e s a c o mb i n a c i ó n u n o a u n o n o e r a n e c e s a r i a me n t e

el c a s o má s f r e c u e n t e .

Un a v e z a c e p t a d a l a T e o r í a A t ó m c a p o dr á n r e p r e s e n t a r s e l o s

c o mp u e s t o s c o mo f o r ma d o s d e mo l é c u l a s c o n u n n ú me r o f i j o de á t o -

mo s de d i f e r e n t e s e l e me n t o s . P a r e c í a e n t o n c e s mu y n a t u r a l i n t e n -

t a r r e p r e s e n t a r t a l e s mo l é c u l a s d i b u j a n d o el n ú me r o c o n v en i e n t e -

d e á t o mo s d e c a d a e l e me n t o .

Da l t o n e mp l e o p e qu e ño s c í r c u l o s e s p e c í f i c o s pa r a c a d a e l e -

me n t o . R ep r e s e n t ó el o x í g e no me d i a n t e u n c í r c u l o s i mp l e , u n c í r -

c u l o c o n u n p u n t o c e n t r a l e r a un á t o mo de h i d r ó g e n o , c o n u n a l í -

n e a v e r t i c a l u n á t o mo d e n i t r ó g e n o , y a s í s u c e s i v a me n t e . P e r o c o

mo r e s u l t a b a d i f í c i l i n ve nt a r c í r c u l o s s uf i c i e nt e me nt e d i f e r e n t e s

p a r a c a d a e l e me n t o , D a l t o n d e j ó a l g u n o s i n d i c a d o s c on u na l e t r a -

a p r o p i a d a . A s í e l c o b r e t e n í a u na C , el z i n c u na Z , e t c .

B er z e l i u s q uí m c o s ue c o, v i ó q ue l o s c í r c u l o s er a n s up er - -

f 1 u os y q ue b a s t a b a n l a s i n i c i a l e s s o l a s . S u gi r i ó p or l o t a n t o ,

q ue c a d a e l e me n t o t u v i e s e u n s í mb o l o v á l i d o t a n t o pa r a r e p r e s e n -

t a r el e l e me n t o e n g e n e r a l c o mo p a r a u n á t o mo d el e l e me n t o , y q u e

e s t e s í mb o l o c o n s i s t i e s e e n p r i n c i p i o e n l a i n i c i a l d el n o mb r e l a

t i n o d el e l e me n t o . Si d os o má s e l e me n t o s p o s e í a n l a m s ma i n i -

c i a l , p o d í a a ña d i r s e u na d e l a s l e t r a s s i g u i e n t e s de l n o mb r e .

A s í s e c o n s t i t u y e r o n l o s s í mb o l o s q uí m c o s de l o s e l e me n t o s , y - -

h oy en dí a ha y c o n s e n s o s o br e e l l o s y s o n a c e p t a d o s i n t e r n a c i o n a l

me n t e , p o dr í a q ui z á s , p e ns a r s e qu e n o e s j u s t o el a t r i b u i r a Da l -

t o n l a T e o r í a A t ó m c a de l a Qu í m c a , d e j a n d o d e l a do a l o s f i l o s o

f o s de l a a n t i g ü ed a d y a mu c h o s o t r o s q uí m c o s y f í s i c o s a n t e r i o ~

r e s a Da l t o n y q ue ut i l i z a r o n e l c o n c e p t o d e á t o mo .

P e r o h a y q u e o b s e r v a r q u e Da l t o n f u é el p r i me r o e n :

a ) Ha c e r a f i r ma c i o n e s c l a r a s y p r e c i s a s r e s p e c t o de l o s á t o mo s - -

( l e a s i g n a p e s o , a c l a r a q u e h a y c a s o s e n q u e s o n i g u a l e s e n t r e

s i y c a s o s e n q u e n o l o s o n ) .

66

b ) S ac a r c o n c l u s i o n e s qu e l a e x p er i e n c i a p od r í a ve r i f i c a r o n o.

c ) F i n c o en l a s c o n c l u s i o n e s a l a s q ue l l ego ' u na n ot a c i ó n q u í m

c o nv e ni e nt e .

d ) De t e r m n a r , t o d o l o i mp e r f e c t a me n t e q u e s e q u i e r a p e r o d et e r n

n ar al f i n , po r p r i me r a v ez l o s p es o s a t ó m c o s .

P or es t a s r a z o ne s c o n s i d er a mo s j u s t i f i c a d o a t r i b ui r a D a l

t o n l a e x p r e s i ó n de l a T e o r í a A t ó m c a en l a q uí m c a .

P or ú l t i mo , s e pu e de a f i r ma r q u e l a T e o r í a A t ó m c a de D a l

t o n v i n o a f u n da me n t a r l a c l a s i f i c a c i ó n q ue se h a c e d e l a s s u b s

t a n c i a s e n e l e me n t o s , c o mp u e s t o s y me z c l a s .

o

H i d r ó g e n o

©

. y A l ú m i n a

GO

A g u a

^ ^ Ni t r ó g e n o

(D

o d a

0 D

A m o n i a c o

C a r b o n o

P o t a s a

G a s o l e f i a n t e

O

O x i g e n o

©

C o b r e

O x i d o c a r b ó n i c o

©

©

A z u f r e

F ó s l ' o r o

©

P l o m o

A c i d o s u l f ú r i c o

A c i d o c a r b ó n i c o

• p C— . A l u m b r e d e p o t a s a

S ímbol os y f ormu l as propuest os por Da l t on ,

6 . C L A S I F I C A C I O N D E L A M A T E R I A .

6 . 1 . L O S E L E ME N T OS .

E s e v i d e n t e q u e l o s e l e me n t o s h a n e x i s t i d o de s d e s i e mp r e ,

r o e l

h o mb r e l o s h a c o n o c i d o c o mo t a l e s en l o s ú l t i mo s 3 0 0 añ o s .

No s e l e s h ab í a r e c o n o c i d o p or l o q u e e r a n , d e b i d o a q u e



r a v e z a p a r e c e n e n l a n a t u r a l e z a e xc e pt o c o mb i n a d o s e n t r e s í , f o r

ma n d o c o mp u e s t o s q u í m c o s q u e e n mo d o a l g u n o s e a s e me j a n f í s i c a '

me n t e a s u s p r o g e n i t o r e s .

I n c l u s o c u a nd o a p ar e c i e r o n e n t i e mp os p r i m t i v o s , l o s el e -

me n t o s no d e s p e r t a r o n l a c u r i o s i d a d d el h o mb r e , n o l e i n t e r e s a b a

l o q u e e r a n , s i n o pa r a q u é s e r v í a n y e n e l me j o r d e l o s c a s o s - -

l o s c o n s i d e r a b a n f o r ma d os po r l o s c u a t r o e l e me n t o s d e A r i s t ó t e -

l e s t i e r r a , a i r e , a g ua y f u eg o. A p a r t i r d el s i g l o X VI I s u r g e -

u n c o n c e p t o n u e v o s o b r e el e l e me n t o y

s e

l e s e p a r a d e l o s c o m- -

p u e s t o s , r e c o n o c i e n d o a é s t o s c o mo f o r ma d o s po r e l e me n t o s .

De a c u e r d o a l a t e o r í a a t ó m c a , u n e l e me n t o q u í m c o es u na

s u s t a n c i a f o r ma d a p or á t o mo s c o n i d é n t i c a s pr o p i e d a de s q u í m c a s

p o r e j e mp l o o r o A u , h i d r ó g e n o H, c a r b o n o C , o x í g e n o O, a z u f r e S,

s o n t o d o s l o s e l e me n t o s p o r e s t a r f o r ma d o s c a d a un o p o r á t o mo s -

d e l a m s ma e s p e c i e , r e d o n d e a nd o es t e c o n c e p t o a a q ué l q ue a f i r -

ma que un e l e me nt o e s una sust anc i a que no se pue de de sc ompone r

e n o t r a má s s i mp l e , a s í e l h i d r ó g e n o y el o x í g e n o s o n el e me n t o s

p o r q ue no p u e de n d e s c o mp o n e r s e e n o t r a s s u s t a n c i a s má s s i mp l e s .

E n l a a c t u a l i d a d s e c o n o c e n 8 8 e l e me n t o s n a t u r a l e s v 1 7 l l a ma d o s

a r t i f i c i a l e s , f a br i c a do s u o bt e n i d o s en el l a bo r a t o r i o .

E s t e n ú me r o l i m t a d o d e e l e me n t o s h a p r o d u c i d o l a i n f i n i t a

v a r i e d a d d e c o s a s c o n l a s c u a l e s v i v e el h o mb r e a s í p o r e j e mp l o

l o s e l e me n t o s c a r b o n o , h i d r ó g e n o y o x í g e n o s e e n c u e n t r a n e n u n -

b l o q u e de p a p e l , u n a g o ma d e b o r r a r o e n u n t e r r ó n d e a z ú c a r , s o

l o p or c i t a r a l g u no s c a s o s ( v e r t a b l a d e l o s el e me n t o s ) .

6 . 2 . L O S C OMP U E S T O S .

L o s c o mp u e s t o s s e c a r a c t e r i z a n po r s e r h o mo g é n e o s d i f e r e n -

t e s a l o s e l e me n t o s q u e l e d i e r o n o r i g e n , s u s e l e me n t o s p u e d e n -

s e p a r a r s e s ó l o p or me d i o s q u í m c o s , p er o s o b r e t o d o s e c a r a c t e r i

z a n p or e s t a r s i e mp r e c o mb i n a d o s s us á t o mo s en p r o p o r c i o n e s f i -

j a s y d e f i n i d a s . E n u n c o mp u e s t o t o da s s us mo l é c u l a s s o n i g u a -

l e s , p er o l o s á t o mo s q ue l a s f o r ma n s o n d i f e r e n t e s p o r e j e mp l o .

E l a g u a e s u n c o mp u e s t o f o r ma d o po r mo l é c u l a s i d é n t i c a s d e H O -

e s de c i r c a d a mo l é c u l a c o n s t a d e d o s á t o mo s d e h i d r ó g e n o H v

2

u n

á t o mo de o x í g e n o 0, l o s c u a l e s s o n el e me n t o s q u e a c o n d i c i o n e s -

a mb i e n t a l e s n o r ma l e s s o n g a s e s m e n t r a s q u e el a g ua a e s a s m i s -

ma s c o nd i c i o n e s e s l í q ui d a . C o n s i d e r e mo s el c a s o de l c l o r u r o d e

s o d i o ( s a l c o mú n , s a l d e me s a ) u n c o mp u e s t o f o r ma d o po r l a u n i ó n

d e u n á t o mo d e c l o r o C1 c o n u n o d e s o d i o Na , d i c h o c o mp u e s t o e s -

t a r á f o r ma d o p or mo l é c u l a s i d é nt i c a s Na Cl y c u a l q u i e r mo l é c u l a -

d e d i c h o c o mp u e s t o g u a r d a r á s i e mp r e e s a r e l a c i ó n d e u n o a u n o . -

A d e má s e l c l o r o e n f o r ma e l e me n t a l e s un g a s v e r d o s o , v e n e n o s o -

el s o d i o e s u n e l e me n t o me t á l i c o , b l a n do , p l a t e a d o , v e n en o s o t a m

b i é n . Y s i n e mb a r g o c u a n d o s e c o mb i n a n e s t o s d o s e l e me n t o s v e n e

n o s o s f o r ma n un c o mp u e s t o c o n pr o p i e d a d e s t o t a l me n t e n u e v a s , e ~

i n c l u s o bá s i c o en n ue s t r a d i e t a .

6 . 3 . L A S ME Z C L A S .

A ho r a b i e n, e l q u í m c o ad m t e q ue e n c i e r t o s c a s o s t o da s

mo l é c u l a s p r e s e n t e s e n u na mu e s t r a d e ma t e r i a s o n de l a m s ma

r a l e z a y q ue e n o t r o s c as o s a qu e l l a s s o n d i f e r e n t e s e n t r e s í .

C u a nd o s e t i e n e l a p r i me r a d e l a s p o s i b i l i d a d e s , s e e s t á e n p

c i a de un a me z c l a .

C u a n d o o b s e r v a mo s u n t r o z o de gr a n i t o , s u he t e r o g e ni d ad

t a a l a v i s t a . E n e f e c t o , e l o j o d i s t i n g ue s i n a y ud a d e n i n g ú

i n s t r u me n t o , l a pr e s e n c i a d e t r e s c l a s e s d e ma t e r i a a l a s c u a l

l o s m n e r a l o g i s t a s l l a ma n f e l d es p a t o , m c a y c u ar z o . S e l e s

t i n gu e s i n n i n g un a d i f i c u l t a d ya q ue l a p r i me r a f o r ma ma s a s b

c a s , o pa c a s ; l a s e g u nd a , l a m n i l l a s n eg r a s mu y b r i l l a n t e s y ma

v i t r i a s , i n c ol o r a s, l a t er c e r a.

L a pr e s e n c i a d e e s a s t r e s c l a s e s d e ma t e r i a en t o d o t r o z

g r a n i t o s e e x p r e s a d i c i e n d o q u e d i c h a r o c a es t á f o r ma d a po r u n

me z c l a d e f e l d e s p a t o , m c a y c u a r z o . A d e má s p o d e mo s i n d i c a r e

c h o d e q u e p a r t e s r e l a t i v a me n t e g r a n d e s de l a r o c a c o n t i e n e n

u na de l a s t r e s s u s t a n c i a s , d e c i mo s q u e s e t r a t a d e u na me z c l a

s e r a . E s d e c i r un a me z c l a h e t e r o g é n e a . P o d e mo s r e a l i z a r me z c

mu c h o má s í n t i ma s , c o mo en el e j e mp l o c l á s i c o d e l a pó l v o r a n

q ue se o b t i e n e mo l i e n d o j u nt o s , h a s t a g r a n o f i n o, a z u f r e , c a r b

s a l i t r e . L o s t r e s c u er p o s e n c u e s t i ó n s on mu y d i f e r e n t e s e n

t o y c o l o r ; n o o b s t a n t e , d e s p ué s d e l a t r i t u r a c i ó n y me z c l a d o

l a ma s a , n o s e l e s r e c o n o c e o b s e r v á n d o s e s o l a me n t e u n p o l v o n

T a mp o c o s e p u e de d i s t i n g u i r e n l a c a p a s e n s i b l e de u n a

f o t o g r á f i c a l a g e l a t i n a de l b r o mu r o d e p l a t a q u e s e l e h a i n c

r a d o. S i n e mb a r g o , l a p ó l v o r a n eg r a y l a e mu l s i ó n d e g e l a t i n

mu r o d e p l a t a , s o n s i s t e ma s h e t e r o g é n e o s , a u n q u e n o l o p a r e c e n

s i mp l e v i s t a . S u h e t e r o g e n e i d a d a p a r e c e c u a n d o s e l e s o b s e r v a

a y u d a d e u n a l u p a , o me j o r a ú n de u n m c r o s c o p i o . D a d o q u e e

c e s s e v e n d i s t i n t a s c l a s e s d e ma t e r i a s e c o n v i e n e e n q u e l a

r a n e gr a y l a e mu l s i ó n me n c i o n a d a s o n me z c l a s . C u a n d o a s i mp l

v i s t a o c o n a y ud a , s i e s ne c e s a r i o , d el m c r o s c o p i o , s e o b s e r v

u na mu e s t r a d e ma t e r i a v a r i a s c l a s e s d e s u s t a n c i a s s e d i c e qu e

p o r c i ó n d e ma t e r i a es un a me z c l a . C u a n d o e s t a h e t e r o g e n e i d a d

a p ar e c e , e s d ec i r c u a n d o l a v i s t a aú n c o n l a a y u da de l o s i n s

me n t o s ó p t i c o s , s ó l o di s t i n g ue un a c l a s e de ma t e r i a , s e d i c e

el s i s t e ma e x a m n a d o e s ho mo g é n e o . Qu e l o s e l e me n t o s y c o mp u

s o n h o mo g é ne o s e s t á i mp l í c i t o e n s u d e f i n i c i ó n ; p o r el c o n t r a

s e t i e n e q u e, a me n u d o , l a u ni ó n de va r i a s c l a s e s d e ma t e r i a ,

un s i s t e ma homogé n e o, y t ambi é n que de un s i s t e ma homogé ne o se

d en e x t r a e r v a r i a s c l a s e s de ma t e r i a .

U n a s o l u c i ó n a c u o s a de p e r ma n g a n a t o de p o t a s i o , p e r f e c t a

t e l í mp i d a , o b t e n i d a p o r d i s o l u c i ó n de e s e c o mp u e s t o en a g u a ,

p or e v a p o r a c i ó n , s u s c o mp o n e n t e s n u e v a me n t e s e p a r a d o s . Ob s e r v

l a s o l u c i ó n a l m c r o s c o p i o , p or p e q ue ñ as q ue s e a n l a s g o t i t a s

m n a da s , s e l es ve i d én t i c a s en t r e s í , s a l v o l a s d i f e r e n c i a s d

c :



f o r ma y t a ma ñ o . N o s e v e n p or e j e mp l o , a l g u n a s i n c o l o r a s y o t r a s

c o l o r e a d a s . A d e má s e n e l i n t e r i o r d e u na m s ma g ot a no se ob s e r -

v a n r e g i o ne s i n c ol o r a s y o t r a s c o l o r e a d as . E s t o e s , el l í q ui d o -

e n c u e s t i ó n h o mo g é n e o .

L a a l e a c i ó n o r o - c o b r e e s o t r o c a s o d e un a me z c l a h o mo g é ne a ,

e s t á a l e a c i ó n emp l e a d a e n j o y e r í a s e p r e p a r a me z c l a n d o en e s t a d o

f u n d i d o amb o s e l e me n t o s y e l r e s u l t a d o es un ma t e r i a l h o mo g é n e o -

e n d o nd e e s i mp o s i b l e d i f e r e n c i a r e n t r e l o s d os e l e me n t o s .

U na di s o l u c i ó n de l í q u i d o s , c o mo l a d el a l c o h ol y a g ua , o -

d e g a s e s , c o mo l a d e o x í g e no ( p r i n c i p a l e s c o mp o n e nt e s d el a i r e ) -

t a mb i é n pu e de n l l a ma r s e me z c l a s .

A s í , p ue s l a p a l a b r a me z c l a s e p u ed e u s a r p ar a r e f e r i r s e a

u n ma t e r i a l h o mo g é n e o , q u e n o e s un a s u s t a n c i a p u r a , o a u n a g r e -

g a d o h e t e r o g é n e o , d e d o s o má s s u s t a n c i a s , e l e me n t o s o c o mp u e s - -

t o s . D i c h o s e l e me n t o s o c o mp u e s t o s no s e e n c u e n t r a n u n i d o s quí m _

c a me n t e , s u p r o p o r c i ó n e s v a r i a b l e , c a d a s u s t a n c i a c o n s e r v a s u s -

p r o p i e d a de s f í s i c a s y q u í m c a s y p u ed e n s e r s e p a r a d o s po r mé t o d o s

f í s i c os .

7 . N A T U R A L E Z A D I S C O N T I N U A D E L A M A T E R I A .

L a ma t e r i a y l a e n e r g í a e s t á n s i e mp r e e n c o n t i n u o mo v i m e n -

t o , s u f r e n c o n t i n u o s c h o qu e s al mo v e r s e y és t o o c a s i o n a l o s di v er ^

s o s c a mb i o s y l o s d i v e r s o s e s t a d o s de l a ma t e r i a .

L a ma t e r i a no e s d e n a t u r a l e z a c o n t i n u a s i n o d e n a t u r a l e z a

d i s c o n t i n u a , e s t o qu i e r e d e c i r q u e e n t r e po r c i ó n de ma t e r i a o me -

j or a ú n e nt r e mo l é c u l a s y mo l é c u l a s e x i s t e n e s pa c i o s v a c í o s l l a ma

d os e s p a c i o s i n t e r mo l e c u l a r e s . L a ma g n i t u d d e e s t o s e s p a c i o s de -

p e nd e d e l a ex i s t e n c i a de f u e r z a s d e a t r a c c i ó n ( c o h e s i ó n ) y d e r e

p ul s i ó n e nt r e l a s mo l é c u l a s . E n t o d á p o r c i ó n d e ma t e r i a e s t á n

p r e s e n t e s l a s f u e r z a s de c o h e s i ó n y l a s f u e r z a s de r e p ul s i i ó n; s e -

g ún l a qu e p r e d o m n e s e r á l a ma g n i t u d de l o s e s p a c i o s i n t e r mo l e c u

l a r e s . L o s e s t a d o s d e l a ma t e r i a s ó l i d o l í q ui d o y g a s e o s o s e f or _

ma n en r e l a c i ó n a l a ma g n i t u d y p r e d o m n i o d e e s t a s f u e r z a s al v a

l o r de l a e n er g í a c i n é t i c a de l a s pa r t í c u l a s q ue f o r ma n l a s u b s -

t a n c i a . C on o c e e l s i g ni f i c a do de l t é r m n o e n er g í a c i n é t i c a ga s,

a d qu i r i e n do a qu el l a f o r ma d el b a l ó n . Si p u d i é r a mo s t r a s l a d ar

mu e s t r a d e g a s a u n b a l ó n de a me r i c a n o , e l g a s n ue v a me n t e a d q u

r í a l a f o r ma d e t a l b a l ó n . Si s e l i b er a el g a s r á p i d a me n t e s e

f u nd e y d i s p a r a en e l a i r e q ue l o r o d e a . S i e x i s t e u n h o y o p e

ñ o e n e l b a l ó n , e l g a s s e e s c a p a r á l e n t a me n t e . S e p u e d e i n t r o

c i r ma s g a s al b a l ó n c o n un a bo mb a de a i r e o s i mp l e me n t e s o p l a

c o n l a bo c a . A l i n t r o d uc i r má s g as el b a l ó n au me n t a r á de v o l u -

me n , d e f o r má n d o s e é s t e y a ú n r e v e n t a n d o s i s e i n t e n t a l l e n ar c o

d ema s i a do g as . A l g o s i m l a r o c u r r i r á si c a l e n t a mo s i n di r e c t a m

t e el b al ó n y p or l o c o n t r a r i o , s i s e e nf r í a , e l v o l u me n d i s m

y e y n o t a mo s q u e e l b a l ó n s e a c h a t a . P u e s b i e n ; ¿ c r e e s t ú p od

e x pl i c a r e s t a s o bs e r v a c i o n e s o r e s p o nd e r a p r e g u n t a s t a l e s c o m

P a r a i n t e n t a r d ar u na r e s p u es t a a l o q u e a n t e r i o r me n t e h

mo s s e ñ a l a d o , p o d e mo s b u s c a r u n c o mp o r t a m e n t o s e me j a n t e al d e

l o s g a s e s e n o t r a s i t u a c i ó n q u e c o mp r e n d a mo s me j o r . F r e c u e n t e

t e , é s t a s i t u a c i ó n qu e s e c o mp r e n d e bi e n , l l a ma d a

modelo,

es m

ú t i l p ar a a y u da r n o s a e n c o nt r a r u na e x p l i c a c i ó n d e n u e s t r o p r o

ma . S i l a i n f o r ma c i ó n q u e p o s e e mo s a c e r c a d el f e n ó me n o o b s e r v

e s s u f i c i e n t e y a d e c ua d a e s t a mo s e n p o s i b i l i d a d d e f o r mu l a r u n

d él o q ue r e s u l t e c o mp a t i b l e c o n l o s h e c h os c o n o c i d o s . T r a t a r e m

d e f o r mu l a r un mo d e l o q ue r e p r e s e n t e el g as ( a i r e ) d el b a l ó n m

d i a n t e un s i s t e ma a c e r c a de l c u a l t o d os c o n o c e mo s a l g o .

S a b e mo s q u e el a i r e e s un a me z c l a d e g a s e s , y qu e de b e e

t a r f o r ma do po r p ar t í c u l a s de d i f e r e n t e t i p o p er o s i m l a r e s en

c i e r t a s pr o p i e da de s f í s i c as qu e p er m t e n ex pl i c a r l a s o bs e r v a c

n es q u e c o me n t á b a mo s l í n e a s a r r i b a .

Si q u i s i é r a mo s i d en t i f i c a r l as p ar t í c u l a s qu e f o r ma n el

c o n a l g ú n c u e r p o d e l a s q u e c o n o c e mo s ¿ C u ál d e l a s s i g u i e n t e s

gi r í as ? c an i c a s d e v i d r i o , e s f e r a s d e ma d e r a , p e l o t a s d e g o ma e

t i c a, p el o t a s de p l a s t i l i n a o p os t a s .

A n t e s d e d ar t u r e s p u e s t a , p i e n s a si l a s p r o p i e d a de s d e e

o bj e t o q ue e l i g i s t e pe r m t e e x pl i c a r e n a l g o el c o mp o r t a m e n t o

l os ga s e s . L o má s p r o b a bl e es q ue t u e l e c c i ó n r e c a y e r a s o b r e l

p e l o t a s d e g o ma e l á s t i c a , q ue al c a e r al s u e l o s a l t a n a l c a n z a n

l a a l t u r a de s d e l a c u al c a y e r a . Si s e l e s a r r o j a c o n t r a

p a r e d , e n un a h a b i t a c i ó n p e qu e ñ a, r e b o t a r á n d e p a r e d en pa r e d ,

p e r d i e n do g r a d u a l me n t e s u i mp ul s o ha s t a d e t e n e r s e .

P e r o a c l a r e mo s c o mo e l mo v i m e n t o de e s t a s pe l o t a s p e r m t

e x p l i c a r e l c o mp o r t a m e n t o d el g as en el b a l ó n . S u p on g a mo s q ue

el a i r e o c u a l q u i e r o t r o g as , e s t u v i e s e f o r ma do po r u n c o n j u nt o

d e p e qu e ñí s i ma s p e l o t i t a s mo v i é n do l e en t o da s di r e c c i o n es y c h

c a n do c o n l a s p a r e d e s d el r e c i p i e n t e .



l Ét ' '

C u a n d o l a p e l o t a c h o c a c o n l a pa r e d ,

1

a, e f t i puj o , í per p • 1

r e d e mp u j a a l a p e l o t a c on u n a f u e r z a i g ua l %| ma n e r a ^ ^M^l a p §

I o t a a ba n do n a l a p a r e d , r e b o t a n do e n o t r a d i r e c ci ó n. Si s - t »

u n e n o r me n ú me r o de p e l o t i t a s , h a b r á u n g r a n é p me r o de e s t a s c o ¿

l i s i o ne s p or s e gu nd o. E s t e mo d e l o e s c a pa z ^ e x p l i c a r l o s

emp.u

j o n e s q ue r e c i b e l a p a r e d . L o s e mp u j o n e s r e c i b i d o s p or un a - -

c i e r t a s u p er f i c i e de l a pa r e d ( d i g amo s un a s u p er f i c i e c ua d r a d a -

l a do ) , s e d e no m n a

presión ejercida por el gas.

Pode

q u e l o s c h o q u e s de l a s p e l o t i t a s c o n l a p a r e d de l g 1 o ~

presión d el g a s . S i s e a g r e g a ma y o r c a n t i d a d d e

l o tan t o mayor númer o de

númer o de empu j ones po r

d e 1 c m d e

mos dec i r

bo exp 1 i can l a

g as al g l o bo , h ab r á má s p a r t í c u l a s , po r

c h o q u e s p or s e g u n d o , p o r l o t a n t o ma y o r

1

u ni d ad de s up e r f i c i e .

r-

8 . E S T A D O S D E A G R E G A C I O N D E L A M A T E R I A .

' II

8 . 1 . E STADO G ASEOSO.

E s s o r p r e n d e nt e el h e c h o d e q ue s o l o a p a r t i r d e 1 75 4, l o s

q u í m c o s e mp e z a r á n a t r a b a j a r e n e l 1 ab o r a t o r i a : c o n d i f e r e n t e s t i

p o s d e g a s e s , y q u e h o y e n d í a e s t e e s t a d o d e ma t e r i a s e a e f >

má s i n t e n s a me n t e e s t u d i a d o y c o mp r e n d i d o a p e s a r - de que él hombr e

h a e s t a d o d u r a n t e mu c h o má s t i e mp o f a m l i a r i z a d o e n l o s t r a b aj o s

de i n v es t i g a ci ó n c o n l o s s ó l i d os y l í q ui d os .

A ú n a s í , h u bo de t r a n s c u r r i r má s d e u n s i g l o e nt r e e l s ur g j ^

m e n t o d e l a no c i ó n de ga s f o r mu l a d a po r V an He l mo n t y e l e s t u d i o

y o b t e n c i ó n de é s t o s . E s t o se p u ed e e n p a r t e e x p l i c a r p o r el h e-

c h o de qu e l o s g a s e s s o n má s d i f í c i l e s d e c og e r , c o mb i n ar , y e s t u -

d i a r , q ue l o s s ó l i d o s y l í q ui d os , y a q ue a nt e s de l s i g l o X VI I I no

s e d i s p o n í a de t é c n i c a s a d ec u a d as p a r a r e c o l e c c i ó n y o b t e n c i ó n de

é s t o s .

El e s t u di o s i s t e má t i c o d e l a s

p r o p i e d a d e s d e l o s g a s e s , d e l o s mé

t o d o s de o bt e n c i ó n y d e l a f o r ma c o

mo r e a c c i o n a b a n s e di ó a l a p a r q u e

el s u r g i m e nt o y co ns o l i d ac i ó n de -

l a Te or í a A t ó m c a de Da l t o n , p er m -

t i e n do a s í l a f o r mu l a c i ó n de u na s e

r í e d e c o n c e p t o s q u e p e r m t' . e r on ex

p l i c a r l a s p r o p i e d ad e s de l o s ga - -

s es .

E l e s t a d o g a s e o s o e s u n e s t a -

do muy común de l a mat er i a es t amos

b as t a n t e f a m l i a r i z a do s co n l os ga -

s e s , e s p e c i a l me n t e c o n l a me z c l a d e

g a s e s , c o n o c i d a c o mo ai r e .

F i g u r a Ai insuflar aire en un globo,

éste se expande. ¿Cómo explicaría usted

o?tp fuñó mean?

Todos s abemos que l os gases se

d i f e r e n c i a n de l o s s ó l i d os y l í q ui d os .

Los gases no poseen un vo l úmen cons -

t a n t e , t o ma n l a f o r ma d el r e c i p i e n t e

q ue l o s c o n t i e n e s i t u a c i ó n qu e n o s e

p r e s e nt a e n l o s s ó l i d os . S on d i f u -

s os f á c i l me nt e c o mp r i m b l e s , e j e r c e n

p r e s i ó n s o b r e e l r e c i p i e n t e q ue l o -

c o n t i e n e. C o ns i d e r a mo s e l c o mp o r t a -

m e n t o de u na mu e s t r a g a s e o s a . E n

un b a l ó n d e s o c c e r , e s t e s i r v e de r e

c i p i e n t e pa r a el ma y o r p r e s i ó n s o b r e

la s p a r e de s de l r e c i p i e n t e ( b a l ó n) -

l a s p a r e d e s de e s t e s e e s t i r a n c on -

l o c ua l a u me n t a s u s u p e r f i c i e , d e f o r

man dó s e. ~~

N ue s t r o mo d e l o b a s a d o en l a s -p e l o t i t a s d e g o ma qu e r e b o t a n , h a

a p r o b a d o s u p r i me r e n s a y o p o r q u e e s

c a pa z d e e x pl i c a r v a r i a s de l a s o b -

s e r v ac i o ne s r e a l i z a da s .

I n t e n t a r e mo s e x pl i c a r a ho r a c o

mo s e c o mp o r t a r í a el g a s d e a c u e r d o "

a n u e s t r o mo d e l o a n a l i z a n d o má s d e t e

n i d a me n t e e l c o mp o r t a m e n t o de l a s ~

pe l o t as de goma. Hemos d i cho que - -

l a s p e l o t i t a s d e g o ma s a l t a c u a n d o

s e l e d e j a c a er l l e g an do casi

a

l a -

m s ma al t u r a d e s de l a c u al c a y ó .

Oí

servamos que no ¿lega a la m-tsma al--

tura.

Si l a p el o t a hu bi e s e a l c a n z ad o

e x ac t a me nt e l a a l t u r a o r i g i n a l , h u -

b i é s e mo s d i c h o q ue s e t r a t a d e u na -

p el o t a perfectamente elástica. Una

pilota perfectamente elástica conti-

nuarla rebotando eterna mente, una —

vzz lanzada.

P or o t r a p a r t e , l a s c o

l i s i o n e s de l a p el o t a d e g o ma c o n - -

l a s p a r e d e s no s o n p e r f e c t a me n t e - -

e l á s t i c a s , s a b e mo s q ue s u mo v i m e n t o

s e a mo r t i g u a p o c o a po c o h a s t a q u e -

s e d e t i e n e , i n d e pe n d i e n t e me n t e d e l a

f u e r z a c o n q ue l a h a y a mo s l a n z a d o - -

i n i c i a I me nt e . El mo d el o n os pe r m t e

a ho r a f o r mu l a r u na p r e d i c c i ó n . Si -

c a da p ar t í c u l a f u e s e

exactamente - -

i g ua l a u na pe l o t i t a d e g o ma , p e r d e -

r í a v e l o c i d a d e n c a d a c h o q u e c on l a s

p a r e d es d el r e c i p i e n t e y al c a b o d e

un t i e mp o r a z o n a bl e l a r g o p r o b a b l e -

me n t e t o da s l a s p a r t í c u l a s d el g as -

h a br í a n d e j a d o d e r e b o t a r , c a y e n d o -

Fi g . S i c a d a p a r t í c u l a d e g a

f u e r a e x a c t a m e n t e i g u a l a u n a p e l o t i

d e g o m a , d e b i e r a p e r d e r v e l o c i d a

d e s p u é s d e c a d a c h o q u e c o n l a p a r e d



h ac i a el f o n do del r e c i p i e nt e . L a p r e s i ó n e n el i n t e r i o r de l b a -

l ó n d e be i r d i s m n u y e nd o gr a d u a l me n t e h a s t a a n ul a r s e y d e be r í a - -

l l e ga r a c e r o . S i n emb a r g o l a o b s e r v a c i ó n c o n t r a d i c e d i r e c t a me n -

t e l a p r e d i c c i ó n . L a s p eq ue ñ as p ar t í c u l a s de c u al q ui e r g as c o nt é

n i d o e n u n r e c i p i e n t e q u e ma n t e n g a s u t e mp e r a t u r a c o n s t a n t e

no --

p i e r d e n v e l o c i d a d c o n c a d a c h o q u e , c o mo s u c e d e c o n l a s p e l o t a s d e

g o ma . D e be mo s co nc l u i r e n t o n c e s q ue s i el mo d e l o d e l a s p a r t í c u -

l a s e n mo v i m e n t o ha d e s e r c o r r e c t o ,

lo* choque.* de laa partícu-

la* de ga* con la* paiede* y ent/ie *¿ deben óen. pei/ectamente - -

elá*t¿ca*.

L a s p ar t í c u l a s n o de j a n de c ho c a r a me d i d a q ue pa s a el t i e m

p o .

V e mo s a s í q u e e l s i s t e ma q u e f o r ma el mo d e l o ( p e l o t a s d e g o

ma) no pueden s er exactamente i g ua l al g as c o n t e n i d o e n e l b a l ó n .

S i n embar go l a seme j anza es g r ande . Además sabe mos ahora donde -

r a d i c a un a d e l a s d i f e r e n c i a s e n t r e el g as v e r d a d e r o y el mo d é l o

l as pa r t í c u l a s de l g as s u f r e n c h oq ue s

pe/i- jtectamente elá*t-tca*,

de

b en s er p a r t í c u l a s

má* elá*t¿ca*

q u e l a s p e l o t a s de g o ma .

L o s r e s u l t a d o s d e mu e s t r a n q ue el s i s t e ma r e a l ( g as ) e s mu y

p a r e c i d o a l s i s t e ma mo d e l o a un q ue d i f i e r e c o n é l e n c i e r t o s a s p e e

t o s . Si l a s d i f e r e n c i a s f u er a n mu y g r a n d e s , p o d r í a mo s a ba n d on a r

el mo d el o . T r a t a r de f o r mu l a r o t r o me j o r . Si l as d i f e r e n c i a s n o

s o n mu y g r a n d e s s e p ue d e c o n s e r v a r o mo d i f i c a r e l mo d e l o ,

tenien-

do *iemp/ie en cuenta que el modelo •y el *¿*tema no *on Iguale*,

Un r a z o na m e n t o s i m l a r s e d i o du r a n t e l a p r i me r a m t a d de l

s i g l o XI X , a l a pa r q ue s e c o n s ol i d a l a t e o r í a a t ó m c a s u r g an y

s e d e s a r r o l l a n l o s c o n c e p t o s q u e d e r i v a n en l o qu e a c t u a l me n t e s e

c o n o c e c ó mo al Mo d e l o C i n é t i c o de l o s Ga s e s . El c u al p e r m t e r e s

p on de r a t o da s l a s i n t e r r o g a n t e s p l a n t e a d a s . E s t e mo d e l o se b a s a

e n l a e x i s t e n c i a de l a s mo l é c u l a s c o mo l a s pa r t í c u l a s má s p e q u e -

ñ a s y s e n c i l l a s d e l o s ga s e s , l o s c u a l e s s e e n c u e nt r a n mu y s e p a r a

d os u na s de o t r a s , y el v o l u me n o c up a d o p or e l l a s e s d e s p r e c i a b l e

e n c o mp a r a c i ó n c o n el e s p a c i o v a c í o i n t e r mo l e c u l a r . L a s mo l é c u -

l a s s e mu e v e n r á p i d a me n t e al a z a r , p o s e e n u n a g r a n e ne r g í a c i n é t j _

c a y l a s f u e r z a s d e r e p u l s i ó n p r e d o m n a n s o b r e l a s d e a t r a c c i ó n y

s e a s e me j a n a e s f e r a s p e r f e c t a me n t e e l á s t i c a s .

A s í el h e c ho d e q ue l o s g a s e s s ea n f á c i l me n t e c o mp r i m b l e s

s e e x pl i c a po r l a e x i s t e n c i a de l o s g r a n de s e s pa c i o s i n t e r mo l e c u-

l a r e s , l o cu al p e r m t e q ue l a s mo l é c u l a s p u ed a n a p r o x i ma r s e e nt r e

s í a l a p l i c a r p r e s i ó n a u n g as . E l q u e l o s g a s e s se e x p a nd a e s -

p o n t á n e a me n t e o c u p a n do t o d o el v o l u me n d el r e c i p i e n t e , s e e x p l i c a

p or l a e x i s t e n c i a d e l a f u er z a d e r e p u 1 s i ó n , q u e ev i t a l a l i g az ó n

e n t r e c a da un a d e l a s mo l é c u l a s d e l g as y s us v e c i n a s .

E l mo v i m e n t o B r o wn i a n o c o n s t i t u y e u na pr u e ba d e q ue l a s mo

i é c u l a s s e mu e v e n a g r a n v e l o c i d a d . L a s mo l é c u l a s d e u n g a s s e -

a g i t a n v i o l e n t a me n t e c h o c a n do e nt r e s í y c o n l a s p a r e d e s d el r ec_i _

p í e n t e q ue l o c o n t i e n e ; l a p r e s i ó n e j e r c i d a po r u n g as s e d e be a

e s t o s c h o qu e s c o n t r a l a s p a r e d e s d el r e c i p i e n t e . E n c u a n t o a l a

t e mp e r a t u r a , e s l a ma g n i t u d q ue m d e el g r a d o de mo v i m e n t o d e -

l as mo l é c u l a s . E s t a s pe r ma n e c e n e n c o n s t a n t e mo v i m e n t o d e bi d o

a q ue p or s e r p e r f e c t a me n t e e l á s t i c a s , al c h o c a r c o n l a s p ar e d e s

de l r e c i p i e n t e o u na s co n o t r a s no s uf r e n p é r d i d a de e n e r g í a c i -

n ét i c a .

8 . 2 . E S T A D O L I QU I D O.

L o s l í q ui d o s s o n al m s mo t i e mp o ab u nd a n t e s y e s c a s o s e n l a

n a t u r a l e z a . El a g u a q ue e s el l í q ui d o f u n da me n t a l , c u b r e l a s - -

t r e s c u ar t a s pa r t e s de l a s u p er f i c i e t e r r e s t r e y c o n s t i t u y e po c o

má s d el 7 0 % d e n u e s t r o c u er p o . P e r o el a g ua y el p e t r ó l e o - q u e -

e s t á a l ma c e n a do e n l a c o r t e z a t e r r e s t r e - s o n l o s ú n i c o s l í q ui d o s

qu e e x i s t e n en e s t a d o n a t u r a l e n g r a n d e s c a n t i d a d es .

E x i s t e n t a mb i é n c i e r t o s f l u i d os o r g á ni c o s f o r ma do s pr i n c i p a

me n t e d e a g u a c o mo l a s a n g r e , l a s a v i a de l o s á r b o l e s y p l a n t a s ,

el a c e i t e d e c i e r t a s p l a n t a s , e t c . De má s de o c h e nt a el e me n t o s -

q ue e x i s t e n en l a n a t u r a l e z a s o l o do s s o n l í q u i d o s ; d e v e z en c u a

do un v o l c á n v o m t a l a v a f u nd i d a q ue e s l í q ui d a . A s í l a ma y o r p a

t e d e l o s l í q ui d o s s on p r o d u c t o s e l a b o r a d o s po r el h o mb r e , a c e i t e

v eg et a l , a l c o ho l , g as o l i n a, a c et o n a y ot r o s .

El e s t a d o l í q ui d o se p ue d e c o n s i d e r a r c o mo un e s t a d o na t u r a

i n t e r me di o e n t r e el s ó l i d o y e l g a s e o s o . E n mu c h o s ma t e r i a l e s s e

o b s e r v a q u e , a me d i d a q u e a ume n t a s u t e mp e r a t u r a , p a s a n de s u e s t

do s ó l i d o o r i g i n a l , al l í q ui d o y po r úl t i mo al g a s eo s o , d e s u e r t e

q ue el e s t a d o l í q ui d o c o n s t i t u y e un a e t a p a i n t e r me d i a en t a l e s -

t r a n s f o r ma c i o ne s . Un mo d e l o mo l e c u l a r s a t i s f a c t o r i o de l e s t a d o 1

q ui d o t i e ne q ue r e f l e j a r d i c h a c o n di c i ó n i n t e r me di a y c i e r t a s p r o

p i e d ad e s d e l o s l í q u i d o s c o mo . El ma n t e n e r s u v o l u me n c o n s t a n t e ,

el t o ma r l a f o r ma d el r e c i p i e n t e qu e l o s c o n t i e n e , el d e f u n di r s e

e t c .

E n el e s t a d o l í q ui d o l a s mo l é c u l a s e s t á n mu y pr ó x i ma s e n t r e

s í p o s e e n me n o r mo v i m e n t o q ue e n e l e s t a d o g as e o s o ( me n or e n e r g í

c i n ét i c a ) , n o o c up a n p os i c i o n es f i j a s , s i n o q ue g oz a n de l i b er t a d

p ar a de s l i z a r s e u na s s o br e o t r a s y s i t u a r s e e n l o s p un t o s d e m n i

ma e n e r g í a , l o s e s p a c i o s i n t e r mo l e c u l a r e s s o n ma y o r e s q ue e n l o s

s ó l i d os y l a s f u e r z a s d e a t r a c c i ó n y r e p u l s i ó n ca s i e s t á n en eq ui

l i b r i o .

De a c u e r d o a e s t o , u n l í q ui d o n o p o s e e f o r ma c a r a c t e r í s t i c a

d eb i d o al mo v i m e n t o de l a s mo l é c u l a s , a l c a mb i a r e l l í q ui d o d e r

c i p i e n t e é s t e f l u ye d eb i d o al d e s l i z a m e n t o de l a s mo l é c u l a s u na s

s o br e ot r a s , e i n me d i a t a me n t e t o ma n l a f o r ma d el n ue v o r e c i p i e n t e

P or s e r é s t a p o s i c i ó n l a d e me n o r e n e r g í a .

L a d i f u s i ó n s e d eb e a l a e ne r g í a c i n é t i c a de l a s mo l é c u l a s ,



a

1 c

a mb i ar e l l í q ui d o de r e c i p i e n t e é s t e f l u ye de b i d o a l d e s l i z a -

m e n t o de l a s mo l é c u l a s u n a s s o b r e o t r a s , e i n me d i a t a me n t e t o ma n

l a f o r ma de n u e vo r e c i p i e n t e p o r s e r é s t a p o s i c i ó n l a d e me n o r - -

e ne r g í a .

L a d i f u s i ó n s e d eb e a l a e n er g í a c i n é t i c a d e l a s mo l é c u l a s ,

q u e l e p e r m t e mo v e r s e d e u n p u n t o a o t r o , a p r o v e c h a n d o p a r a e l l o

l o s e s p a c i o s i n t e r mo l e c u l a r e s . C o ns e r v a n s u v o l u me n c o n s t a n t e , -

d e b i d o a q u e s i b i e n el e s p a c i o i n t e r mo l e c u l a r e n e l l o s c o mp a r a d o

c o n el d e l o s s ó l i d o s e s ma y o r , c o n t i n ú a s i e n d o má s p e q u e ñ o y n o

s e p u e de n c o mp r i m r d e ma s i a d o .

El comport am ento

de un l í qui do

OTRAS PROP I EDADES DE L OS L I QUI DOS.

E s un he c h o b i e n c o n o c i d o q u e , - -

c u a n d o el a g u a y o t r o s l í q u i d o s p e r ma n e -

c e n p or u n l a r g o t i e mp o e n u n r e c i p i e n t e

d e s t a p a d o , g r a d u a l me n t e s e e v a p o r a n . Es ^

t e h e c ho n ec e s a r i a me n t e s i g n i f i c a q ue en

t r e l a s mo l é c u l a s d el l í q ui d o h ay a l g u -

n a s q u e l o g r a n a d q u i r i r u n a c a n t i d a d de

e ne r g í a c i n ét i c a s u f i c i e n t e me n t e g r a n de

q ue l e s p e r m t e es c a p a r a l a a c c i ó n de -

l a s f u e r z a s d e a t r a c c i ó n qu e e j e r c e n s o -

b r e e l l a s l a s mo l é c u l a s v e c i n a s y a s í s a

l i r de l l í q ui d o . P o d emo s i ma g i n a r q ue -

u n a mo l é c u l a s i t u a d a c e r c a d e l a s u pe r f j ^

c i é e s e x p u l s a d a d e l a ma s a l í q u i d a a - -

c o n s e c u e n c i a de u na c o l i s i ó n c o n o t r a mo

l é c u l a q ue v i a j a a g r a n v e l o c i d a d , c o mo

s e mu e s t r a en l a f i g u r a .

Si se t apa con una campana, f i g. pág 77)

un vaso donde hay un l í quido, sucederá e l f enómeno

a nt e s d es c r i t o , e l n i v el d el l í q ui d o de s ci e nd e du -

rant e al gún t i empo y permanece l uego const ante . -

Esto se debe a que, en su cont i nuo movi m ento, al -

gunas mol écul as que escaparon del l í qui do regresan

a él y l l ega un momento en que el número de mél e -

cul as que escapan es i gual al número de l as que re_

gre san al l í qui do , en e s te punto l as mol é cul as -

del vapor e j e r ce n una pre s i ón que toman un va lor caracte r í s t i co para cada l í qui -

do y se denom na presi ón de vapor . El val or de esta pr esi ón depende de l a natu -

r a l e z a del l í qui do y de l a te mperat ura .

A s í c u a n d o po r me d i o de l c

l e n t a m e n t o un l í q ui d o h i e r v e , l

p a s a e s q u e l a p r e s i ó n d e v a p o r

l í q ui d o i g u a l a a l a pr e s i ó n at mo s

c a . S e l e n o mb r a c o mo pu n t o d e

l l i c i ó n , a l a t e mp e r a t u r a a l a c

s u c e de e s t o , e s p a r t i c u l a r p a r a

s u b s t a n c i a . L a e b ul l i c i ó n e s u n

p a r t i c u l a r de l a e v ap o r a c i ó n .

8 . 3 ESTADO SOL I DO.

T o d os es t a mo s f a m l i a r i z a d o s c on e l e s t a d o s ó l i d o , s a

p or e j e mp l o q ue l o s s ó l i d o s t i e n en f o r ma y v o l u me n d e f i n i d o

q u e d i f í c i l me n t e p i e r d e n é s t o s , s i n e mb a r g o ¿ s a b e mo s a q u é

d e be n e s t a s c a r a c t e r í s t i c a s d e l e s t a d o s ó l i d o , o c ó mo s e e

t r a n a c o mo d a d a s s u s mo l é c u l a s ?

P a r e c e q u e el e s t a d o s ó l i d o d e b e r í a h a b er s i d o p a r a el

b r e el ma s f á c i l d e e s t u d i a r . A d i f e r e n c i a de l o s g a s es s u p

c í a e s o b v i a ; a d i f e r e n c i a d e l o s l í q ui d os y g a s e s , s e l e p ue

t e n er c on f a c i l i d a d. E s t a b l e , c o mp a c t o , c o h e r e n t e , e s , c o n m

el e s t a d o má s s a t i s f a c t o r i o pa r a t r a t a r . E s , p ue s , s o r p r e n de

q ue h a s t a h a c e 5 0 a ñ o s no s e c o n f i r ma s e l a e s t r u c t u r a r e a l d e

s ó l i do s .

H o y s a b e mo s q u e mu c h a s d e l a s p r o p i e d a d e s d e u n s ó l i d o

d e t e r m n a d a s p or s u e s t r u c t u r a : p or l a f o r ma e n q u e l o s b l o q u

t r u c t u r a 1 e s b á s i c o s de l ma t e r i a l - l o s á t o mo s - e s t á n u n i d o s .

mo s q u e l o q u e d i s t i n g u e un s ó l i d o de un l í q u i d o y d e u n g a s

q ue h a c e q ue p a r e z c a r í g i d o - es l a d i s p o s i c i ó n y l a r e l a t i v a

m d a d d e l a s a g r u p a c i o n e s d e á t o mo s : l a s mo l é c u l a s .

E s t a r e l a t i v a pr o x i m d a d de l a s mo l é c u l a s s e d eb e a l a

t e n c i a de l a s f u e r z a s de a t r a c c i ó n , q u e e n e s t e e s t a d o de a g

c i ó n s on l a s p r e d o m n a n t e s ; y e n c o n s e c u e n c i a l a s mo l é c u l a s e

z an a o c u pa r p o s i c i o n e s d ef i n i d a s e nt r e s í d e n t r o de l v o l ú me n

ma t e r i a l , d i s m n u y en d o l a ma g n i t u d d e l o s e s pa c i o s i n t e r mo 1 ec u

r e s .

A p e s a r d e q u e l a s f u e r z a s d e c o h e s i ó n p r e d o m n a n s o b r e

t u e r z a s de r e p u l s i ó n , l a s mo l é c u l a s d e u n s ó l i d o p u ed e n t e n e r

v í a un mo v i m e n t o v i b r a t o r i o , é s t e es i n s uf i c i e nt e p ar a ma n t e

l a s e n mo v i m e n t o d e u n l a do pa r a o t r o y n o p u e de r o mp e r e l a

g l o e s p ac i a l d e l a s mo l é c u l a s .

E n g e ne r a l s o n p o s i l e s do s t i p o s d e s ó l i d o : u n o f o r ma d o

a g r e g a d o s d e mo l é c u l a s , e n l o s c u a l e s c a da mo l é c u l a r e t i e n e s

L a p r e s i ó n d e v a p o r d e u n

l í q ui d o.



i *

( a )

i r t

í b

fe

Celd as u n i t a r i as : a ) l e t rag o n al ;

b) rn o n o cl in ica ; c) h ex ag o n al .

i d en t i d ad , po r e j e mp l o h i e l o , p l á s t i c o s , e t c .

Y o t r o e n el q u e l a s mo l é c u l a s s e c o n s i d e r a n

f o r ma d a s p o r un n ú me r o i l i m t a d o de á t o mo s en

l a z a do s po r f u e r z a s c o h es i v a s q ue s e e s t a b l e -

cen de una f orma especi al , por e j empl o e l di amante - -

(una f orma del carbón) y l os e lementos metál i cos.

P u e s t o q ue l o s á t o mo s y l a s mo l é c u l a s -

s e a t r a e n mu t u a me n t e , t i e n d en a c o l o c a r s e e n-

t r e sí e n un e mp a q ue t a m e n t o d e f i n i d o , e s t o -

o c u r r e me d i a n t e d i s t r i b u c i o n e s e n c o n j u n t o s -

t r i d i me ns i o n al e s es t a b l e s y u ni f o r me s , l l a ma -

d o s c r i s t a l e s , q u e a p a r e c e n e n a mb o s t i p o s d e

s ó 1 i d o s .

El u s o d e l o s r a y o s X y del m c r o s c o p i o

e l e c t r ó n i c o h an p er m t i d o e s t a b l e c e r q u e e xi s

t e n s ó l o s i e t e g r u po s p r i n c i p a l e s de c r i s t a —

l e s :

GRUPO

Cú b i c o

T e t r a g o n a 1

Rómb i c o

M o n o c 1 í n i c o

Tr i gona1

H e x a g o n a 1

E J E MP L O S

Di a ma n t e , a l u mb r e , o r o , h i e r r o ,

p l o mo , c o b r e , p l a t a , e t c .

E s t a ño , c i r c o ni o , e t c .

T o pa c i o , a z u f r e , n i t r a t o de p í a

t a , et c .

S ul f a t o de c o br e , á c i d o b ó r i c o ,

e t c .

A r s é ni c o , c u ar z o , h i e l o , e t c .

Ma g ne s i o , z i n c, c a l c i o , e t c .

E v i d e n t e me n t e l o s á t o mo s y mo l é c u l a s r e

p r e s e n t a d o s e n l a s g r á f i c a s n o c o r r e s p o n de n ¥

l a r e a l i d a d . L o s á t o mo s o mo l é c u l a s n o p e r ma

n ec e n q u i e t o s e n s u s s i t i o s p a r t i c u l a r e s s i n o

q ue s e e n c u e n t r a n v i b r a n d o -

9 - L O S C A M B I O S D E E S T A D O

Y

S U R E L A C I O N C O N L A E N E R G I A .

H e mo s me n c i o n a d o a l p r i n c i p i o d e l a u n i d a d qu e ma t e r i a y - -

e n e r g í a f o r ma n un t o d o qu e c o n s t i t u y e l o q u e n o s r o d e a . A c a b a mo s

d e v er c ó mo l a e n e r g í a , e n un a d e s u s f o r ma s ( c i n é t i c a ) , e s t á p r e

s e n t a d a e n t o d a s l a s c l a s e s de ma t e r i a , s e an s ó l i d a s , l í q ui d a s o

g a s e o s a s . ¿ P u e d es n o mb r a r má s de c i n c o t i p o s d e e n e r g í a ?

L a e n e r g í a p u e de c a mb i a r d e u n t i p o a o t r o ; u n c a s o e s p e c í

f i c o es el d e l a t r a n s f o r ma c i ó n de l a e n er g í a c a l o r í f i c a en en er

g í a c i n é t i c a . A u n qu e n o h a ya s r e p a r a d o en e l l o , a d i a r i o t ú t e

r e l a c i o n as c on e s t a t r a n s f o r ma c i ó n ; p o r e j e mp l o , a l c a l e n t a r a g

en un r e c i p i e n t e , el c a l o r ( e n er g í a ) s e t r a n s f o r ma en e n er g í a c i

n é t i c a , o c a s i o n a n d o q ue l a s mo l é c u l a s d e a g ua s e mu e v a n má s r a p i

d a me n t e.

E s t u d i e mo s má s d et e n i d a me n t e l o s e f e c t o s qu e p u ed e o c a s i o

nar l a c o n ve r s i ó n de e ne r g í a c al o r í f i c a a c i n ét i c a .

9 . 1 . CAMB I O DE ESTADO.

Un s ó l i d o q ue s e c a l i e n t a , a c a b a p or c o n v er t i r s e e n l í q u i -

do ; si c o n t i n úa c a l e nt á n d o s e , el l í q ui d o s e v a po r i z a , c o nv i r t i é n

d os e en g as . E n el e s t a d o s ó l i d o l a s p a r t í c u l a s es t á n d i s t r i b ui

d as de mo d o o r d e n a d o ; e n el l í q u i d o el o r d e n e s d e g r a d o i n f e - -

r i o r ; y e n l o s g a s e s s e e n c u e n t r a n en a b s o l u t o d e s o r d e n .

C u an d o u na s u b s t a n c i a s u f r e t r a n s f o r ma c i ó n d e e s t a d o f í s i c

s e d i c e qu e e x p e r i me n t a u n c a mb i o d e e s t a d o .

Al s u m n i s t r a r c a l o r a un c u er p o s ól i d o, s u s p ar t í c u l a s e m

p i e z a n a o s c i l a r a u no y o t r o l a do e n el c r i s t a l c o r r e s p o n di e n t e

A me d i d a q u e s e a ñ a d e má s c a l o r , a u me n t a l a a mp l i t u d d e l a s v i b r

c i o n es , y a u n q ue és t a s s o n t o d a v í a d e ma s i a d o p e qu e ñ a s p a r a p r o v o

c ar c a mb i o s v i s i b l e s , el c r i s t a l s e v a d e s o r d e n a nd o p oc o a p o co

d e mo d o p r o g r e s i v o .

El c a l o r i n c r e me nt a l a E ne r g í a C i n é t i c a de l a s pa r t í c u l a s

y , c o mo es t a s e m d e p or l a t e mp e r a t u r a , e s o b v i o q ue é s t a a s c e n

d er á t a mb i é n p r o g r e s i v a me n t e h a s t a q u e s e a l c a n z a el p u n t o de f u

s i ó n d e l a s u s t a n c i a . ( p. f . )

dP i

a

,

A 1 1

?

S3]

Í '

3 6 S t e P U n t

°

f

*

} l a s

v i b r a c i o ne s

de l as p a r t í c u l a s s o n y a t a n a mp l i a s qu e c u a l q u i e r c a n t i d a d a d í

e n r o mp e r l a s f u e r z a s d e a t r a c c i ó n e

t r e l a s p a r t í c u l a s p r ó x i ma s . E n c o n

s e c u e nc i a , c o mo l a e n er g í a c i n é t i c a

n o a u me n t a , t a mp o c o l o h a r a l a t e mp e

r a t u r a ; é s t a s e ma n t e n d r á c o n s t a n t e ;

e n e s t e mo me n t o d i s m n u y e c o n t í n u a me

t e l a c a n t i d a d d e s ó l i d o y a u me n t a l

de l l í q ui d o . L a t e mp e r a t u r a a l a

c u al c o e x i s t e n a mb a s f a s e s , s ó l i d a y

l í q ui d a , s e d e no m n a t e mp e r a t u r a d e -

f u s i ó n d e l a s u bs t a n c i a ; y e s es p e c í -

f i c a pa r a c a d a un a d e e l l a s , e s po r -

e l l o q ue n os p er m t e di f e r e n c i a r e n -

t r e d os s u b s t a n c i a s d a da s . Si l a t o -

t a l i d a d d e l a s u b s t a n c i a p as a al e s t a

d o l í q u i d o y s e s i g u e a ñ a d i e n d o c a - -

c i o na l d e c a l o r s e e mp l e a r á



l o r , e s t e s e u t i l i z a de n ue v o e n i n c r e me n t a r l a E n er g í a C i n é t i c a

d e l a s p a r t í c u l a s , a h or a e n e s t a d o l í q ui d o , a u me n t a n d o , e n c o n s e

c u e n c i a , l a t e mp e r a t u r a de é s t a . El p r o c e s o c o n t i n ú a h a s t a q ue

s e a l c a n z a el p u nt o de e b u l l i c i ó n . A p a r t i r d e e s t e mo me n t o t o -

d o el c a l o r s e e mp l e a e n v e n c er l a s f u e r z a s d e a t r a c c i ó n e nt r e -

c a d a p a r t í c u l a y s u s ve c i n a s en el s e n o d el l í q ui d o o , f i n a l me n-

t e , al r o mp er d i c h a s f u e r z a s , e l l í q ui d o s e c o n v i e r t e e n g as ; l a

t e mp e r a t u r a e n l a c u al s u c e de es t o es t a mb i é n c a r a c t e r í s t i c a d e

c a d a s u b s t a n c i a y n os pe r m t e d i f e r e n c i a r u n a d e o t r a .

E s t o s c a mb i o s de e s t a d o , f u s i ó n y v a p o r i z a c i ó n , o s u s i n -

v e r s o s : c o n g el a c i ó n ( p a s o d e l í q ui d o a s ó l i d o ) y l i c u a c i ó n ( p as o

d e g a s a l í q u i d o ) s o n c o n l o s qu e má s r e l a c i o n a d o e s t á s . S i n e m

b a r g o e x i s t e n ot r o s c a mb i o s d e e s t a d o , c o mo s o n :

a ) S ub l i ma c i ó n . - Qu e co ns i s t e , en l a t r a n s f o r ma c i ó n d e e s e

g as e n c r i s t a l e s p or e n f r i a m e n t o .

b ) C r i s t a l i z a c i ó n . - Q u e e s el p r o c e s o po r me d i o de l c u al -

u na s u b s t a n c i a pa s a al e s t a d o s ó l i d o , f o r ma n do f i g ur a s g e o mé t r i -

c a s ( c r i s t a l e s ) de f i n i d o s e i n va r i a bl e s p ar a c a da s u bs t a n c i a .

sol í

d i f î

cac i on

f us i ón

;óli

do

1fqu

i

do

subí í mac i on

gas

c r î s t a1

i

zac i on

PRINCIPALES CAMBIOS DE ESTADO DE UNA SUBSTANCIA

C o mo s e s e ñ a l ó en l a u n i d a d 1 , un f e n ó me n o f í s i c o es a q u él

q u e n o a l t e r a l a n a t u r a l e z a í n t i ma de l a ma t e r i a , n o a p a r e c e n n ue

v a s s u b s t a n c i a s c u a n d o e s t e s e p r e s e n t a , a e s t o po d e mo s a ñ a di r - -

q u e a d e má s , l a c o mp o s i c i ó n q uí m c a no c a mb i a . L o s c a mb i o s d e e s -

t a d o y a e x p r e s a d o s s o n e j e mp l o s d e f e n ó me n o s f í s i c o s , n o h a y c a m

b i o e n l a c o mp o s i c i ó n q u í m c a d e l a s s u b s t a n c i a s . E s d e c i r , s i -

80

s e t r a t a d e u n c o mp u e s t o q ue pa s a de l e s t a d o l í q u i d o al g a s e o

p or e j e mp l o a l c o h o l ( C H OH ) l a s mo l é c u l a s d e é s t e t a n t o en el

t a d o l i q u i d o c o mo e n e l

J

g a s e o s o s e g u i r á n s i e n do i d én t i c a s , e s

c i r , s u c o mp o s i c i ó n n o v a r i ó .

V e a mo s un e j e mp l o má s , e l h i e l o s e c o ( C O j c a mb i a d i r e c

a a

t e mp e r a t u r a a mb i e n t e , ? u c o mp o s i c i ó n

h a c a mb i a d o , s u s mo l é c u l a s e n a mb o s c a s o s s o n i d én t i c o s , s ó l o

l a e n e r g í a c i n é t i c a d e é s t a s es ma y o r e n el e s t a d o g a s e o s o , a

i gu al q ue l o s e s p a c i o s i n t e r mo l e c u l a r e s . Me n c i o n a c u a n do me n

d i e z f e no me no s f í s i c o s .

. .

S i

,

e

"

u n

. f e n ó me n o f í s i c o n o h a y c a mb i o e n l a c o mp o s i c i ó n

de l a s ub s t a n c i a q ue l o s u f r e , n e c e s a r i a me n t e a l p r e s e n t a r s e

e n o me n o q u í m c o s í l o h a b r á . P o r ej e mp l o a l q ue ma r g a s o l i n a

í § 8

e n p r e e n c i a d e

o x í g e n o ( O ) , e s t o s s e t r a n s f o r ma r á n en

d oS n ue v as s u b s t a n c i a s : d i ó x i d o d e c a r b o n o ( C O j y a g ua ( H

0

0 ) ,

-

ma

^

S a S e

°

S a

'

6 8 e v i d e n

^ que ha hab? do ca mbi os L l

c o mp o s i c i o n q u í m c a d e l a s s u b s t a n c i a s . C a mb i o s qu í m c o s o f e

T ^ n l 2

U 1

?

1 C

?

S s o n t o d a s

1 * 8 r e a c c i o n es q u í m c a s . Me n c i o n a d i

c a s o s d e f e n o me n o s q u í m c o s .

T a n t o l o s f e n óme n os f í s i c o s c omo l o s q u í m c o s e s t á n a s o c

d os a c a mb i o s d e e n e r g í a .

9 . 2 . E N E RGI A .

Un o d e l o s c on c ep t o s c i e nt í f i c o s má s d i f í c i l e s de c o mp r

d er e s el d e e n e r g í a . D ur a n t e mu c h o t i e mp o l a e n e r g í a s e d e f i

c o mo t r a b a j o , o c o mo l a c a p a c i d a d d e r e a l i z a r t r a b a j o . De s a f o

n at í a me nt e , e s t a d e f i n i c i ó n no e s p or c o mp l e t o s a t i s f a c t o r i a , p

l a e n er g í a s e ma n i f i e s t a d e mu c h a s ma n e r a s . P o r e j e mp l o , c o n s

r e s é e l s i s t e ma b at e r í a " - g e n e r a d o r d e u n a u t o mó v i l . E n e l mo m

o d e e n c en d er e l i n t e r r u p t o r d e a r r a n q ue , l a e n er g í a qu í m c a

l a b at e r í a s e c o n vi e r t e en e ne r g í a el é c t r i c a . El a u t o mó v i l a r

c a y l a e n e r g í a q uí m c a d e l a g a s o l i n a s e c o n v i e r t e en e n e r g í a

t n z d el a u t o . A me d i d a q ue el c i g ü eñ a l a d q ui e r e v el o c i d a d , l

Da n da y l a p o l e a t r a n s f i e r e n s u e n e r g í a me c á n i c a a l g e n er a d o r

t i g e n er a d o r , a s u v ez , c o n vi e r t e l a e ne r g í a en e ne r g í a e l é c t

c a . E s t a en e r g í a e l é c t r i c a pa s a a l a b a t e r í a d o nd e s e c o n v i e r

e n ener gí a q uí m c a . E n e s t a f o r ma , l a b a t e r í a s e " r e c a r g a " D

I n h^

6

S t 6 t l e mp o

'

t a

^ i é n s e g e n e r a n o t r o s t i p o s d e e n e r g í a c o

s u b pr o d u c t o s , p or e j e mp l o , c a l o r .

81



Kotor de

arranque

De f i n i r l a e ne r g í a e s u na t a r e a d i f í c i l . E n p r i n c i p i o , s e -

d e f i n i r á c o mo u n a c u a l i d a d q u e p o s e e t o d a l a ma t e r i a . E n c o n d i c i o

n es a d e c u a d a s , l a e n e r g í a p u e de t r a n s f o r ma r s e en t r a b a j o . C o mo s e

me n c i o n ó ya , u n a c l a s e d e e n e r g í a pu e d e t r a n s f o r ma r s e en o t r a . L a

e n er g í a pu e de t r a n s m t i r s e de u na p a r t í c u l a de ma t e r i a a o t r a .

C o n u na g r a n e x c e pc i ó n - e l c a mb i o n u c l e a r - t o d a s e s t a s c o n v e r s i o -

n es y t r a n s f e r e n c i a s s e r e a l i z a n s i n p é r d i d a o g a na n c i a o b s e r v a b l e

d e l a c a n t i d a d t o t a l d e e n er g í a .

F

ig

. Alg u n a s i lu s t rac io n es d e en erg ía p o ten cia l . En cad a cas o e l es t ad o (o ) rep re-

s en ta l a en erg ía p o ten cia l q u e es t á l a t en te y d i sp u es ta p ara s er u t i l i zad a . El es t ad o (b )

m u es t ra l a en erg ía en e l p ro ceso d e es t a r g as tán d o se . La en erg ía d e l ag u a q u e cae y

d e lo s p ed azo s d e l a carg a ex p lo s iv a d e d in am i t a s o n e jem p lo s d e en erg ía c in é t i ca .

Cad a u n o d e lo s p ro ces o s , i l u s t rad o s t i en e p o r res u l t a d o u n a red u c ció n en l a en erg ía

p o ten cia l

L a e n e r g í a po t e n c i a l y l a c i n é t i c a s o n l a s d o s f o r ma s g e

r a l e s d e e n er g í a . L a e n er g í a po t e n c i a l d e pe n de d e l a p o s i c i ó n

u na p o r c i ó n d e ma t e r i a c o n r e s p e c t o a o t r a . L a e n e r g í a s e r e f

r e a l mo v i m e n t o d e u na po r c i ó n de ma t e r i a e n r e s p e c t o a o t r a .

C u a n d o s e h a c e r e f e r e n c i a a l a po s i c i ó n d e l a ma t e r i a , s

e s t á h a b l a n d o d e e n e r g í a p o t e n c i a l . C u a n do s e h a c e r e f e r e n c i a

l a ma t e r i a en mo v i m e n t o , s e e s t á h a bl a n d o d e e n er g í a c i n é t i c a

9 . 3 . M AT E R I A Y E N E RGÍ A .

P or a ño s , l o s c i e n t í f i c o s s u pu s i e r o n q ue l a c a nt i d a d t o t

de ma t e r i a y e n er g í a de l u n i v e r s o e s c o n s t a n t e . T r a d i c i o n a l me

e n u nc i a r o n es t a c r e e n c i a e n f o r ma d e d o s l e y es . E s t a s l e y es s

l a l e y d e l a c o n s e r v a c i ó n de l a ma t e r i a y l a l e y d e l a c o n s e r

c i ó n d e l a e n e r g í a . L a l e y d e l a c o n s e r v a c i ó n de l a ma t e r i a e

b l e c e q ue l a ma t e r i a s i e mp r e se c o n s e r v a . E s t e en u nc i a d o s i g n

c a q ue l a c a nt i d a d t o t a l d e ma t e r i a de l u n i v e r s o p e r ma n e c e c o n

t a n t e . L a ma t e r i a no s e c r e a n i s e d e s t r u y e . U n i c a me n t e c a mb

d e f o r ma .

L a l e y d e l a c o n s e r v a c i ó n de l a e n e r g í a e s t a b l e c e qu e l a

e ne r g í a s i e mp r e s e c o n s e r v a . E s t e en u n c i a d o s i g n i f i c a qu e l a

t i d ad t o t a l d e e n e r g í a d el u n i v e r s o d e b e p e r ma n e c e r c o n s t a n t e .

L a e n e r g í a n o s e c r e a ni s e d e s t r u y e . S ó l o c a mb i a de f o r ma .

S i n e mb a r g o , e l b r i l l a n t e t r a b a j o d e E i n s t e i n d e mo s t r ó q

l a ma t e r i a p u ed e t r a n s f o r ma r s e en e n er g í a , y l a e n er g í a e n ma t

r i a . E i n s t e i n e x p r e s ó e s t a r e l a c i ó n e n l a f o r ma d e s u a h o r a f

s a e c u a c i ó n .

F

2

E = me

- E e s l a en e r g í a , m l a ma s a y c l a v e l o c i d a d de l a l u z-

S e g ú n l a ec u a c i ó n d e E i n s t e i n , l a ma s a y l a e ne r g í a s o n

e q u i v a l e n t e s . P o r t a n t o , l a s d o s l e y es r e a l me n t e s on u n a s o l a

i d én t i c a : l a l ey d e l a c o n s e r v a c i ó n de ma s a - e n e r g í a . A e s t a n

v a l e y d e l a c o n s e r v a c i ó n e n o c a s i o n e s s e l e c o n o c e c o mo l e y d

1

a c o n s e r v a c i ó n d e l a ma t e r i a y de l a e ne r g í a . P u ed e e n u n c i a r

a s í : l a ma t e r i a y l a e n er g í a s i e mp r e s e c o n s e r v a n . S us t o t a l e

n o p u e de n a u me n t a r o d i s m n u i r . S i n e mb a r g o , p u e d e n i n t e r c o n v

t i r s e - s e t r a ns f o r ma n u n a e n o t r a -

L a c a n t i d a d de ma t e r i a t r a n s f o r ma d a en e n e r g í a o d e e n e r

t r a n s f o r ma d a en ma t e r i a d u r a n t e un c a mb i o qu í m c o o r d i n a r i o es

mu y p e q u eñ a . No p u e de me d i r s e c o n n i n g u n a b a l a n z a e x i s t e n t e .

c o n s e c u e nc i a , e n el t r a b aj o de l a b o r a t o r i o y e n l a s p r e s e n t a c i o

n es d el t e x t o , s i e mp r e s e s u p o n d r á q ue l a s l e y es o r i g i n a l e s d e

c o n s e r v a c i ó n de l a ma t e r i a y d e l a en e r g í a s o n a b s o l u t a me n t e -

c o r r e c t a s .



Química

E l é c t r i c a

M ecán i c

S o no ra

Nuc lea r

Radiante

C a l o r i f i c a

L a s t ran s f o rmac i o ne s de l a ene rg í a .

M E D I C I O N D E L A M A T E R I A .

h

h L t i e mp o s ma s r e mo t o s , el h o mb r e h a s e n t i d o l a n

^ f

n

me d i c i o n e s y d e e x p r e s a r e s t a s c a n t i d a d es ( me di

d as ) p or me d i o de un i d a d es c o n v e n i e n t e s , p or e j e mp l o p ar a e s t i

c u a n do y c u a n t o s e mb r a r , c ó mo i n t e r c a mb i a r b i e n e s , o c ó mo f o m

ÍVe "Verrl

" eí c

V " T

p r i m t i v a ( o b t e nc i ó n de c o

b r e h i e r r o , e t c . ) . L a s u n i d a de s de me d i d a má s an t i g u as er a n

q u "

6

' ^c i r c u n d a ba n

1 1

^

3 1 h 0 B b

"

mi

" " N - f o . a de c ua d

E s n e c e s a r i o r e c a l c a r q u e a l g u na s d e l a s ma g n i t u d e s q ue

a nt i g uo s n e c es i t a ba n me d i r - ma s a , t i e mp o, l o ng i t u d- so a l é

l a s p r o p i e d ad e s f u n da me nt a l e s qu e c o n c i e r n e n al c i e n t í f i c o , a u

q ue n a t u r a l me n t e h a n c a mb i a d o mu c h o a t r a v é s d e l o s añ o s d ¿ p r

s i e n d e e s t a s me d i d a s y l a s un i d a de s p a r a e x pr e s a r l a s , p or e j e

p í o l a y a r d a u n i d a d de l o n gi t u d q ue s e i n t r o d uj o e n ¿ l ' s

g

? ¿ X

3

^ f r

a n C Í a e n t r e I a n a r i z d e u n

hombr e y l a punt a

tl\

i ^

3 1 d G S U

P

r

° P

i o

e x t e n d i d o . E s e v i d e nt e q ue

t a l c a n t i d a d n o s e p u ed e r e p r o d u c i r c o n e x a c t i t u d , p u e s t o qu e

d i me n s i o n es f í s i c a s de l s e r h uma n o so n mu y v a r i a b l e s

E l u so s is t emát i co de l as medi c i ones cuant i ta t i vas perm t i ó a Lavo is

f ormular l a l ey de l a Conservaci ón de la Mater i a. En el est udi o de l a Quím

un gran numero de i nvest i gaci ones r equi ere de medi c i ones. Tendrá que regi s

tr arse, por ej empl o, cambi os de vol umen, t emperat ura, etc . Las masas de lo

materi a l es antes y después de una reacci ón, as í como el t i empo tr anscurr i do

en el l a deberán medir se tambi én.

El si st ema de uni dades que se usa más comúnmente en l a quí m ca, se -

l l ama Si st ema Métr i co o S i st ema I nter naci onal de Uni dades S. I . En seguida

se enumeran l as uni dades f undamental es de este si st ema.



F I G. BALAN ZA GRAN ATAR I A

C U A L I D A D

UN I DAD

A B R E VI A T U R A

Ma s a

Long i t ud

T i empo

T e mp e r a t u r a

K

i 1 o g r

amo o

g r

amo

M et ro

Segundo

Gr a d o Ke 1 v i n o Gr a d o

Ce 1c i us

K g . o g.

m

s e g . o s

°K °C

MASA. -

E n e l s i s t e ma Mé t r i c o s e e mp l e a el K i l o g r a mo o e l g r a mo c o mo

u n i d a d de me d i c i ó n . E x i s t e n do s f o r ma s de me d i r l a ma s a ; u n o e s -

po r

comparación. directa,

p ar a e l l o s e u t i l i z a l a b al a nz a ,

l a qu e s e b a s a e n c omp ar a r d i r e c t a me n t e l a s ma s a s d e s c o n o c i d a s c o n

l a s ma s a s pa t r ó n ( v a l o r c o n oc i d o ) . E n el l a bo r a t o r i o a p r e nd e r á s a

e mp ^ a r c o r r e c t a me n t e l a b a l a n z a .

E x i s t e n o t r o s i n s t r u me n t o s d e n o m n a d o s b á s c u l a s e n l o s q ue -

s e e l i m n a p or c o mp l e t o l a c o mp a r a c i ó n di r e c t a pa r a l a me d i c i ó n de

l a ma s a . L a s b á s c u l a s ge n e r a l me n t e t i e n en u n mu e l l e o r e s o r t e ,

q u e s e e s t i r a o r e t r a e c u a n do s e c u e l g a un o bj e t o e n u n o d e s u s

ex

t r e mo s . El g r a d o d e e s t i r a m e n t o o d e r e t r a c c c i ó n e s p r o p or c i o na l

a l a ma s a d el o b j e t o . En l a f i g. ( a ) s e i l u s t r a u na b á s c ul a s e n c i l l a .

L a ma y o r í a d e l a s me d i c i o n e s c i e n t í f i c a s d e l a ma s a s e ha c e n

c o n i n s t r u me nt o s de me d i c i ó n d i r e c t a .

VOLUMEN. -

E n el l a b o r a t o r i o es c o mú n q ue t r a b a j e mo s c o n d e t e r m n a d o vo

l u me n d e l í q ui d os , é s t o s s e m d e n p or l o g en er a l u s a nd o r e c i p i e n -

t e s c a l i b r a d o s l l a ma d os p r o b e t a s . L a s p r o b e t a s s e c o n s t r u y e n d e -

p i e z a s c i l i n dr i c a s de v i d r i o y s e f a br i c a n p ar a c on t e n er d i v e r s o s

v o l ú me n e s . E s t o s c i l i n d r o s s e c a l i b r a n e n l a f á b r i c a d e mo d o q ue

c o n t e n d r á n c i e r t o s v o l ú me n e s . L o s v o l ú me n e s d e l í q ui d o s p u ed e n me

d i r s e ve r t i e n do un a mu e s t r a l í q ui d a e n el c i l i n dr o y o b s e r v a nd o l a

p o s i c i ó n d e l a s u p er f i c i e de l l í q ui d o. E n el t r a b a j o de l a bo r a t o -

r i o t e f a m l i a r i z a r á s c o n e s t e i n s t r u me nt o de me d i c i ó n , a s í c o

en o t r o s ; b u r e t a , p i p e t a , ma t r a z af o r a d o , e t c .

T I E MP O. -

L a s me d i c i o n e s d e t i e mp o s e l l e v a n c o mú n me n t e a c a b o u s a

relojes mecánicos, q u e e s t á n d i s e ñ a d o s de ma n e r a q u e el mo v i m

t o de l a s ma n e c i l l a s c o r r e s p o n da al p a s o d el t i e mp o de f i n i d o .

A d e má s e mp l e a n u na e s c a l a e x p a n di d a ( d é c i ma s d e s e g u n d o ) .

LONG I TUD. -

P o c o us a d o e n e l t r a b a j o de l a b o r a t o r i o de q u í m c a , s u u

c o r r e s p on de al d e f í s i c a .

TEMPERATURA. -

U n a f o r ma de e n e r g í a q ue e x p e r i me n t a mo s c o n f r e c u e n c i a e

n u e s t r o me d i o a mb i e n t e , e s el

calor.

L a e n er g í a c a l o r í f i c a de

cuer po es el resultado del movimiento de las moléculas c o ns t i

y e n t e s de l c u e r p o . Para dar el grado de más caliente o más fr

a l o s c u e r p o s es n ec e s a r i o es t a b l e c e r u n a e s c a l a r e l a t i v a de c

p a r a c i ó n l l a ma d a escala de temperatura. E x i s t e u na i mp o r t a n t e

f e r e nc i a e nt r e calor y temperatura L a c a nt i d ad d e c a l o r a s o c

d a c o n u n c u e r p o d e p e n de d e l a c a n t i d a d d e ma t e r i a q u e c o n t i e n

m e n t r a s qu e l a t e mp er a t u r a es l a m s ma pa r a di f e r e n t e s c a n t i d

d e s , p o r e j e mp l o e s t á a s o c i a d a mu c h o má s c a l o r a l q u e ma r 1 l t o .

de g as o l i n a , q u e c o n 100 m . , m e n t r a s q ue l as t e mp e r a t u r a s p u

d en s e r l a s m s ma s .

P a r a e s t a b l e c e r u na e s c a l a de t e mp e r a t u r a s e us a l o q u e

c o n oc e c o mo e s t a d o s t é r m c o s d e r e f e r e n c i a . E n l o s t r a b a j o s c

t í f i c o s s e u s a l a e s c a l a

celsius

y l a e s c a l a

kelvin.

L a e s c a l a c e l s i u s ( a n t e s c e n t í g r a d a ) s e d e f i n i ó es t a b l e c i

d o e l e s t a d o t é r m c o c o r r e s p o n di e n t e a l p u n t o de f u s i ó n d el a g

c o mo O, y el e s t a d o t é r m c o c o r r e s p o n d i e n t e a l p un t o de eb ul l i

c i ó n d el a g ua c o mo 1 00 . E l g r a d o c e l s i u s s e c o n s i d e r ó c o mo 1 /

de l a di f e r e n c i a e nt r e e l p un t o de f u s i ó n y el p un t o de e bu l l i -

c i ó n d el a g u a.

E n el s i g l o X I X un h o mb r e de ci e n ci a i n gl é s , L o r d K el v i n

e s t a b l e c i ó u na es c a l a d e t e mp e r a t u r a q u e u s ó c o mo pu n t o de r e f

r e n c i a p ar a e l O

0

e l e s t a d o t é r m c o má s b aj o po s i b l e , e s t e e s t

t é r m c o má s b a j o s e e s t a b l e c i ó c o mo 0

o

K ( O

0

K = - 2 7 3. 1 5 ° C) .

t a ma ño d el ° K s e e l i g i ó i u al al g r a d o c e l s i u s . L a r e l a c i ó n e

t r e a mb a s e s c a l a s e s s i mp l e :

°K = ° C + 273. 15

U n a v e z qu e c u e n t a c o n e s c a l a s d e t e mp e r a t u r a s a d e c u a d a s

P o s i b l e me d i r l a t e mp e r a t u r a de d i f e r e n t e s s u b s t a n c i a s c on t e r



me t r o s , o a p a r a t o s q ue s e g r a d ú a n d e f á b r i c a . El u s o d e t e r mó me -

t r o s a d e c u ad o s no s p e r m t e c o n o c er l os p u nt o s de e b u l l i c i ó n o f u -

s i ó n de d i f e r e nt e s s u bs t a n c i a s , l o que p er m t e que l a s i d e n t i f i -

quemos .

D E NS I D AD . -

U na pr o p i e d a d c a r a c t e r í s t i c a d e c a d a s u b s t a n c i a pu r a es su

d e n s i d a d , q ue s e d e f i n e c o mo l a ma s a p o r l a u n i d a d de v o l u me n .

De n s i dad =

ma s a

vo

1

umen

m

v

L a de n s i d a d s e e x p r e s a c o mo el n ú me r o de g r / m . E s t a co mbj _

n a c i ó n s e c o n s i d e r a c o mo l a u n i d a d d e d e n s i d a d . L a u n i d a d d e d en

s i d a d e s un a u n i d a d mé t r i c a

derivada o secundaria

p or e s t a r c on s -

t i t u i d a p or d os u n i d a de s p r i ma r i a s o b á s i c a s . P u e s t o qu e c a d a - -

s u b s t a n c i a s ue l e t e n er u na d en s i d ad c a r a c t e r í s t i c a , la determina-

ción de la densidad de un material desconocido puede ayuda r a óu

identificación. L a d e n s i d a d s e e mp l e a p a r a e x p r e s a r l a u n i d a d d e

g r a mo s p o r l i t r o g / 1 .

P u e s t o qu e l a de n s i d a d s e e x p r e s a me d i a n t e d os u n i d a d e s pr _ [

ma r i a s , g r a mo s y m l i l i t r o s , d eb er á n h ac e r s e do s me d i c i o n e s pa r a

d e t e r m na r l a .

De s c r i b e e s t a s o p e r a c i o n e s pa r a c al c u l a r l a d e ns i d a d d e un

s ó 1 i do .

E l c o n c e p t o de d e ns i d a d s e p u ed e i l u s t r a r me j o r r e s o l v i e n do

a l g u n o s p r o b 1 emas .

E J EMPL O 1

U na p i e z a d e p l a t a c u y o v o l u me n e s d e 5 0 0 m . , p e s a 5 . 2 5 0 k g

¿ C uá l e s l a d e ns i d a d de l a p l a t a ?

D =

m

=

5 . 2 5 0 k g .

v 5 00 m .

5250 g

5 0 0 m

= 10 .5 g / m

Nó t e s e q ue l a e c u a c i ó n D = ™ c o n t i e n e t r e s c o mp o n e nt e s , p or t a n t o

s i s e c o n o c e n do s c ua l e s qu i e r a d e e l l o s , e l t e r c e r o s e p u e d e c a l c u

l a r .

E J EMPL O 2

Un v a s o de p r e c i p i t a d o s p e s a 2 5 . 6 0 g . v a c i o , y 35 . 8 0 g . c u a nd o

s e i n t r o d uc e e n el mu n i c i ó n d e pl o mo .

¿Qué vo l umen ocupar á l a mun i c i ón de p l omo, s i sabemos que su den -

s i d a d e s i g u al a 11 g . / m .

La f ó r mu l a de l a dens i dad es : D = m/ v

Nu e s t r a i n c ó gn i t a es el v o l u me n , p or l o t a n t o ha b r á qu e de s p e j a

de n u es t r a e c u a c i ó n p ar a l a d e n s i d a d.

S i

D = ™ d e s pe j a n do v n os q u ed a:

D v

=

m

d e s p e j a n d o D n o s d a :

v = ED

e n e s t e mo me n t o p o de mo s s u s t i t u i r e n e s t a

e c u ac i ó n l os v al o r e s c o n oc i d o s p ar a m y D

La masa de l p l omo es = mas a de l vaso l l eno - masa del vaso vac í

m

p 1 orno

= m

v a s o 1 1 . ~

m

v a s o v.

m

p 1 orno

=

3 5 . 8 0 g . - 2 5 . 6 0 g . = 10 . 2 g . .

v = g

" = 0 . 9 1 8 m .

1 1. 0

m .

P R OB L E MA 1 . - E l v o l u me n d e u n l í q u i d o s e m d i ó e n un a p r o b e t a y

p e s ó e n u na b a l a n z a . L a s l e c t u r a s f u e r o n d e 2 5 m . y 12 g C

c ul a r l a d e ns i d a d de l l í q ui d o. I n ve s t i g ar d e q ué s u bs t a n c i a s e

t r a t a .

P R OB L E MA 2 . - U n s o l i d o i r r e g u l a r p e s a 5 0 . 4 0 g . , s e c o l o c a e n u

p r o b e t a g r a d u a d a 7 5 m . d e a g u a y s e a g r e g a el s ó l i d o , e l v o l u me

f i nal e s d e 81 m . C al c u l a r l a d en s i d a d. ' "

1 2 . I N C E R T I D U M B R E E N L A M E D I C I O N .

C omo ya h emo s v i s t o , l o s q uí m c o s a pl i c a n el mé t o d o e x p e r

me n t a l , e n e l c u a l b u e na p a r t e de l t i e mp o s e d e d i c a a e f e c t u a r

d i c i o ne s , a l e f e c t u a r é s t a s , c a l c u l a r r e s u l t a d os e i n f o r ma r de

e l l o s a o t r a s p e r s o n as , l os q uí m c o s e n f r e n t a n c i e r t o s p r o b l e ma

u no d e e l l o s es l a i n c e r t i d u mb r e o i n e x ac t i t u d i n v o l u c r a d a en t

me d i c i ó n .

Un i n v e s t i g a do r n o p u ed e e s p e r a r h a c e r me d i c i o n e s t o t a l me

P r e c i s a s . L o q ue sí d e b e h a c e r , p a r a p o de r o b t e n e r d e s u s e x pe



me n t o s l a pr e c i s i ó n de s e a d a , e s c on o c e r l a s c l a s e s y f u e nt e s d e -

e r r o r q ue s e p u e de n p r e s e n t a r e n s u s me d i c i o n e s . ¿ C o n o c e s l a s - -

c a u s a s p r i n c i p a l e s de l a i n c e r t i d u mb r e ? L a i n c e r t i d u mb r e e - - -

i n ex a c t i t u d t i e ne d os c a us a s p r i n c i p a l e s :

1) L a s l i m t a c i o ne s de l o s i n s t r u me nt o s u t i l i z a d os pa r a l a me d i -

c i ó n.

2 ) El g r a d o d e e x p e r i e n c i a y p r e c i s i ó n d el p r o p i o o b s e r v a d o r .

E x p l i q u e mo s e s t o e s t u d i a n d o el s i g u i e n t e e j e mp l o :

S u p o n g a mo s q u e no s p i d e n d e t e r m n a r e l p u n t o de f u s i ó n de -

u na s u b s t a n c i a . A l h a c e r l o d e b e mo s l e er el t e r mó me t r o q u e b a s t a n

t e a mp l i a d o s e mu e s t r a e n l a f i g ur a . Ob s e r v a n d o é s t a s u p e r f i c i a l

me n t e es e v i d e n t e q u e l a t e mp e r a t u r a es a p r o x i ma d a me n t e 3 1 ° C .

S i n e mb a r g o , s i i n f o r ma mo s q u e e s d e 3 1 ° , e l d a t o no e s s a t i s f a c -

t o r i o p o r q u e n o i n c l u y e t o d a l a i n f o r ma c i ó n d i s p o n i b l e .

U na o b s e r v a c i ó n má s c u i d a d o s a d e l a f i g u r a mu e s t r a q u e s e -

l e e f á c i l me n t e 3 0 . 9 ° C . P r o b a b l e me n t e t o d os l o s o b s e r v a d o r e s c oi n

c i d e n q ue e l v a l o r e s 3 0. 9 y n o 3 0 . 0 ni 3 1 . 0 . N o s po d e mo s s e n t i r

r a z o n a b l e me n t e s e g ur o s a c e r c a de l o s t r e s n ú me r o s , t r e s , c e r o y -

n ue v e . Si e s t a me d i c i ó n l a v o l v i e s e a e f e c t u a r 1 0 p e r s o n a s d i s -

t i n t a s , c o n el mi s mo t e r mó me t r o , y l a l e c t u r a f u e s e d e 3 0 . 9 , s e -

t r a t a r í a d e u na l e c t u r a s u ma me n t e pr e c i s a , p e r o el l o n o s i g n i f i c a

n e c e s a r i a me n t e q ue c o n o z c a mo s al p u n t o de f u s i ó n c o n g r a n e x a c t i -

t u d . ¿ P o r qu é , s i d i f e r e n t e s o b s e r v a d o r e s , u s a n do e s t e mi s mo t e r -

mó me t r o , o b t u v i e r o n el mi s mo r e s u l t a d o ? ¿ P o r q u é l a d et e r m n a c i ó n

n o h a d e s e r e x a c t a ^ L a r e s p u e s t a p ue d e e s t a r e n l a n a t u r a l e z a -

d e l o s i n s t r u me n t o s d e me d i c i ó n e mp l e a d o s . S u p o n g a mo s q u e p o r - -

d e s c u i d o d el f a b r i c a n t e , e l v a l o r ma r c a d o c o mo 3 0 . 6 0 e n u n t e r mó -

me t r o c a l i b r a d o p o r el B u r ó d e S t a n d a r e s , h a y a s i d o ma r c a d o 3 0 . 9 0

e n n u e s t r o t e r mó me t r o . E s t e e r r o r h a r í a q u e n u e s t r o r e s u l t a d o es^

t u v i e r a 0 . 3 0 ° C po r e n c i ma de t o d os l o s v a l o r e s c o mp a r a b l e s r e p o r -

t a d o s ( l a ma y o r p a r t e d e l o s v a l o r e s r e p o r t a d o s pa r a p. d e f . , p .

d e c . , d e n s i d a d es , e t c . , h a n s i d o o b t e n i d o s c on i n s t r u me n t o s cal j _

b r a d o s p o r e l B u r ó d e S t á n d a r e s , q u e s o n i n s t r u me n t o s mu y e x a c - -

t o s . T e n d r í a mo s q u e r e c o n o c e r q u e l a me d i c i ó n de l p u n t o de f u - -

s i ó n h a s i d o d e u na g r a n pr e c i s i ó n ( e s d e c i r , a l t a me n t e r e p r o d u c á

b l e c o n n u e s t r o t e r mó me t r o ) , p e r o d e p o c a e x a c t i t u d de b i d o a l o s

e r r o r e s de c a l i b r a d o . L a e x a c t i t u d r e p r e s e n t a l a a p r o x i ma c i ó n - -

de l r e s u l t a d o d e l a s me d i c i o n e s al v a l o r v e r d a d e r o o a c e p t a d o .

L a p r e c i s i ó n d e s c r i b e l a r e p r o d u c t i v i d a d d e l o s r e s u l t a d o s em- - -

p l e a n d o u n mi s mo i n s t r u me n t o o u n mi s mo mé t o d o e x p e r i me n t a l . L a

i n c e r t i d u mb r e , e n e s t e c as o , d e p en d e d el i n s t r u me n t o e mp l e a d o ; e s

n e c e s a r i o a s e g u r a r s e q ue l a c a l i d a d d e l o s i n s t r u me n t o s d e q ue - -

d i s p o n e mo s c o r r e s p o n d e a l o s p r o p ó s i t o s a l o s c u a l e s s e v an a des ^

t i n ar l os r e s u l t a d o s . P or e j e mp l o , s i s e t r a t a de d e t e r m n ar e n

e l l a b o r a t o r i o e l p un t o d e e b u l l i c i ó n de l a l c o h ol n o e mp l e a r í a mo s

u n t e r mó me t r o d e l o s q ue s e us a n e n el h o g a r , y a q ue n o s o n pr e c j _

s o s o e x a c t o s .

Vo l v amo s p or a h o r a , a l r e s u l t a d o o b t e n i d o e n n u es t r a me d i -

c i ó n : 3 0 . 9 ° C ¿ E s p o s i b l e l e er el r e s u l t a d o c o n u na pr e c i s i ó n aú n

90

ma y o r ? Si s e e x a m n a mu y c u i d a d o

me n t e l a f i g u r a s e v e r á q ue l a p a r

s u p e r i o r d e l a c o l u mn a de me r c u r i o

t a u n p o c o po r e n c i ma d e 3 0 . 9 . S i

j e r a mo s q u e l a l e c t u r a e s 3 0 . 9 2 2 5 1

e n e l me j o r d e l o s c a s o s e s t e d a t o

p r e s t a a s e r ma l i n t e r p r e t a d o y e n

c i e r t o s en t i d o p od r í a s er d e s ho n es

P or q u e i mp l i c a u na i n f o r ma c i ó n qu

n o p o s e e mo s . O t r a s p e r s o n a s , l e y e

el mi s mo i n s t r u me n t o , p o d r í a n l e er

q u i z á s 3 0. 9 1 ° C o 3 0. 9 4 ° C , y t o d o o

s e r v a d o r o b j e t i v o e s t a r á de a c u e r d o

e n q u e r e a l me n t e n o h e mo s l e í d o l a

t r e s ú l t i ma s c i f r a s d e 3 0 . 9 2 2 51 , s

q u e l a s i n v e n t a mo s s i n n i n g u n a b a s e

o b s e r v a c

i

o n a 1 .

¿ C uá l s er í a e nt o n c e s l a ma n e r a

r a z o n a b l e d e a n o t a r l o q u e v e mo s ' ?

mo t od os es t amos d e acu er d o en q u e

l e e 3 0 . 9 ° C , e s t a s c i f r a s d e be n d e

t a r s e , po r q ue s o n e x a c t a s . L a c i f

s i g u i e n t e es d ud o s a , p e r o a gr e g a s i

e mb a r g o a l g u n a i n f o r ma c i ó n , s e p u ed

j u s t i f i c ar s u r e g i s t r o y e s cr i b i r c

t r o c i f r a s , po r e j e mp l o 3 0. 9 2. Es t

c ua t r o c i f r a s s on s i g n i f i c a t i v a s

L a s c i f r a s 2 5 1 e n 3 0 . 9 2 2 5 1 n o s o n s

F c t - o —

_

, ni

t

i c at

i

v as y n o d e be n r e g i s t r a r a

p er o qu e p u ed e h a be r d i s c r e p a nc i a s r e s p e c t o a l a ú l t i ma c i f r f

t a s d ,1 n i "

f

t i b i e n 3 0 . 9 2 ± 1 i n d u d a b l e me n t e q ue c o n e s

d os u l t i ma s c i f r a s d amo s má s i n f o r ma c i ó n qu e e n l a p r i me é ?

l o , r

L a

,

i n

í i

e r t i d

™

b r e e n l a s

me d i c i o n e s t i e ne i n f l u en c i a

s o h r e

? a ba i o

U

, e

a

f ° K

d e l 0 S

r e a l i z a do s c on e M a O r a n t e e 1

t r a ba j o de l a b o r a t o r i o s e i n di c a r á el mé t o d o p a r a o b t e n e í í a i n

t

Adumbr e" de t o s ^ a t o T ' " ^

d

° ^

C S

'

C U l

°

S

* 5 . Í . ' ? „ ¿ .

F¡g.

S e c c i ó n d e un t e r m ó m e t r o -

a m p l i a d a c o n s i d e r a b l e m e n t e

0

91



L o s e r r o r e s d e b i d o al e x p e r i me n t a d o r s e d e b en , l a ma y o r í a de

l a s v e c e s , a u n d e s c o n o c i m e n t o de l a s t é c n i c a s d e ma n e j o de l i ns -

t r u me n t o a e mp l e a r , o b i e n a u n d e s c u i d o de l o b s e r v a d o r . E s t o se

c o r r i g e a d qu i r i e nd o y d es a r r o l l a n do ha b i l i d a de s pa r a el t r a ba j o

e x p er i me n t a l , p a r a l o c u al d e be r á s a c t u a r a t e n t a y d i l i g e nt e me n t e

en el l a bo r a t o r i o .

Mu c h o s e x p e r i me n t o s f r a c a s a n p o r q u e l o s d a t o s h e c h o s , p o r mu

c h o c u i d a d o qu e s e t e n ga al o b s e r v a r l o s y e n r e g i s t r a r l o s c o n e xa c

t i t u d , n o es t á n o r g a n i z a d o s d e mo d o q u e r e v e l e n u na t e n d en c i a o pa

t r ó n, e s d e c i r , u n a r e g u l a r i d a d . Mu c h a s ve c es l a s r e g u l a r i d a de s -

s e p u e d e n v e r c o n má s f a c i l i d a d s i l o s d a t o s s e d i s p o n e n e n u n a t a-

b l a p r e p a r a d a c o n c u i d a d o . Ot r a f o r ma e s l a r e p r e s e n t a c i ó n gr á f i c a

d e l o s r e s u l t a d o s , l o s q u í m c o s ha n u t i l i z a d o o t r o s me d i o s pa r a or

g a n i z a r y r e p r e s e n t a r l o s d a t o s , a l g u n o s i n c l u y e n el u s o d e s í mb o-

l o s , e c ua c i o n e s y e x p r e s i o n e s ma t e má t i c a s . C u al q u i e r mé t o d o e s - -

a p l i c a b l e s i e mp r e y c u a n d o ex p o n g a l o s d a t o s t a n c l a r a me n t e c o mo -

s ea po s i b l e .

P R E G U N T A S

Y

P R O B L E M A S

y l n e r ¿ ? a ?

Í S l C a C l f i 8 Í C 8 ¿ C ü á l 6 8 l a

h e r e n c i a e nt r e ma t e r

¿ C ó mo s e v i ó c o n f i r ma d a l a a f i r ma c i ó n de E i n s t e i n de q ue

e n e r g í a p o s e e ma s a ?

q

¿ C uá l e s el e n u n c i a d o d e l a L ey d e C o n s e r v a c i ó n d e l a Ma s a

¿ Cu ál es l a l i m t a c i ó n a l a a p l i c a c i ó n de l a L ey d e l a O

s e r v a c i ó n d e l a Ma t e r i a en l a q uí m c a ?

í u n i

6 0

'

3 U n a u m e n t o e n I a

e n er g í a c i n ét i c a d e l a s pa r t í

c u l a s d e u n c u e r p o e n s u ma s a ?

p

¿ Qu é es ma t e r i a ?

¿ Qu é s o n l a s p r o p i e d a d e s g en e r a l e s d e l a ma t e r i a ?

E x p l i c a c ad a u no d e l o s s i g u i e n t e s c o n c e p t o s ,

a

)

Ma s a

b ) P e s o

c ) I n e r c i a

d ) V o l u me n

e ) I mp e n e t r ab i 1 i dad

c i n c a s ' de V J ^ l V " ^ ^ f e r a l e s

y e s

E n ume r e l a s p r o p i e d a de s e s p ec i f i c a s d e l a ma t e r i a .

m x t o s h o mo g é n e o s . ^

B e r t h e

'

0 t

" "

E x pl i c a r l a c o n c e p c i ó n d e P r o u s t s o b r e l o s c o mp u e s t o s .

93



1 3. - ¿ Q ué c o n s e c u e n c i a t r a j o l a f o r mu l a c i ó n de l a L e y d e l a s P r o

p o r c i o n e s De f i n i d a s p or P r o u s t ? ~

1 4. - E nu n c i a l o s p o s t u l a d o s de l a T e o r í a A t ó m c a d e Da l t o n .

1 5- - E x p l i c a qu e c o n s e c u e n c i a s t r a j o e s t a t e o r í a p ar a l a c o n t r o -

v e r s i a c o mp u e s t o s o l u c i ó n h o mo g é n e a .

1 6- - ¿ C ó mo i ma g i n a b a D a l t o n f o r ma d a s l a s s u b s t a n c i a s má s c o mu n e s ?

17. - ¿ P o r q u é l o s p e s o s a t ó m c o s c a l c u l a d o s p or Da l t o n e r a n e r r ó -

ne os ?

' 1 8. - D es c r i b e e l mé t o d o us a d o po r Da l t o n pa r a r e p r e s e n t a r l o s e l e

me

n t o s.

~

19» ~ ¿ Qu é mo d i f i c a c i o n e s i n t r o d uj o B e r z e l i u s a l a n o t a c i ó n emp l e a

d a p o r D a l t o n ? ~

2 0 . - D e a c u e r d o a l a T e o r í a A t ó m c a ¿ c ó mo s e d e f i n e un e l e me n t o ?

21 . - E s c r i b e a ) el s í mb o l o c o n q u e s e r e p r e s e n t a a l o s e l e me n t o s

h i d r ó g e no , ox í g en o , s od i o , p ot a s i o , a l u m n i o , c ob r e , c a r b o no ,

a

z u f re,

f ó s f o r o , n e ó n, e s t a ñ o.

b ) el n o mb r e d e l o s e l e me n t o s U , Cr , A l , P o , R a , Mg , C 1 , C ,

L i , B e , S r , P b , Au , A g, H g, N . T i .

22. . - I n v es t i g a a ) p o r q u é s o n i mp o r t a n t e s l o s s i g u i e n t e s e l e me n t o s :

o x í g en o, c a r b o no , h i d r ó ge no , a l u m n i o , f i e r r o , a z uf r e , e s t a -

ñ o , b ) e l e me n t o s q u e d e u n a u o t r a f o r ma s e a n p e r j u d i c i a l e s

a

1

h o mb r e o a l a n a t u r a l e z a .

2 3- - ¿ C uá l e s s o n l a s c a r a c t e r í s t i c a s f u n da me n t a l e s d e l o s c o mp u es

t o s ?

2 4 . - E s c r i b e el n o mb r e d e c u a n d o me n o s d i e z c o mp u e s t o s c o n l o s q u e

e s t é s f a m l i a r i z a do .

94

25, . - I n v e s t i g a a ) e l u s o qu e s e l e d a a l o s s i g u i e n t e s c o mp u e s t o

Me t a n o , a c i d o s ul f ú r i c o , á c i d o a c é t i c o , ó x i d o d e p l o mo , a gu

b ) l o s p e r j u i c i o s q u e p u e de n o c a s i o n a r e l u s o i n a d e c u a do de

c u a n d o me n o s 3 c o mp u e s t o s .

2 6

. - E x p l i c a c u á nd o s e f o r ma n l a s me z c l a s h e t e r o g é ne a s .

2 7. - E x p l i c a q ué e s u n a s o l u c i ó n h o mo g é n e a

2 8. - ¿ C ó mo s e d e f i n e a l a s me z c l a s ?

29. - ¿ E x pl i c a r q ué s e e n t i e n de po r n a t u r a l e z a d i s c o n t i n u a de l a

t e r i a ?

3 0. - E x p l i c a a q u é s e d eb e el q u e l o s g a s e s n o p o s e e a n u n v o l u me

c o n s t an t e

31. - ¿ Di a q u é s e d e b e l a p r e s i ó n q ue ej e r c e n l o s g a s e s ?

3 2» - ¿ Di q u e s u b s t a n c i a e s má s co mp r i m b l e * y p o r q u é , u n a s u b s t a n

c i a l í q ui d a o u na g a s e o s a ?

33- - E x p l i c a q ué t i p o d e mo v i m e n t o po s e e n l a s mo l é c u l a s q u e c o

t

i

t u y e n u n 1 í q u

i

d o

.

34

;

- De s c r i b e c ó mo s e l l e va a c a b o l a e v a p o r a c i ó n :

3 5 E x p l i c a q ué e s l a p r e s i ó n d e v a p or d e u n l í q u i d o .

36- - ¿ Q u é s e e n t i e n d e p o r p u n t o d e e b u l l i c i ó n ? ¿ P o

r

qué es

i

mp

o r

t

G

•

37- ~ De s c r i b i r el mo v i m e n t o q u e p r e s e n t a n l a s p a r t í c u l a s q ue f o r

ma n u n s ó l i d o .

38. " ¿ Qu é e s un c r i s t a l ?



39 • - Di b u j a el e s q u e ma d e u n c r i s t a l c ú b i c o , d e u n h ex a g o n a l .

4 0- . - ¿ P or q u é l o s s ó l i d o s p r á c t i c a me n t e n o s e p u ed e n c o mp r i m r ?

41 . - C o mp a r a l a ma g n i t u d d e l a s f u e r z a s d e c o h e s i ó n y de r e p u l s i ó n ,

d e l o s e s p a c i o s i n t e r mo l e c u l a r e s , d el mo v i m e n t o d e l a s mo l é -

c u l a s en t r e l o s t r e s es t a d o s de ag r e g a c i ó n .

42 . - De s c r i b e l o s c a mb i o s q u e s e p r e s e n t a n e n l a en e r g í a c i n é t i c a ,

e n l o s e s p a c i o s i n t e r mo l e c u l a r e s y e n el o r d e n qu e g u a r d a n en

t r e sí l as pa r t í c u l a s q ue f o r ma n u n s ó l i d o al c a l e n t a r l o .

43 . - ¿ Qu é e s e l p u n t o de f u s i ó n de un a s u b s t a n c i a ?

44 . - Al a l c a n z a r e l p u n t o de f u s i ó n ¿ en qu é s e e mp l e a el c a l o r s u -

m n i s t r a do a l a s u bs t a n c i a ?

. - De s c r i b e l o s c a mb i o s q u e s e p r e s e n t a n e n l a s mo l é c u l a s d e u n

l í q ui d o al c a l e nt a r é s t e .

45 . - ¿ Qu é s u c e de c o n l a e n e r g í a c i n é t i c a d e l a s mo l é c u l a s d e u n 1 í _

q u i d o al l l e ga r al p u n t o de e b u l l i c i ó n y s e s i g u e a p l i c a n d o

c a l o r ?

. - Def i ne cada uno de los cambi os de est ado y escr i be un e jempl o de cada

uno.

4 8 E x p l i c a q u é e s u n f e n ó me n o f í s i c o ;

4 9

¿ P o r q u é l o s c a mb i o s d e e s t a d o s o n f e n ó me n o s f í s i c o s ?

50 - . - E l a b o r e un a l i s t a de d i e z f e n óme n os f í s i c o s y d i e z q uí m c o s .

51 . - S e ña l e cu ál e s l a d i f e r e n c i a e nt r e e ne r g í a c i n é t i c a y p o t e n -

c i a l ?

5 2 . - Da 4 e j e mp l o s d e e n er g í a p o t e n c i a l d i f e r e n t e s a l o s me n c i o n a -

d o s e n e l t e x t o .

53, . - E x p l i c a c ó mo n ac e el e mp l e o de r me d i d a ;

96

5 4

: n r s ^

r a j o

l a

a p i i c a c i ó n

d e

» • « < i

d

.

- . „

•

5 5

" d o

d e m a s a

'

t i e m p

°

y i o n g u u d d e

5 6

. - E x p l i c a c u ál e s l a d i f e r e n c i a e n t r e ma s a y p e s o .

5 7. - Me n c i o n a l a s do s f o r ma s e n q u e s e m d e l a ma s a .

38

. - E x p l i c a c ó mo s e s u e l e me d i r e l v o l u me n de u n l í q u i d o ,

5

o . - E x p l i c a q ué e s el c a l o r »

60, - ¿ Cu ál e s l a d i f e r e n c i a en t r e c a l o r y t e mp e r a t u r a ?

61, - De s c r i b e c ó mo s e e s t a b l e c i ó l a e s c a l a Ce l s i u s .

62. - E s c r i b e l a e c u a c i ó n q ue r e l a c i o n a ° K c o n ° C.

63. - ¿ Q u é e s l a d e n s i d a d ? ¿ C o n q u é e c u a c i ó n l a r e p r e s e n t a mo s ?



A U T O E V A L U A C I O N

I . - R E L A C I ON A R CO L UV N AS .

A . - M a t e r i a. ^

B . - E x a c t i t u d .

C . - D e ns i d a d.

D . - C o mp u e s

t

o (

E . - E r r o r r e 1at i v o

F . - L e y de l a C o n s e r v a c i ó n d e

1 a ma t e r i a . l

G. - J o h n Da 1 t on ~

H. - P r o p i e d a d e s d e l a M a t e r i a

I . - C i f r a s S i g n i f i c a t i v as (

J . - L e y d e l a s P r o p o r c i o n es -

d ef i n i d as .

K . - Ca u s a s d e l a I n c e r t i d u m- - (

b r e .

L . - I ne r c i a ^

L L . - El e me n t o s

M. - C al o r

N . - C a mb i o d e E s t a d o

O. - P u n t o d e f u s i ó n

P . - Me z c 1 a s (

Q. - F e n ó me n o F í s i c o

R . - Ga s e o s a s

S . - E n er g í a (

U . - T e mp e r a t u r a

V. - L í q ui d o

W. - S ó l i d a s (

X . - P u nt o d e e b u l l i c i ó n

Y . - C o mp u e s t o s .

(

(

) L a ma t e r i a n o s e c r e a

d e s t r u y e, s o l o s e t r a

ma .

) C ar a c t e r í s t i c a s q ue p

t e n d i f e r e n c i a r u na c

d e mat e r i a d e o t r a .

) Es l a o p o s i c i ó n qu e p

t a t o d o c u e r p o a c a mb i

e s t a d o de r e p o s o o mo v

t o .

) To d o s l o s c o mp u e s t o s

n en e l e me n t o s e n p r o p o

n es f i j a s y d e f i n i d a s .

) F o r mu l ó l a P r i me r a T e o

p r á c t i c a s o b r e l o s á t o

) Su b s t a n c i a f o r ma d a p or

mo s d e l a m s ma e s p e c i

) Su b s t a n c i a f o r ma d a p or

me n t o s u n i d o s e n pr o p o

n es d e f i n i d a s .

) P o r c i ó n de ma t e r i a f o r

p or s u b s t a n c i a s u n i d a s

p r o po r c i ó n v ar i a bl e .

) S u b s t a n c i a q u e no p o s e

v o l u me n c o n s t a n t e , t o m

l a f o r ma d el r e c i p i e n t e

l o s c o n t i e n e.

) E s t a d o de a g r e g a c i ó n e

c ua l l a s f u e r z a s d e a t

c i ó n y r e p u l s i ó n e n t r e

mo l é c u l a s es t á n e n e q u

b r i o .

) S u b s t a n c i a q ue p o s e e n

y v o l u me n de f i n i d o s .

) Es t o da t r a n s f o r ma c i ó n



el e s t a d o f í s i c o de u na s u bs t a n

c

i

a .

5

T e mp e r a t u r a a l a c u a l c o e xi s t e n

p o r c i o n es s ó l i d a s y l í q ui d a s de

u n a s s u b s

t

an c i a s .

A q ue l q u e n o a l t e r a l a n a t u r a l e

z a í n t i ma de l a ma t e r i a .

E s l a c a pa c i d a d pa r a e f e c t u a r

u n t r a ba j o .

E s el r e s u l t a d o d el mo v i m e n t o

d e l a s mo l é c u l a s d e un c u e r p o .

Es l a mas a por l a un i dad de vo-

1

ume n.

L i m t a c i o n es d e l o s i n st r u me

n- -

t o s y h a b i l i d a d d el o bs e r v a do r .

T o d a s l a s c i f r a s e x a c t a s má s l a

s i g u i e n t e , q ue e s du d os a .

R e pr e s e n t a l a a pr o x i ma c i ó n del

r e s u l t a d o d e u n a me d i c i ó n a l va

l o r v e r d a d e r o .

I I . - E L I J A L A O P C I O N Q U E RE S P O N DA C OR R E C T A ME N T E .

1 . - S e g ú n l a T e o r í a d e l a r e l a t i v i d a d l a e n e r g í a e s u n a f o r ma de ma

t e r i a d eb i d o a q u e t a mb i é n p o s e e :

6

9,

I ) VOL UMEN

2) MASA

3 ) P O R OS I D A D 4 ) I MP R E N E T AB I L I D AD

2 . - E s l a c a n t i d a d de ma t e r i a q ue c o n t i e n e t o d o c u er p o .

1 ) VOL UMEN 2) MASA 3) POROSI DAD 4) PES O

3 . - L o s e l e me n t o s q u e s e c o mb i n a n p a r a f o r ma r u n c o mp u e s t o d e t e r m n

d o l o h a c e n e n p r o p o r c i ó n .

1 ) V A RI A B L E 2 ) I N T E RMI T E NT E 3 ) C ON T I N UA 4 ) F I J A

1 0

1 1

2

4 . - S u b s t a n c i a q u e n o p u e de s er d e s c o mp u e s t a e n o t r a s má s s i mp l e s .

1

)

MEZCL A 2) COMPUES TO 3) EL EMENTO 4) COMPONENTE

L os c o mp u es t o s s e c a r a c t e r i z a n p o r

1) ESTAR FORMADOS POR EL EMENTOS EN PROPORCI ON VARI ABL E

2 )

R ON O R I G ^

N T E S E N S U S P R O P I E D A D E S

A L OS E L E ^ ^

L

Q U E L E S DI

3 ) NO PODER SER DESCOMPUEST OS EN SUBSTANCI AS MAS S I MPL ES

4) - EST AR FORMADOS POR AT CMO DE LA

MISMA

E S P EC I E .

L a s me z c l a s s e c a r a c t e r i z a n p or

:

9 ^ T A P ^ n p f i ^ o S S ^ ^

8 1

^

E N

S U B S T A NC I A S M^S S I MP L E S .

2) EST AR FORMADOS POR ATOMOS DE LA MI SM^ ESP ECI E

3) ESTAR FORMADOS POR EL EVENTOS EN PROPORCI ONES F I I AS Y DEF I N I

4 ) E S T A R F O R MA DA S P OR S U BS T A N C I A S E N P R O P OR C I O N V Á I A B I E

E s t a d o d e a g r e g a c i ó n en el q ue p r e d o m n a n l a s f u er z a s d e r e p u l

s i ó n, l a e ne r g í a c i n ét i c a de l a s pa r t í c u l a s e s má x i ma .

1 ) S O L I D O 2 ) L I Q UI D O 3 ) G A S E OS O

E s t a d o d e a g r e g a c i ó n en e l q u e p r e d o m n a n l a s f u e r z a s d e c o h e s i

l a e ne r g í a c i n é t i c a de l a s p a r t í c u l a s es m n i ma .

1 ) S O L I D O 2 ) L I Q UI D O 3 ) . G A S E OS O

L a s p a r t í c u l a s q u e f o r ma n u n g a s s o n :

1 ) R I G I D AS 2 ) I N E L A S T I C A S 3 ) E L A S T I C A S 4 ) H UE C A S

Es el p a s o de s ó l i d o a l í q ui d o .

1) E B UL L I C I ON 2 ) S OL D I F I C A CI O N 3 ) S U BL I MA C I O N 4 ) F US I O N

E s e l p a s o de l í q u i d o a v a p o r .

1) E B UL L I C I O N 2 ) S O L DI F I C A CI O N 3 ) S U BL I MA C I O N 4 ) F U S I O N

Energí a que se mani f i est a debi do al movi m ento de un cuerpo.

1) P O T E NC I A L 2 ) C A L OR I F I C A 3 ) C I N E T I C A 4 ) QU I MI C A



UNIDRD 3

teor ía a tomica

de la m ater ia



I N T R O D U C C I O N .

E l c o n c e p t o d e á t o mo e s l a b a s e d e r n d n i - •

L a c i e n c i a q u í m c a c o me n z ó „ „ q u . m. c a mo d e r

f

, . . , c o me n z o a a d q u . r i r u n n u e v o i mp u l s o c o n l a

t u , a c ó n de l a p r i me r a t e o r í a a t ó m c a po r pa r t e d e Da , t o n .

L o

p o. » . . d o . de Da . t o n p e r m. t i e r o n s i s t e ma t i z a r a , a s s u b s t a n c i a

d i s t i n gu i r e n t r e s u bs t a n c i a s el e me n t a l e s

y

c omp ue s t o s q u í mi c o

" — - —

Q

n t a , e s

mp t

'

a

,

h i S t

°

r i a d e l

- p i e z a c on l a s c o ns i d er a c i o ne s p ur

me n t e t e ó r i c a s He c h a h a c e 2 5 0 0 af l os p o r l o s f i l ó s o f o s gr i e g o e

s us e s p e c u , a c i o n e s s o br e l a n a t u r a l e z a ,

y

M e g a b a s t a n ú es s

di a s c o n l a u t i l i z a c i ó n d e e n e r g í a a t ó m c a , t é r m n o q ue c o mo

n a , a L o v i s d e B r o g l i e d eb e s e r c a mb i a d o po r e ,

d e

e n e r g í a T

e a r , p u e s t o qu e l a e n e r g í a a p r o v e c h a b l e e s t

S

a l ma c e n a d a n o e

e , á t o mo e n t e r o , s i n o e n e l

n Q c

, e o c en t r a l d e , á t o mo . P e r o n o

no s a C a n t e m o s e n n ue s t r a s c o ns i d e r a c i o n es s o b r e l a n a t u r a l e z a

á t o mo y e n q u e b e n e f i c i o s p o d e mo s o b t e n e r d e é s t e , p a r a p o d

Me g a r a c o mp r e n d e r s u n a t u r a l e z a

y

c on s t i t u c i ó n h ac e f a l t a

t u l e mo s l a s d i s t i n t a s c o n s i d e r a c i o n e s q ue , e h an he c h o s ob r e

t e r m n a n d o c o n e l mo d e r n o mo d e l o q u e s e ha f o r mu l a d o s o b r e



O B J E T I V O S .


Al t é r m n o d e l a u n i d a d, e l a l u mn o :

C o mp r e n d e r á a t r a v és d e l a e v o l u c i ó n de l o s mo d e l o s a t ó m

l a d i s t r i b uc i ó n de l a s p ar t í c ul a s s u ba t ó m c a s .

OB J E T I V OS E S P E C I F I C OS

E l a l u mn o :

3. 1 . De f i n i r á l os c on c e pt o s d e mo d el o a t ó m c o y t e o r í a a t ó m c a .

3. 2 . Ex pl i c a r á el d es a r r o l l o hi s t ó r i c o de l a t e or í a a t ó m c a .

3 . 3 . E n u nc i a r á l o s p o s t u l a d o s d e l a t e o r í a a t ó m c a de Da l t o n .

3. 4 . De s c r i b i r á l o s ex p er i me nt o s q ue l l e va r o n al d es c u b r i m e n t o

e l e c t r ó n , p r o t ó n y n eu t r ó n .

3 . 5 . Ci t a r á l a c a r g a y ma s a d e l a s p a r t í c u l a s f u n da me n t a l e s d el

á

t

orno.

3. 6 . I n t e r p r e t a r á l a n a t u r a l e z a e l é c t r i c a de l a ma t e r i a .

3 . 7 . Ci t a r á e l mo d e l o a t ó m c o p r o p u e s t o p or T h o ms o n .

3 . 8 . E x pl i c a r á en q ué c o n s i s t e l a r a d i o a c t i v i d a d y c ó mo s e d e s c

br

i

ó .

3 . 9 . De s c r i b i r á l o s mo d e l o s a t ó m c o s p r o p u es t o s po r R ut h e r f o r d

B o h r .

3. 1 0. R e c o n o c e r á l a s v e nt a j a s d e l mo d e l o d e B o hr s o b r e e l d e R u t

f o r d .

3. 11. E x pl i c a r á l a u t i l i d ad de l o s e s p ec t r o s : e m s i ó n , a bs o r c i ó n

e l e c t r o ma g né t i c o e h i d r ó g en o .

3. 12. E n u nc i a r á l a e c u a c i ó n d e Pl a n c k .



3 . 1 3 . E x pl i c a r á l o s c o n c e p t o s f u n da me n t a l e s de l a t e o r í a c uá n t i -

c a .

De f i n i r á el n ú me r o a t ó mi c o .

De s c r i b i r á l a e s t r u c t u r a d el á t o mo d e s de el p un t o de vi s t a

c u á n t i c o , e n b a s e a :

a ) Lo s nú me r o s c u á nt i c o s p r i n c i p al e s .

b ) L o s s u bn i v e l e s d e e n er g í a .

c ) La d i s t r i b uc i ó n e l e c t r ó n i c a p or s u b ni v el e s de e ne r g í a .

d ) El p r i n c i p i o de e x c l u s i ó n de P a ul i .

e ) El p r i n c i p i o de i n v e r t i d u mb r e de H es s e n b e r g .

f ) R e g í a d e H u n d .

•

3 . 1 6 . E x p l i c a r á l a s c a u s a s q ue l l e v ar o n a mo d i f i c a r e l mo d e l o at ó

m c o de B oh r .

1

3 . 1 7 . D ef i n i r á U MA y p es o a t ó m c o p r o me d i o .

3 . 1 8. I d en t i f i c a r á i s ó t o p o s e i s ó ba r o s .

| . _ J

1

08

1 . L A B U S C A D E R E G U L A R I D A D E S : L O S M O D E L O S .

Un a de l a s a c t i v i d a d es d e l a c i e n c i a c o n s i s t e en l a b ú s q

de r e g ul a r i d ad es L a s r e g u l a r i d a de s b i e n e s t a b l e c i d a s n ,

H . e n : r í u í u ^

d l C C i 0 n e S r

" °

M b l M d e

' ^

Si l a r e g ul a r i d a d e s s o l o ap a r e nt e y r e s u l t a r a f a l s a c r

c ha n : ^

r

?

C e r e n C o n t r a d i c c ¡

5 n c o n l a e x p er i e n c i a , ' d

es c i e r t a s e r á o o s m " ac er l a

_

vf i 1 i d a. S i l a r e g u l a r i d a d o b s e

es c i e r t a s e r á p o s i b l e p r e d e c i r c o n b a s t a n t e e x a c t i t u d l o s r e s

? a r * a

U

n ^ ° d

e X p e r ¡ m e n t o s

* e mp l e ar p ar a s u s t i t u í u

l a r g a l i s t a d e c o n c e p t o s .

t n H

me d

l

d a

2

u e a u m e n t a

e l n ú me r o d e p r e d i c c i o n e s c u y a e x a c

t u d e s v e r i f i c a d a , a u me n t a n u es t r a c o nf i a n z a e n l a r e g u l a r i d a d

n a l me n t e l a e l e v a mo s a l a c a t e g o r í a d e L e y . d n a a a .

g

f

a

i n t p n ^n H

8 e X p

Í C a r 1 3

r e g u l a r i d a d , es r a z o n ar po r a na l

me ^o r c o mp r e n d i d a s

1 c a

c i ó n de l a l e y e n f u nc i ó n d e s i t u a c i o

m

i

_ o i c a e i o n s u po n e un s i s t e ma f í s i c o r e al s e d

ToVJ ° h

a r a 6 S

5

f í n 1 3 c i e n c i a

e mp l e a s eg ún el c a s o , d i s t

t o s me d i o s d e e x p r e s i ó n , p e r o en t o d o s e l l o s p o d e mo s d e c i r q u e

mo d e l o e s u na r e p r e s e n t a c i ó n c o n ve n c i o n a l d el h e c ho , o r e g ul a r i

el ? e n ™« ° ^

e S t

"

d

Í

a

'

a s í

<*

ue

> s e g G n s e a n e c e s a r i o , f e e mp

el l e n gu a j e c o mú n o el d e l a s ma t e má t i c a s , s u s i mb o l i z a c i ó n g r á

c a o s u ma n i f e s t a c i ó n p r á c t i c a a t r a v és d e u n d i s p o s i t i v o o p e r a

c l ' r . M i n s t r u c c i ó n de un mo d el o r eq ui e r e del c o n oc i m e nt o de

c a r a c t e r í s t i c a s y p r o p i e d a de s de l f e n óme n o, h e c h o o r e g u l a r i d a d

i " p r e se nt a r .

pn r» -

L a

e on s t r u c c i ó n d e mo d el o s pr e s e n t a l i m t a c i o ne s n a t u r a l e

en p r i me r l u ga r , e l mo d e l o s er á s e me j a n t e a l a r e a l i d a d s ó l o p

c i a l me n t e , p u es s i d e s e á r a mo s u na s e me j a n z a a bs o l u t a d eb e r í a mo s

má

<?

3 r

h

k

r e a l l d a d

m s ma , l a g r a n i n c ó gn i t a qu e i n v es t i g a mo s . A

ma s , d e b e mo s a c e p t a r l o s er r o r e s d e n u e s t r a s me d i d a s , e l h e c h o

i a r e a l i d a d e x t e r n a n o n os s e a d i r e c t a me n t e a c c e s i b l e y el q ue

d a o b s e r v a c i ó n de e l l a no s ó l o l a i n c l u y e s i n o t a mb i é n a l o s me

n r , " J

S

H

r V a C Í Ó

^ ,

A 1 b U S C 9 r U n a e x

P * i ca e i ó n , e s f r e c u e n t e

e n c o n t r a r ma s d e u n mo d e l o a c e p t a b l e . c u a n d o e s t o s u c e de , s e p

f i e r e el mo d e l o q ue r e s u l t e má s ú t i l a l a t e o r í a .

U n mo d e l o e s ú t i l c u a n d o s u g i e r e n u e va s i d e a s , n u e v o s e x p

? u l f « Sn í 5

e S e r d e s a r r o l l a d

° o mo d i f i c a d o p ar a i n c l u i r l os r e

s u i t a d o s d e n u ev a s i n v e s t i g a c i o n e s .

de nnpvn « f

6

- °

S m o d e i o s

?

u e m á s é x i t 0

t e n i d o e n l a p r e d i c c i

d e n u e vo s f e n o me n o s y e n l a e x p l i c a c i ó n de l c o mp o r t a m e n t o d e l

s u bs t a n c i a s e s el Mo d e l o A t ó m c o d e l a Ma t e r i a . ( T e&r l a ' At ó m c a *

1 09



c u a l f u e f o r mu l a d o p or p r i me r a v e z , c o mo y a l o h e mo s me n c i o n a d o po

r

e l i n gl é s J o h n Da l t o n . E s t a i ma ge n p r o p o r c i o n a d a p or D al t o n de l

á t o mo ¿ c o n s i d e r a s q u e h a p e r ma n e c i d o i n v a r i a b l e , o q ue s i r v e p a r a ,

e x p l i c a r d i v e r s o s f e nó meno s.

E n e l mo d e l o c o n s t r u i d o p a r a ex pl i c ar

e l c o mp o r t a m e n t o d e l o s g a s e s , c a d a par t í -

c u l a d e é s t o s s e c o n s i d e r a e x a c t a me n t e - . .

i g ua l a u n a p e l o t i t a d e g o ma , f e n ó me n o s a -

gunos de e l l os t an comunes c omo el de l a - .

l uz pr o p o r c i o n a d a p or u n f o c o ?

La i magen p ropo r c i onada de l á t omo era

l a d e u na p a r t í c u l a c a r e n t e de es t r u c t u r a

i n di v i s i b l e . S u t e o r í a e x pl i c ó e n l a mayo-

r í a de i o s c a s o s l o s di v e r s o s f e n óme n os qu

m c os .

2 . F E N O M E N O S I N E X P L I C A B L E S .

S i n e mb a r g o e x i s t í a u n c o n j u n t o d e fe

nómenos a l os que no se l es habí a dado una

e x pl i c a c i ó n s a t i s f a c t o r i a , p or e j e mp l o ya

d e s d e l a a n t i g u a G r e c i a s e s a b í a q ue al fro

t a r u n t r o z o d e á mb a r e s t e a t r a e p e q ue ñ a s

p a r t í c u l a s d e po l v o y p l u ma s , t a mb i é n s e •

c o n o c í a n l a s p r o p i e d a d es d e l o s i ma n es , f e

n ó me n o i n e x p l i c a d o p e r o a pr o v e c h a d o úl t i ma

me n t e p or l o s ma r i n o s me d i e v a l e s , p ue s sa-

b í an que un i mán co l oca do de ta l f o r ma que

p u ed a g i r a r l i b r e me n t e s i e mp r e s e o r i e nt a n

e n p o s i c i ó n no r t e s u r , s i r v i é n do s e de es t o

p ar a o r i e n t a r s e e n s us l a r g os v i a j e s .

S i n embar go e l hecho que más descon -

c e r t a b a a l o s i n v e s t i g a d or e s e r a n i o s r es u

t a d o s o b t e n i d o s , p r i me r o p or Hu mp h r y Da v y

( 1 77 8- Í 8 29 ) , y p o s t e r i o r me n t e p or s u di s c í

p u l o Mi c h a e l F a r a da y , a l h a c e r p a s a r u na

c o r r i e n t e e l é c t r i c a a t r a v és d e co mp ue s t o s

e n s o l u c i ó n a c u o s a .

A Davy f ue uno de l os p r i mer os en -

o c u r r í r s e l e qu e l o q ue n o p o dí a s e p a r a r s e

p or me d i o s q u í m c o s , p o dí a s er f o r z a d o por

e l e x t r a ñ o po d e r d e l a c o r r i en t

i

e, e 1 éc t r

i

ca

q u e y a h a b í a s i d o e mp l e a d a e n l a r u p t u r a

" l a s mo l é c u l a s d e a g u a . A D a v y s e d e b e l a

o b t e n c i ó n a p a r t i r d e s u s m n e r a l e s d e va-

n o s e l e me n t o s , e n t r e e l l o s el p o t a s i o , el s o d i o , e l ma g ne s i o ,

TJ?Tn\°v.r

e

L

C

'

et C

-

D a v y p a r a

o b t e n e r l o s l o s p r o b ó p r i m

a d i s o l v e r e n a g ua s m n e r a l e s c o n s i d e r a d o s c o mo e l e m e n t o s , s i

, b a r g o s o a me n t e l o g r ó o b t e n e r h i d r ó g e n o y o x í g e n o al r o mp r l a

mo l é c u l a s d e a g ua . Da v y r a z o n ó qu e t e n í a qu e e l i m n a r e l a g u a

S i n e mb a r g o c u a n d o u s ó l a s p r o p i a s s u b s t a n c i a s , n o l o g r ó h a c e r

s ar a c o r r i e n t e a t r a vé s d e e l l a s , f i n al me nt e se l e o c ur r i ó f

d i r l o s c o mp u e s t o s y h a c er p as a r l a c o r r i e n t e a t r a v é s de l a s

t a n c i a f u n di d a . D e e s t a f o r ma f u e c o mo D a v y l o g r ó d e s c o mp o n e r

n o s ma t e r i a l e s c o n s i d e r a d o s c o mo el e me n t o s y ob t e n e r l o s q ue

r e a l me n t e e r a n .

M

^ V ¿

r a

u

3 J

? í

6 D a V y C o n l a

e l e c t r i c i d a d f u e a mp l i a d o p or s

a y u d a nt e Mi c h a e l F a r a d a y T h o mp s o n ( 1 7 9 1 - 1 8 6 7 ) , o u i e n l e d i o u n

c a r a c t e r c u an t i t a t i v o a l as e x p er i e n c i a s d e a qu él . F a r a d a y al

a pl i c a r c o r r i e n t e s má s i n t e n s as , l o gr ó o bt e n e r e l e me n t o s p ur o s

p ar t i r d e s o l u c i o ne s d e m n e r a l e s d e a gu a.

E n 1 83 2 p ud o p r o c l a ma r l a e x i s t e n c i a de c i e r t a s r e l a c i o n

c u an t i t a t i v a s c o ns t a nt e s , l a s l e ye s de l a e l e c t r ó l i s i s .

S u p r i me r a l e y e s t a b l e c i ó qu e l a c a n t i d a d de ma s a d e s u b

t a n ci a l i b er a d a d ur a n t e el p a s o d e l a c o r r i e n t e el é t r i c a e s p r

p or c i o na l a l a c a n t i d a d d e e l e c t r i c i d a d q ue s e h ac e p as a r a t r

v és de l a s o l u c i ó n. P a r a e x pl i c a r es t a l e y l o s q uí m c o s s u pu s

r o n q ue l a e l e c t r i c i d a d es t a b a f o r ma d a p or p e q u eñ a s u n i d a d e s d

n i d as , a l a s q ue l l a ma r o n á t o mo s d e e l e c t r i c i d a d .

3 . L O S R A Y O S C A T O D I C O S .

B a j o e s t e e s t a d o d e c o s a s , l o s q u í m c o s ha b í a n l o g r a d o t r

m t i r l a c o r r i e nt e el é c t r i c a a t r a vé s del a i r e , d e l í qu i d os y s

a os , F a r a da y i n t e n t ó t r a ns m t i r l a c or r i ent e . e l é c t r i c a a t r a v é

del v a c í o s i n e mb a r g o f r a c a s ó p or f a l t a de u n v a c í o s u f i c i e n t e .

P er o en 1 88 5, u n s o p l a d o r d e v i d r i o a l e má n , He i n r i c h Ge i s s l e r -

( 1 8 14 - 1 8 7 9) , i d eó un mé t o d o p ar a p r o d u c i r v a c í o s má s a l t o s q ue

que s e. h ab í a n o bt e n i d o h as t a e n t o n c e s y p r e p a r ó r e c i p i e n t e s d e

d r i o , h ac i e nd o el v a c í o en e l l o s .

J u i i u s P l u c k er ( 1 80 1- 1 86 8) u t i l i z ó e s t o s t u b os en s us e xp

me nt o s el é c t r i c o s . El d i s p os i t i v o e mp l e a d o po r P l u ck e r c o n s i s t

b á s i c a me n t e e n u n t u bo d e v i d r i o h er mé t i c a me n t e c e r r a d o ( v e r f i

r a 1) , e n c uy os ' e x t r e mo s h a y d os p l a c a s me t á l i c a s ( e l e c t r o d o s )

c o ne x i o n e s e l é t r i c a s al e x t e r i o r . El a i r e p ue d e e v a c ua r s e de l

t e r i o r d el t u bo me d i a n t e un a b o mb a d e v a c í o .

P u l c k e r h i z o pa s ar u n a c o r r i e n t e e l é c t r i c a a t r a v és de l o

t u bo s. L a c o r r i e n t e p r o d uc í a e f e c t o s l u m n i s c e n t e s d en t r o de l



Fi g _ i

p e r f e c t o ( u n t u b o d e c r o o k e s ) , - -

q ue p e r m t í a es t u d i a r c o n ma y o r -

f a c i l i d ad el p a s o d e l a c o r r i e n t e

a t r a v és d el v a c í o . C r o o k es d e -

mo s t r ó q ue l a c o r r i e n t e e l é c t r i c a

s e o r i g i n a b a en e l e l e c t r o d o ne ga ^

t i v o ( c á t o d o ) y v i a j a ba ha s t a el

á n o d o d o n d e c h o c a b a c o n e l v i d r i o

q ue es t a b a j u nt o a é l y p r o d u c í a

l u m n i s c e n c i a . C r o o k es l o d e mo s -

t r ó c o l o c a n d o un t r o z o de me t a l

e n el t u bo , y mo s t r a n d o qu e p r o -

y e c t a b a un a s o mb r a s o b r e e l v i - -

d r i o en el l a do o p u es t o de l c á t a -

d o ( v e r f i g ur a 2) .

b o, y d i c h o s e f e c t o s v a r i a b an

p r e c i s a me n t e d e a c u e r d o c o n -

e l g r a d o d e v a c í o . Si e l v a-

c í o e r a mu y a l t o , l a l u m n i s -

c e nc i a d es a p ar e c í a , p er o el -

v i d r i o de l t u b o d e s p ed í a u na

l uz v e r d e a l r e d ed o r d el e l e c -

t r o do c o n s i d e r a n do p os i t i v o

y que f ue l l amado por Fa r aday

co mo ánodo.

El f í s i c o i ng 1 és W 11 i am

C r o o k e s ( 1 83 2- 1 91 9 ) i d e ó en -

1875 un t ubo con un vací o más

F i g . 2

S i n e mb a r g o , e n a q u el l a é po c a l o s c i e n t í f i c o s n o s a b í a n e n -

q ue p od r í a c o ns i s t i r l a c o r r i e n t e e l é c t r i c a , ni p o dí a n d ec i r c o n

s e g u r i d a d q u e e r a l o q u e s e e s t a b a mo v i e n d o d e s d e el c á t a d o al á no

d o. F u e s e l o q ue f u e s e v i a j a b a c o n l í n ea r e c t a ( p ue s t o q ue ar r o j a

b a s o mb r a s n í t i d a s ) , d e mo d o qu e p or o r i g i n a r s e e n e l c á t a d o el H

s i c o a l e má n Eu g en Go l d t e i n ( 1 8 50 - 1 93 0) , l l a mó el f l u j o

/iayo* cató-

dico* .

H ub o de t r a n s c u r r i r p o c o má s d e 2 0 a ñ o s pa r a q u e s e d i l u c i d a

r a s i l os r a y os c at ó d i c o s e s t a b a n f o r ma do s p or p a r t í c u l a s d e f i n i -

d as y e n c a s o de s er a s í , s i e r a n de na t u r a l e z a ma g n é t i c a o s i l i e

v a b an un a c a r g a e l é c t r i c a , e n c u a l q u i e r a d e l o s d os c a s o s d e be r í a n

ser des v i ados po r l a acc i ón de un imán o po r l a de un campo e l éc -

t r i c o . P l u c k e r y Cr o ok es h a b í a n mo s t r a d o l a d e s v i a c i ó n de l f l u j o -

d e r a y o s c a t ó d i c o s d e b i d o a l a a c c i ó n d e u n i má n , s i n e mb a r g o n a -

d i e h a b í a d e t e c t a d o u na d e s v i a c i ó n e n el c a m n o s e g ui d o po r l o s r a-

y os c a t ó d i c o s al a p l i c a r l e s un c a mp o e l é c t r i c o . E n 1 89 7, e l f í s i c o

i n gl é s J o s e ph J . T h o ms o n ( 1 8 56 - 1 9 40 ) t r a b a j a n d o c o n t u bo s de a l t o

v a c í o mo s t r ó q ue el h a z d e r a y o s c a t ó d i c o s e r a d es v i a d o po r p l a ca s

c a r g a da s e l é c t r i c a me n t e ( v er f i g ur a 3) , t e n i e nd o l u ga r l a d e s v i a -

c i ó n h a c i a l a p l a c a p o s i t i v a q u ed a nd o d e mo s t r a d o a s í l a hi p ó t e s i s

1 1 2

q ue f o r mu l a r a t i e mp o a t r á s C r o o k e s d e q u e l a s p a r t í c u l a s q ue f

b an l o s r a y o s c a t ó d i c o s er a n n e g at i v o s .

4 . L O S E L E C T R O N E S .

El a p a r a t o u t i l i z a d o po r T ho ms o n s e e n c ue n t r a i l u s t r a d o

el d i a g r a ma de l a f i g ur a 3. L o s r a y o s c a t ó d i c o s p r o v e n i e n t e s d

c á t o d o C s e h i c i e r o n p a s a r a t r a v é s d e l a s h e nd i d u r a s A y B , q

s i r v i e r o n pa r a de f i n i r u n h a z e s t r e c h o . El h az pa s a b a d e s pu é s

t r a v é s de l a r e g i ó n s i t u a d a e n t r e D y E , y er a o b s e r v a d o e n l a

t a l l a c ol o c a d a e n el e x t r e mo de l t u b o .

Al s u m n i s t r a r s e c a r g a e l é c t r i c a a l as pl a c as D y E , s e

d uc í a u na d e s v i a c i ó n d el h a z , h a c i a a r r i b a o h a c i a a b aj o . El

t i d o d e l a d e s v i a c i ó n d e mo s t r ó - c o mo y a me n c i o n a mo s - q u e l a c a r

l l e v ad a p or e l h a z e r a n e ga t i v a . D es p u é s s e e s t a b l e c i ó un c a mp

ma g n é t i c o e n l a r e g i ó n s i t u a d a e n t r e D y E , p or me d i o de l a s bo

n as qu e s e p u e d en v e r en l a f i g u r a . P e r o d e j a mo s q ue s e a e l p

p i o T h o ms o n qu i e n n os r e f i e r e a l g o d e s u e x p e r i me n t o . " M p r i m

i n t e nt o d e d es v i a r u n h az de r a yo s c at ó d i c o s , c o n s i s t i ó en h a c

l os pa s ar e n t r e do s p l a c a s me t á l i c a s p a r a l e l a s , f i j a da s de nt r o

t u b o d e d e s c a r g a y p r o d u c i r u n c a mp o e l é c t r i c o e nt r e l a s p l a c a s

P e r o e s t a t e n t a t i v a no p r o d u j o n i n g un a. , d e s v i a c i ó n d ur a d e r a .

E l h e c h o d e q u e n o s e p r o d u j e r a d e s v i a c i ó n , s e d e bí

l a p r e s e n c i a d el g a s c o n u n a p r e s i ó n s u ma me n t e e l e v a d a , d e t al

n e r a qu e s e n e c e s i t a b a p r o d u c i r u n v a c í o mu c h o má s a l t o . P e r o

t o e r a mu c h o má s f á c i l d e d e c i r q ue de h a c e r . L a t é c n i c a d e p r

c i r a l t o s v a c í o s a p en a s s e e n c o n t r a b a en u na et a p a e l e me n t a l , e

a qu el t i e mp o " .

E s t e e p i s o d i o no s i l u s t r a , d e l a ma n e r a má s c l a r a y e l e m

t a l d e q ue el d e s a r r o l l o d e l a s me j o r e s t e c n o l o g í a s a v an z a p a r a

l a me n t e y de a c ue r d o c o n el p r o g r e s o d e l a s c i e n c i a s e x p e r i me n t

De c u a l q u i e r f o r ma , T h o ms o n e s t u d i ó l a d e s v i a c i ó n ba j o l a

c i ó n c o mb i n a d a d e c a mp o s ma g n é t i c o s y e l é c t r i c o s a l a v e z . P u d

1 1 3



mo s t r a r , a p a r t i r d e l a s d es v i a c i o n e s me d i d a s , q u e e n u n a d e l a s

p a r t í c u l a s e r a i d é nt i c a en ma s a a t o d a s l a s d e má s q u e c o n f o r ma - -

b a n l o s r a y o s c a t ó d i c o s e i n c l u s o l l e g ó a d e t e r m n a r q u e l a ma s a

d e l a s p a r t í c u l a s e r a . 0 0 0 5 4 2 t o ma n d o c o mo 1 a l v a l o r d e l a ma s a

d e u n á t o mo d e h i d r ó g e n o . E s t a s p a r t í c u l a s a c a b a r o n l l a má n d o s e

e l e c t r o n e s y J . J . T h o ms o n s e c o n s i d e r a , p or t a n t o , c o mo el d es c u -

b r i d o r del e l e c t r ó n . El h a b er e f e c t u a d o e s t a me d i c i ó n c u a nt

i

t a t |

v a p e r m t i ó c o n t a r c o n un a p r u e b a r e a l d e qu e l a ma t e r i a p u ed e - -

e x i s t i r c o mo p a r t í c u l a s mu c h o me n o r e s q u e el á t o mo má s p e q u e ñ o . -

T h o ms o n h a l l ó qu e l a ma s a d e u n e l e c t r ó n e r a s i e mp r e l a m s ma i n -

d e p e n d i e n t e me n t e , t a n t o de l a n a t u r a l e z a de l g as e nc e r r a d o en el

t u b o d e r a y o s c a t ó d i c o s , c o mo de l a c l a s e d e me t a l e mp l e a d o p a r a

el c á t o d o . P or l o t a n t o , p u es t o q ue e s t a s pa r t í c u l a s ma t e r i a l e s

p r o c e d í a n d e d i f e r e n t e s s u b s t a n c i a s , s e d e du j o qu e l o s e l e c t r o n es

s o n c o n s t i t u y e n t e s f u n d a me n t a l me n t e de t o d os l o s á t o mo s .

S i n e mb a r g o l a a c e p t a c i ó n d el e l e c t r ó n c o mo p a r t í c u l a a s oc i a

d a a l o s á t o mo s e r a d i f í c i l d e a c e p t a r a p e s a r d e l o s e x p er i me n t o s

d e T h o ms o n , s e p r e f e r í a a c e pt a r a l o s e l e c t r o n e s c o mo l a s p a r t í c u -

l a s e l é c t r i c a s , y al á t o mo c o mo l a p a r t í c u l a d e ma t e r i a a mb a s c a -

r e n t e s d e e s t r u c t u r a e i n d ep e nd i e n t e s u n a d e l a ot r a .

C i n c o a ñ o s , d e s p u é s d el e x p e r i me n t o de T h o ms o n el f í s i c o al e

má n E d u a r d A n t ó n L e n a r d ( 1 8 6 2 - 1 9 4 7 ) d e mo s t r ó q u e e l f e n ó me n o l l a ma

d o f o t o e l é c t r i c o c o n s i s t í a en l a e m s i ó n d e e l e c t r o n es d e u n me t a l

al i n t r o d uc i r s o b r e é s t e un r a y o d e l u z, i n c l u s o c u a n do no ex i s t í a

c o r r i e n t e e l é c t r i c a . E n c o n s e c u e n c i a , p ar e c í a q ue da r d emo s t r a d o

d e f i n i t i v a me n t e q u e l o s á t o mo s me t á l i c o s ( y t o d os l o s á t o mo s ) c o n-

t e n í a n e l e c t r o n es .

P e r o l o s á t o mo s en s u e s t a d o no r ma l n o p o s e í a n c a r g a e l é c t n

c a p o s i t i v a q ue l o s c o nt r a r r e s t a s e .

5 . M O D E L O A T O M I C O D E T H O M S O N .

T h o ms o n b a s á n d o s e e n e l h e c h o d e q u e j a má s h a b í a s i d o d et e c -

t a d a l a p r e s e n c i a de u na pa r t í c u l a p os i t i v a p r o p u s o el s i g u i e n t e -

mo d é l o :

E l á t o mo es un a e s f e r a e l é c t r i c a me n t e p o s i t i v a y r e l a t i v a me n

t e g r a n d e , e n e l l a e s t á n e s p a r c i d o s e l e c t r o n e s mu y pe q u e ño s , a ná l o

g a me n t e a c o mo l o e s t á n l a s p a s a s en u n b o l l o . E s t o s e l e c t r o n e s ,

d i f e r e n t e s e n n ú me r o s e g ú n l a c l a s e d e á t o mo d e q u e s e t r a t e , c o m

p e n s a n e x a c t a me n t e l a c a r g a po s i t i v a de l a e s f e r a ( ' e l á t o mo , c o -

mo un t o d o , e s ne u t r o d e s d e e l p u n t o d e v i s t a e l é c t r i c o ) y t o ma n

a l l í u n a c o n f i g u r a c i ó n e s t a b l e q ue l es p er m t e ef e c t u ar o s c i l a c i o -

n e s .

F i g . 4

L a mas a de l á t omo r ad i ca e n l a mas a

i a e s t e r a po s i t i v a y a n t e u na p e r t u r b a c i ó

l o s e l e c t r o n e s qu e s o n l i v i a n os y , po r e n

f á c i l me n t e p e r t u r b a b1 e s , p u e d e n a b a n d o n a r

p os i c i ó n.

P e r o l a c u r i o s i d a d d e l o s h o mb r e s d

c i e n c i a n o e s t a b a s a t i s f e c h a , T h o ms o n se

p r e g u n t ó , ¿ Cu á l s e r á l a e s t r u c t u r a d e u n

mo c on un e l e c t r ó n , c o n d os e l e c t r o n e s , c

t r e s e l e c t r o n es , e t c . ? . El d i a g r a ma q ue

mu e s t r a en l a f i g u r a 4, r e p r e s e n t a a l o s

t r e s el e c t r o n es e n c l a v a d os e n u na e s f e r a

g a d a p o s i t i v a me n t e d e ma n e r a u n i f o r me . E

el c a s o d e u n á t o mo c o n c u a t r o e l e c t r o n e s

i n t u i t i v a me nt e r e s u l t a o bv i o q ue l a s p os i

n es de e q ui l i b r i o de l o s e l e c t r o n e s s er á n

l o s v é r t i c e s d e u n t e t r a e dr o r e g ul a r . P e

c u a n d o s e c o n s i d e r a n á t o mo s c o n ma y o r n ú m

d e e l e c t r o n e s , e l p r o b l e ma de e n c o n t r a r s

p o s i c i o n e s d e e q ui l i b r i o , e s ma t e má t i c a me

d i f í c i l de r e s o l v er . E n c o n s ec u en c i a , -

T h o ms o n u t i l i z ó el r e c u r s o d e e mp l e a r u n

p o s i t i v o e x p er i me n t a l , p a r a s i mu l a r me c á n

me n t e l a e s t r u c t u r a d el á t o mo . T h o ms o n h

f l o t a r v a r i a s a g uj a s i ma n t a d a s l a r g a s , po

me d i o de c o r c h o s , e n u n r e c i p i e n t e c o n a g

t a l q u e s e mu e s t r a e n l a f i g u r a 5.

H i z o q u e l o s p o l o s d e l a s a g u j a s ma g

t i c a s q u e da r a n mu t u a me n t e p a r a l e l a s d e t

. , ma n e r a q ue l a s f u er z a s e j e r c i d a s e n í r e e l l

„ „ „ ^ S -

5

, f u e s e n d e r e p u l s i ó n , d e l a m s ma f o r ma P n

q ue l o s e l e c t r o n e s s e r e p e l e n r e c i p r ó c a me t e d e n t r o d e T o m o

A u n q u e e l mo d e l o a t ó m c o d el b u dí n d e n a s o * T h ™^

« ü í s r

c u a

'

u a c

v a m e n t e

' » « f e . » ™ . "

1

p

L ? „

T

¡ r : i „ ? i



5 a 5 b

. O O G

6 . N U E V O S F E N O M E N O S , N U E V A S E X P L I C A C I O N E S .

6. 1. L OS FENOMENOS.

El f í s i c o a l e má n W l h e l m K . R oe nt g e n

( 1 8 45 - 1 9 2 3 ) s e h a l l a b a i n t e r e s a d o e n l a c a-

p a c i d a d d e l o s r a y o s c a t ó d i c o s p ar a p r o v o -

c ar l a l u m n i s c e nc i a de d et e r m n ad as s u b s -

t a n c i a s q uí m c a s . C on el f i n de o bs e r v a r -

l a mo r t e c i n a l uz qu e p r o d uc í a , o b s c ur e c i ó -

l a h a bi t a c i ó n y e n v o l v i ó s u t u b o d e v a c í o

e n u na c a r t u l i n a n e gr a y f i n a. T r a b a j a n d o

e n 18 95 c o n d i c h o t u b o o b s e r v ó un d e s t e l l o

d e l u z q u e n o p r o v e n í a de é s t e . A ba s t a n t e

d i s t a n c i a d el t u bo s e h a l l a b a un a h oj a de -

p ap el c u b i e r t a c on u n p r o d u c t o qu í m c o , q ue

e s l o q ue r e s p l a n d ec í a . P e r o s ó l o r e s p l a n -

d e c í a c u a n d o e s t a b a n a c t u a n d o l o s r a y o s c a -

t ó d i c o s y n o e n o t r o mo me n t o . R o e n t g e n s a c ó

l a c o n c l u s i ó n de q ue c u a n d o l o s r a y o s c a t ó -

d i c o s c h o c a b a n c o n e l á n o d o s e c r e a b a a l g u -

n a f o r ma de r a d i a c i ó n q ue po d í a pa s a r a t r a

v é s d el v i d r i o de l t u b o y d el c a r t ó n q ue l o

y ch oc a r c o n l o s ma t e r i a l e s c i r c u n

E n e f e c t o , s i t r a s l a da ba el p ap el

q u í m c a me n t e a l a h a b i t a c i ó n d e al

l a do , s e g uí a r e s p l a n de c i e n do c ua nd o a c t u a -

b a n l o s r a y o s c a t ó d i c o s , d e mo d o q ue h a b í a

q u e d e d u c i r q u e l a r a d i a c i ó n er a c a p a z de -

a t r a v e s a r l a s p a r e d e s , R o e n t g e n l l a mó a e s -

t a p e ne t r a n t e r a d i a c i ó n /iay.o¿ X d e no m n a - -

c i ó n qu e s e h a c o n s e r v a d o h a s t a l a a c t u a l i -

d a d.

F i g . 6"

A l c a b o d e p o c o t i e mp o d e s p u é s de s u d e s c u b r i m e n t o

g en l o gr ó un a c a r a c t e r i z a c i ó n ba s t a n t e c o mp l e t a de l o s r a y o s X .

Ob s e r v ó q ue é s t o s n o e r a n d e s v i a d o s p or c a mp o s e l é c t r i c o s o ma g -

n é t i c o s , y q u e p o s e í a n u n g r a n p o de r d e p e n e t r a c i ó n . N o s o l a me n

t e , s e l o gr ó p r o n t o l a c a r a c t e r i z a c i ó n de l o s r a y os X , u na v ez

d e s c ub i e r t o s , s i n o q ue t a mb i é n s i g ui e r o n a p l i c a c i o n es p r á c t i c a s

d e e l l o s , p o c a s s e ma n as d e s p u é s de l a p r i me r a p u b l i c a c i ó n de - -

R o en t g e n l o s r a y os X t e n í a n y a d i v e r s o s u s o s , e s p e c i a l me n t e c o mo

a y ud a e n el t r a t a m e n t o de f r a c t u r a s . E s t o c o n s t i t u y ó a l g o

c o mo un t i e mp o r é c o r d pa r a t r a n s f o r ma r u n de s c u b r i m e n t o

f i c o e n u na a pl i c a c i ó n t e c no l ó g i c a p r á c t i c a .

r odeaba

d a n t e s .

t r a t a d o

Roen t -

a s i

c

i

e n t í -

El mu n d o c i e n t í f i c o s e i n t e r e s ó e n s e g ui d a p or l o s r a y o s X ,

y en t r e l o s q ue c o me n z a r o n a e x p e r i me n t a r c o n e l l o s s e e n c o nt r a -

b a e l f í s i c o f r a n c és He nr i B ec q ue r e l ( 1 85 2- 1 90 8) . I n t e r e s a d o e n

l a c a p a c i d a d d e a l g u no s p r o d u c t o s q u í m c o s p ar a r e s p l a n de c e r c o n

una l uz c a r a c t e r í s t i c a p r o p i a ( f l u r e s c e n c i a ) al s er e x p u es t o s a

resiente con°tln¿

e

P

'

a n t e ó I a

P e g u n t a de si el r e s pl a nd or f l u

r e s c e n t e c o nt e n í a o n o r a y o s X.

oa oel n e J o

9

v ' i ^

0

^

6 1

" ?

1 e n

y

o l v i 6

p e l í c u l a f o t o g r á f i c a en u

?n r nmn

g

? V

C

° '

0 C 6 e

"

l a l u z d e l s o 1

'

c o n u n

c r i s t a l de c i e r

n u o r e s c e n e v "

r a

"

¡ 0

,

e n c

• El c r i s t a e r a u na s u b s t a n c i a

f l u or e s c e n t e y s . l a l u z e m t i d a f u es e s i mp l e me nt e l uz o r d i n a-

í ^ o M ^ ^ e . ^ X r . ^ r

8 1 n e g r o n i a f e c t a r f a a , a p e , i c

^

v r\K

S i e x i

s

t i e s e n e n e I l a

r a y o s X , p a s a r í a n a t r a v é s d el n an el

s e h a bl é ^v e í a d o .

P e l I C U l a

" °

b S e

"

5

"

s al H

0

U n a ¡ d e a a s a l t a l a m e n t e d

e B e c q ue r e l : ¿ E s p o s i b l e qu e l a

s al d e u r a n i o n o i l u m n a da pr e v i a me n t e p or l a l u z s o l a r o b s c u r e

c i e r a l a s p l a c a s f o t o g r á f i c a s ? . L as p r u eb as se r e a H z a n f e b r i l

S a l e s d e u r a n i o no e x p u es t a s a i a l u z , s e c o l o c a n s o b r e

l a s p l a c a s i mp e ne t r a bl e s a l a l uz : e n n e g r e c í l as p l a c a s "

S e p r e p a r a n mu e s t r a s d e n i t r a t o de u r a n i o o bt e n i d a s e n l a

o b s c u r i d a d má s c o mp l e t a : e n n e g r e c e n l a s p l a c a s ? S e e n s a y a n sa

e

e

m

: ; i r :

r a

d

: r

o , i s t a s d e f

r

f o r e s c e n c ¡ a

; -

u e me t a l u r a n i o : e n ne g r e c e n l a s p l a c a s .

a o t r a s "

8

E n ^ I

¡

a«n ' ?S « ^

B e c

0

u e r e 1

' c a si * e a t r e p el l a n un as

d

P

,

E n e l a n o 1 8 9 6

' apar ecen nada menos que s i e t e En una

n to Ob t e r

a S B e

? r

r e l h a c e C 0 n s t a r q u e u n a

comb i nac i ón de u a

con ^

t e n l d a

P °

r e l m

' s mo , d e s p ué s d e o c h o me s e s e s t á i r r a d i a n do

c on l a m s ma i n t e n s i d a d q ue el p r i me r d í a . Y p l a n t e a

por

pMme-



r a v ez l a c u es t i ó n q

ue

contesta

e

l i n s o n d a b l e e n i g ma d el f e n ó me n o .

¿ De dó n de l e v i e n e al u r a n i o l a e n e r g í a i mp r e s c i n d i b l e p ar a q u e -

p u ed a i r r a d i a r d í a y n o c he , s i n p a r a r , d u r a n t e d í a s , s e ma n a s , d u-

r a n t e me s e s s i n l l e ga r a a go t a r s e ?

De s d e l u eg o, p a r a B ec q ue r e l r e s u l t a b a i n di s c u t i b l e qu e el

p o r t a d o r d e l o s f e n ó me n o s er a el u r a n i o . Mu y pr o n t o s e h a b l ó e n

t o d a s pa r t e s d e l o s " r a y o s de B e c q ue r e l " : E n A l e ma n i a , d o nd e - - -

J u l i u s E l s t e r y Ha n s Ge i t e l h ab í a n s eg ui d o y c o n f i r ma d o l a s i n ve ¿

t i g a c i o n e s d e B e c q ue r e l ; e n A u s t r i a , d o nd e S t e f a n Me y e r y v a n

S eh we i d l e r h i c i e r o n o t r o t a n t o ; e n I n gl a t e r r a , d on de J . J . T h oms o n

y s u e s t u di a nt e - i n v es t i g ad or , E. R ut h e r f o r d e f e c t ú a n e x p e r i me n -

t o s c o n l a s r a d i a c i o n e s d e u r a n i o .

Ma r i e S k 1 o d ows k a C u r i e ( 1 86 7- 1 93 4) , l a p r i me r a mu j e r c i e n t í -

f i c a de r e n o mb r e , d e l a é p o c a mo d e r n a , c o n t i n u a nd o l a s i n v es t i g a -

c i o n e s d e B e c qu e r e l d e s c u b r i ó o t r o s do s e l e me n t o s q u e, i r r a di a - -

b an de ma n e r a s e me j a n t e a l u r a n i o : e l t o r i o y el r a d i o ( e s t e ú 1 t_[

mo co n u na i n t e n s i d a d r a d i a n t e m l l o n e s de v e c e s s u pe r i o r a l a - -

d el u r a n i o ) l l a ma n do a e s t e t i p o d e f e n ó me n o radioactividad.

A s í e s q u e má t i c a me n t e s e s u b d i v i d e po r e f e c t o de u n c a mp o ma g n é t i

c o l a r a d i a c i ó n n uc l e a r .

5 . 3 . EL DE S CUB RIM IE NT O DE L P ROT ÓN.

E n f o r ma c a s i s i mu l t á n e a, l a i n v e s t i g a c i ó n d e l o s r a y o s c a-

t ó di c os s u gi r i ó l a e x i s t e n c i a d e u na un i d a d f u n d a me n t a l d e c a r g a

po si t i v a. Al e s t u di a r el e f e c t o d e d i v e r s o s ma t e r i a l e s qu e f u n -

c i o n aba n c o mo el e c t r o d o s s o b r e l a pr o d uc c i ó n de r a y o s c a t ó d i c o s ,

el f í s i c o a l e má n Go l d s t e i n r e a l i z ó un a s e r i e de e x p e r i me n t o s a - -

pa r t i r d e 1 88 6 c o n t u bo s de r a y o s c a t ó d i c o s d el t i p o i l u s t r a d o e n

l a f i g ur a 8.

L o s r a s g os c a r a c t e r í s t i c o s d e e s t a c l a s e de t u b o l o c o ns t i -

t uí a el c á t o d o p e r f o r a d o , y el n u e v o f e n ó me n o q ue s e o bs e r v ó e n

e f u e u na r a d i a c i ó n qu e a p a r e c í a d e t r á s de l c á t o d o es d ec i r , s e

a l e j a ba d el á n o do , e s t a nu e v a f o r ma d e r a d i a c i ó n f u e d e t e c t a d a -

por l a l u m n o s i d a d d é bi l q u e p r o d u c í a , c o mo e s t o s n ue v o s r a y o s c a

t o di c os vi a j a b an en el s e nt i d o c o n t r a r i o al de l os r a y os c a t ó d i - "

eos c a r g a d o s n e g a t i v a me n t e , p a r e c í a q u e d e b í a e s t a r c o mp u e s t o s -

por p ar t í c u l a s c a r g a da s p o s i t i v a me n t e .

E s t a h i p ó t e s i s s e c o nf i r mó al e s t u d i a r l a f o r ma en q ue s e -

a v i a b a n e n u n c a mp o ma g n é t i c o , a c e r c á n d o s e a l a pa r t e n e g a t i v a ,

t n 1 90 7, J . J . T h o ms o n l o s l l a mó r a y os p o s i t i v o s . No es ha s t a - -

914 q ue E r n e s t R u t h e r f o r d ( 1 8 71 - 1 9 3 7 ) l o gr o a f i a n z a r l a i d ea de

que l a u n i d a d de c a r g a p o s i t i v a es un a p a r t í c u l a d i f e r e n t e al - -

e l e c t r ó n, c o n ma s a i g ua l a l a un i d a d, e n 19 20 R ut h e r f o r d s u g i r i ó

que e s a p a r t í c u l a po s i t i v a s e d e no m n a s e p r o t ó n .

P or t a nt o , h a c i a e l t r a s p a s o d el s i g l o X I X al X X, s e c o n o- -

en c on c l a r i d a d t r e s c l a s e s d e r a y o s ( a pa r t e l o s " r a y o s B ec q u e - -

0

r a di o ac t i v os , r e c i e nt e me nt e d e s c ub i e r t o s ) :

a

) R ay o s c a t ó d i c o s = r a y o s de e l e c t r o n e s : e l e c t r o n e s n eg a t i v o s d o

t a d o s d e e n o r me v e l o c i d a d . ~

b)

c a n a l e s = r a y o s i ó n i c o s : i o ne s p o s i t i v o s d o t a d o s d e g r a n

v e l o c i d a d a u nq ue me n o r a l a v e l o c i d a d de l o s r a y os c a t ó d i c o s .



c ) R a y os X o r a y os R oe n t g e n = r a y o s o n d ul a t o r i o s , s e me j a n t e s a l a

l u z . V e l o c i d a d e x a c t a me n t e i g ua l a l a d e é s t a úl t i ma . 3 00 , 0 0 0

k m s e g .

B aj o el i n f l u j o de c a mp os e l é c t r i c o s ( o ma g né t i c o s ) , l o s r a

y o s c a t ó d i c o s s e d e s v í a n e n u n s e n t i d o ; l o s r a y o s c a n a l e s , e n el ~~

o p u es t o ; l o s r a y o s X n o s e d e s v í a n en l o a b s o l u t o .

L o s r a y o s c a na l e s s o n d e t e n i d o s po r l as ho j a s me t á l i c a s má s f i - -

ñ as ; l o s c a t ó d i c o s a t r a v i e s a n di c h a s ho j a s ; l os r a y o s X p a s a n a -

t r a v é s de e s p e s a s c a p a s d e ma t e r i a l e s o p a c o s o i n c l u s o p ue d e n - -

a t r a v es a r g r u e s a s c a pa s me t á l i c a s .

E s t a s p o c a s a f i r ma c i o n e s c o ns t i t u y e n l a b as e d e s de l a cu al

h an d e e s t u d i a r s e l o s n u ev o s de s c u b r i m e n t o s : l o s d e B e c q ue r e l , o

s e a , d e l as s u b s t a n c i a s r a d i o a c t i v a s . S e p l a n t e a i n me d i a t a me n t e

e s t a c u e s t i ó n : L a r a d i a c i ó n r a d i o a c t i v a ¿ p ue de s er i n f l u i d a po r

a c c i o n e s e x t e r n a s ? ¿ c ó mo p o de mo s mo d i f i c a r l a r a d i a c i ó n r a d i o a c t i

v a p or a c c i o n e s p r o c e d e n t e s d el e x t e r i o r ? ~

S e l l e ga e n s e g ui d a a u na c o n c l u s i ó n : v a r i a n d o el e s t a d o de

l a s ub s t a n c i a r a d i o a c t i v a no p ue de e j e r c e r s e i n f l u en c i a n i n gu na -

s o br e l a r a d i a c i ó n. T a nt o d a q ue l a s u bs t a nc i a r a d i o a c t i v a s e - -

f u nd a o s e c o mb i n e q u í m c a me n t e c o n o t r a s s u b s t a n c i a s , s e c a l i e n -

t e h a s t a l a i n c a n de s c e n c i a o s e s o me t a a u na i n t e n s í s i ma r e f r i g e -

r a c i ó n: l a i n t e n s i d a d t o t a l de l a r a d i a c i ó n e m t i d a p e r ma n ec e ab-

s o l u t a me nt e i n va r i a bl e .

E s t a i n d ep e nd e nc i a a b s o l u t a de l a r a d i a c i ó n r e s p e c t o a l a s

c o n di c i o n es e x t e r i o r e s d e l a s u b s t a n c i a , s u m n i s t r a u n i n f o r me v a

l i o s í s i mo . P e r m t e a s e gu r a r qu e l a r a d i a c i ó n p ar t e e v i d e nt e me n t e

d e l a s r e g i o n es má s p r o f u n da s de l o s á t o mo s r a d i o a c t i v o s .

D e s d e l u e go , u n a v e z l a r a d i a c i ó n ha a b a n d o n a d o e l c u e r p o -

q ue l a i r r a di a , u na v e z s a l e a l a l uz del d í a , s e t i e ne n s ú b i t a -

me n t e al g un as p os i b i l i d ad es p ar a mo di f i c a r l a y e s t u d i a r l a . ¿ C u á -

l e s s o n e s t o s me d i o s de i n v e s t i g a c i ó n ?

E n p r i me r l u ga r l a p l a c a f o t o g r á f i c a , q u e r e s u l t a en ne gr e c j _

d a b a j o l a a c c i ó n p r o l o n g ad a d e l o s r a y o s r a d i o a c t i v o s .

E n s e g u nd o l u g a r , l a p a n t a l l a f l u o r e s c e n t e , o s e a u n c a r t ó n

r e c u b i e r t o de u na s u b s t a n c i a c ap a z d e f l u o r e s c e r , o s e a d e e m t i r

l u z, c u an do s o br e el l a i n c i d e u na r a d i a c i ó n r a d i o a c t i v a .

E n t e r c e r l u ga r , l a i o ni z a c i ó n de l a i r e d e bi d o a l a r a d i a -

c i ó n r a d i o a c t i v a , q ue s e e x t e r i o r i z a e n el h e ch o de q ue , b a j o l a

a c c i ó n d e d i c h a r a d i a c i ó n , e l a i r e s e v u e l v e un p o c o me n o s a i s l a -

d or y e s c a p a z d e h a c e r p e r d e r l e n t a me n t e l a c a r g a e l é c t r i c a a u n

c u e r p o c a r g a do y a i s l a d o , s i t u a nd o e n el s e n o d e e s t e a i r e . L a s

h oj i t a s d i v e r g en t e s d e un e l e c t r o s c o p i o de l á m n as de o r o , p or - -

e j e mp l o , v a n c a r g a n do p oc o a p o c o c u a nd o e l e l e c t r o s c o p i o e s t á e x

p u es t o a u na r a d i a c i ó n r a d i o a c t i v a . C ua n d o má s de p r i s a c ae n l a s

h oj u e l a s , t a n t o má s i n t e ns a e s l a r a d i a c i ó n.

En c u ar t o l ug ar l a " a bs o r c i ó n " de l a e m s i ó n r a d i o a c t i v a -

por pa r t e de l a ma t e r i a , y a q u e l a r a d i a c i ó n s a l e e n t o d as l a s -

d i r e c c i o n es de l e s p a c i o , c o mo l a s p ú a s d e u n e r i z o ; l o q u e h a c e

dl

I r

a j a r

,

C O n e l l a s

y c o mp r o b a n d o l a c a p a c i d a d " a b s o r s i -

v a" , s e p u e d e c o l o c a r u na mu e s t r a d e l a s u b s t a n c i a r a d i o a c t v a -

dent r o de un r e c i p i e nt e me t á l i c o , c on un o r i f i c i o f i n o; d e e l t e

mo do , p or el o r i f i c i o s a l e , po r as í d e c i r l o , u n s o' l o y o u n c ho

r n t o d e r a d i a c i ó n t i e s o c o mo un h us o , f a c í i t á n do s e e l ^ a b a i o

de i n v es t i g ac i ó n de l a r a di a c i ó n.

6 1 t r a b a

J °

>

Ü I t i mo

' a p r o v e c h a n d o l o a n t e r i o r me n t e e x p ue s t o , s e p ue

de s o me t e r u n r a y o de r a d i a c i ó n a l a a c c i ó n de f u e r z a s e é c t r i -

cas y ma g né t i c a s . i u gi * « ^ e i e n r i

,

m n

,

t

^

h

'

r f 0

;

d

c o n t i n u a nd o c o n l o s e s t u d i o s d e B e c qu e r e l p ud o

oac v o s T a d

a

e

r

n " ;

a CÍ

?

n m

l

t i d a P

°

r

' °

S d Í v e r s o s

e l e me n t o s r ad i o a c t i v os er a de n a t u r a l e z a ba s t a n t e c o mp l e j a .

E mp l e a n d o el mé t o d o d e " a b s o r c i ó n " de l a e m s i ó n r a d i o a c r i

va po r p ar t e de l a ma t e r i a , R u t h e r f o r d d e t e r m n a qu e l a r a d í a - -

i o n e s u na me z c l a de d i s t i n t a s c l a s e s d e r a y o s . U na p a r t e de

a r a d i a c i ó n r e s u l t a c o mp l e t a me n t e a b s o r b i d a po c a p a s mu í f i nas "

s ¡ i . « ' : . : ? : : :

s or b en c o n ma y o r d i f i c u l t a d l l a má n do l e s r a y o s " B e t a " ?

or den a l f a b ét . c o gr i e go , s e i n t r o d u j o el n omb r e de r a yo s " g a L a " .

fera o^n'j £ ^ S^.ÍScTSS

f

1IV

r

«a.^^A t" "

al c anc e de uno s c e nt í me t r o s , ¿ „ o . o s " t ^ c a n - '

- s s - í ^ e ñ ' j : T aí g °

s

; " -

P e r o e mp l e a n do el mé t o d o de l a de s v i a c i ó n el é c t r i c a v

rayos ex i g e ' c l s f c i n c o

n a t U r a

e z a d e

d i s t i n t a s c l a s es de



r a d o s c o mo no s u c e p t i b l e s d e d e s v i a c i ó n ( a p e s a r d e q ue a l g u n o s -

i n v e s t i g a do r e s r e p o r t a b a n l o c o n t r a r i o ) , l o qu e s e d e be a q ue , p a

ra que es t a sea ap re c i ab l e ha de ac t uar un campo de fuer zas más ~

• i n t e ns o , el c u a l , e n l o s p r i me r o s i n t e n t o s d e d e s v i a c i ó n , n o s e -

p o dí a l o gr a r . L o s r a y o s g a mma s e ma n i f i e s t a n c o mp l e t a me n t e r e a -

c i o s a t o d a d e s v i a c i ó n , i n c l u s o c o n l o s má s p o t e n t e s c a mp o s , l o -

q ue ma n i f i e s t a c a da v ez c on ma y o r c l a r i d a d s u p a r e n t e s c o í n t i mo

c o n l o s r a y o s X .

El r e s u l t a do d e f i n i t i v o de l as i n v es t i g ac i o ne s má s di v e r s a s

s o b r e l a s t r e s c l a s e s d e r a y o s e s el q ue s i g ue :

a ) R a y os a l f a = r a y o s i ó n i c o s p o s i t i v o s , s e c o r r e s p o n de n a l o s r a

y o s c a n a l e s . L a n a t u r a l e z a de s u s c o r p ú s c u l o s s e p u nt u a l i z a -

p o c o a p o c o , p e r o al f i n se c o n o c e c o n s e g u r i d a d : s o n i o n es d e

H el i o c o n c a r g a p o s i t i v a d o bl e . A l u d i e n d o a s u s r á p i d a s pa r t j ^

c u l as en mo v i m e n t o , s e h ab l a d e p a r t í c u l a s a l f a .

b ) R a y os b e t a = r a y o s e l e c t r ó n i c o s n e g a t i v o s , s e c o r r e s p o n d en a -

l o s r a y os c a t ó d i c o s . L o s c o r p ú s c u l o s s on e x a c t a me n t e i d é n t i -

c o s a l o s d e l o s r a y o s c a t ó d i c o s . S o n e l e c t r o n e s .

c ) R ay o s g a mn a = r a y o s o n d ul a t o r i o s , s e c o r r e s p o n d en a l o s r a y o s

R o e nt g e n o r a y o s X . V e l o c i d a d i d é nt i c a a l a l u z : 3 0 0, 0 0 0 k m -

s e g.

A l g u n os de e s t o s c o n o c i m e n t o s , p or e j e mp l o , l a me d i d a pr e -

c i s a de l a v e l o c i d a d d e l o s e l e c t r o n e s de l o s r a y os be t a , n o l l e -

g a r o n h a s t a má s a d e l a n t e .

6 . 4 . CARGA ELÉCTR I CA DEL EL ECTRÓN .

L a s i n v es t i g ac i o ne s l l e v ad as a c a bo p or J . J . T h o ms o n p er m -

t i e r o n l a d e t e r m n a c i ó n pr e c i s a de l a /tazón c a r g a - ma s a p a r a e l - -

e l e c t r ó n , s i n e mb a r g o , c o n s ó l o e s t e e x p e r i me n t o n o e s p o s i b l e de

t e r m n a r n i l a c a r g a ni l a ma s a a u n q u e T h o ms o n h a y a e s p e c u l a d o s o

b r e l o s v a l o r e s p r o b a b l e s pa r a

e.

y

m.

E v i d e n t e me n t e s e n e c es i t a -

b a u na e v a l u a c i ó n i n d e p e n di e n t e d e & o d e m, u n a me d i d a p r e c i s a -

de u no de e l l o s má s el c o n oc i m e n t o d e e / m p e r m t i r í a l a det e r m _

n ac i ó n de l ot r o . L a s me d i c i o n e s d e f i n i t i v a s , f u er o n r e a l i z a d as -

po r el f í s i c o n o r t e a me r i c a n o R ob er t Mi l l i k a n ( 1 86 8- 1 95 3) e n l a - -

U ni v e r s i d a d d e C hi c a g o d u r a n t e e l p e r í o d o 1 9 06 - 1 9 1 4 .

El f a mo s o e x p e r i me n t o d e l a g o t a d e a c e i t e de Mi l l i k a n e s -

p r e s e n t a d o e s qu é ma t i c a me n t e e n l a s i g u i e n t e f i g ur a , j u nt o c o n un

b r e ve a ná l i s i s .

F í g . 9 Las gotitas de aceite caen en e electrodo

positivo a través dei orificio. Cada gotita lleva un elec-

trón o un pequeño exceso (n) de electrones. 8a sta con medir

e voltaje requerido para suspender ta gotita en contra de

fa fuerza gravitacional para calcular la carga total

(n veces a carga de un electrón).

Mi l l i k a n de s c u br i ó qu e l a c a r g a e l é c t r i c a de t o da s l a s g ot a s

en q u e ' ^e T u n enl pr ^ ^

c a r

«

a d

" . P

o d í a

" r e x pr e s a d a p or a l

en que f t . e s u n e n t e r o p o s i t i v o o ne g a t i v o , m e n t r a s q ue e r e p r e s e n

or de l a ° c

a

r L

U

"

i d a d e s

o b s e r v a b l e s d e c a r g a e 1 é c t r i c a . v

80298 x 10Í 6

e i

^

r o n i

?

a s e

a c t u a l me n t e p ar a « e s - 7

mK í , u ni d ad es e l e c t r o s t á t i c a s ( u e s ) , ó 1 . 6 02 1 x 1 0

1 9

co

l umous , de modo que l a masa de l e l ec t r ón r esu l t a de 9 . 10191 x 10

§

8

L A E X P L I C A CI ON .

e

« u d l ^

r

? 2 í a c i

1

o n a 5 ¿ T

e

Í S n

d

M

a d a

H

d e l S Í § 1

°

X X 8 6 r e a l i z a r o

" v ar i o s

P ar t í a l a s l \ V * \ t V n?

e ,

P °

d e r

P e n et r a d o r e n l a ma t e r i a de l a s

l ahn

a l t a

>

l o s

q u e s e l l e v a r o n a c a b o e n Ma n c h e s t e r e n i n «

g ot a d e a c e l i è . °

P U

"

t 0 d e c u l m i n a r

e x p e r i me n t o s d e

¡ i s c í n n? ü

Cr

H

t a n d 0

f i

r

a s u

S

e r e n c i a

de R ut h e r f o r d , Ge i g er y M a r s d e n

c i p ul o s d e a qu el i n i c i a r o n e n 1 90 9 u na s e r i e d e e x p e r i me n t o s '

l o s qu e s e e mp l e a r o n l á m n a s mu y d e l g a d a s d e o r o y o r o s me t a



l es c o mo bl a n c o s pa r a p a r t í c u l a s a l f a r á p i d a s , g e ne r a d a s p or u na

s u b s t a n c i a r a d i o a c t i v a . L a f i g ur a s i g u i e n t e s u g i e r e el e qu i p o ex

p e r i me n t a l e mp l e a do . L a s u b s t a n c i a r a d i o a c t i v a e s t a b a a i s l a d a me

d i a n t e u n b l o q u e d e p l o mo d e t a l mo d o q u e s ó l o p o d í a e s c a p a r u n ~

h a z f i n o d e p a r t í c u l a s al f a , l a s c u a l e s p o dí a n s er d et e c t a d a s - -

p or l o s d e s t e l l o s d e l u z q u e p r o d u c í a n e n u n a p a n t a l l a de s u l f u r o

d e z i n c , mo n t a d a en l a e n t r a d a d e u n t e l e s c o p i o . Ge i g e r y Ma r s - -

d en h i c i e r o n l a s o b s er v a c i o n es s i g ui e nt e s :

1 . - La ma y o r í a de l a s p a r t í c u l a s a l f a pe n et r a b a n l a l á m n a

me t á l i c a s i n d es v i a c i ó n .

*

DESARR OLL O HI ST ORI CO DE LOS MODEL OS PARA EL ATOMO.

1 80 8 J o h n Da l t o n .

L o s á t o mo s s o n l o s c o mp o n e n t e s má s s i mp l e s d e í a ma -

t e r i a ; t o d os l o s á t o mo s de u n e l e me n t o s o n i d é nt i c o s ;

s e c o n c i b e n l o s á t o mo s c o mo d i m n u t a s e s f e r a s , d ur a s

e i nde s t r u c t i b 1 e s .

1 81 4 J . J . B er z e l i u s d e t e r m n a c i o n e s d e

1 81 9 P i e r r e Du l o n g y A l e x i s Pe t i t p es o s a t ó m c o s r e -

1 a t i v o s .

1 874- 189 1 G. J o h n s t o n e S t o n e y

C o nc e p t ú o q ue l a e l e c t r i c i d a d e x i s t e e n u n i d a d e s d i s -

c r e t a s a s o c i a d a s co n l o s á t o mo s ; s u g i r i ó el n o mb r e - -

d e e l e c t r ó n pa r a l a s u n i d a de s d e c a r g a el é c t r i c a q u e

s e h al l a e n mo v i m e n t o ( c o r r i e nt e ) .

1 8 95 J e a n P e r r i n

L o s " r a y o s c a t ó d i c o s " q u e s e o b s e r v a n e n t u b o s d e des ^

c a r g a e l é c t r i c a , c o ns t a n de p a r t í c u l a s , d ef i n i d as c o-

mo " n e ga t i v a s " .

1 89 6 He n r i B e c q u e r e l .

De s c u br i m e n t o d e l a r a di a c t i v i d a d.

Mode 1 o a t ó mi c o mo d i f i c a d o : L o s á t orno s n o s o n i n d e s -

t r u c t i b l e s , p u ed e n d e s c o mp o n e r s e , f o r ma n d o á t o mo s d e

d i f e r e n t e s el e me n t o s.

1 89 7 J . J . T h o ms o n .

L o s r a yo s c a t ó d i c o s s o n r e a l me n t e el e c t r o n e s ; c o n c e p-

t ú o qu e l o s e l e c t r o n e s s o n c o mp o n e n t e s d e t o d o s l o s

á t orno s .

Mo d e l o a t ó m c o mo d i f i c a d o : El á t o mo c o n s t a d e p a r t í c u

l a s má s p e q u eñ a s , p o s i t i v a s y n eg a t i v a s , me z c l a d a s eri

t r e s í , c o mo p a s a s e n u n p u d í n .

1 9 00 Ma x P l a n c k .

C ar a c t e r í s t i c a s c u an t i f i c a da s de l a l u z.

1808

0

1

1911

1 90 5 Al b er t E i n s t e i n .

Ca r a c t e r í s t i c a s de l a s p a r t í c u l a s de l a l u z ( e x pl i -

c ac i ó n d e l o s e f e c t o s f o t o e l é c t r i c o s ) y r e l a c i ó n e n

t r e ma s a y e n e r g í a . ~

' 1906 R. A Mi 1 1 i k an .

Va l o r d e l a c a r g a u n i t a r i a = 1 , 6 X 1 0 ~

1 9

C.

1911 E r n e s t R u t h e r f o r d y c o l a b o r a d o r e s .

I n t er p r e t a c i ó n de l a d i s p er s i ó n de p a r t í c u l a s a l f a

por me d i o d e u n a l á m n a me t á l i c a c o mo e v i d e n c i a p a r a

el n úc l e o a t ó m c o .

Mo de l o a t ó m c o mo d i f i c a d o : L a c a r g a p o s i t i v a y l a ma

yor p a r t e de l a ma s a d el á t o mo e s t á c o n c e n t r a d a e n ~

un " n ú c l e o " p e q u e ñ o .

2 . - Un a s po c a s s u f r í a n d e s v i a c i o n e s ba s t a n t e g r a n de s , al p e

n et r a r l a l á m n a . ~

3 . - Un n ú me r o s i m l a r a l a n t e r i o r n o p e ne t r a b a l a l á m n a , -

s i n o q ue r e b o t a b a e n l a d i r e c c i ó n de l a c u a l p r o v e n í a .

P er o de j e mo s q u e s ea el m s mo R ut h e r f o r d e l q ue no s d e s c r i b a e l -

e x pe r i me nt o y su o r i g e n .

" Al p r i n c i p i o o bs e r v é l a d i s p er s i ó n de l as p a r t í c u l a s a l f a

y el Dr . Ge i g e r l a s e x a m n ó d e t a l l a d a me n t e e n m l a b o r a t o r i o - '

t n c o nt r o qu e e n l a s l á m n a s de l g a d a s d e me t a l p e s a d o l a d i s p e r - -

s i o n s o l í a s er p e q u e ñ a , d e l o r d e n d e u n g r a d o . U n d í a G e i g e r s e

me a c e r c o y me d i j o : ¿ N o l e pa r e c e q u e el j o v e n Ma r s d e n a q S i e n es

i L ^-

e

9

a n

T ° 1 ° 5

m é t o d

?

s

r a d i o a c t i v o s , de be r í a i n i c i a r u na i n v e ¥

t i g ac i o n? T a mb i é n y o l o h a b í a pe n s a d o d e mo d o qu e l e c o n t e s t é -

-

P i d á mo s l e qu e e s t u d i e si a l g un a s p ar t í c u l a s a l f a p ue d en d i s p e r s a r

s e e n u n á n g u l o g r a n d e . De b o c o n f e s a r q u e y o n o c r e í a q u e e s t o -

u er a p o s i b l e p ue s s a b í a mo s q u e l a p a r t í c u l a a l f a es ma s i v a y mu y

r á pi d a, c o n gr a n c a n t i d a d d e e n e r g í a y s e p o d í a d e mo s t r a r q u e s i

a d i s p e r s i ó n s e d e bí a al e f e c t o a c u mu l a d o d e u na s e r i e de d i s p e r

i o nes pe q ue ñ as l a pr o b a b i l i d a d de q ue un a p a r t í c u l a a l f a r e b o t a -

a h a c i a a t r á s e r a mu y pe q u e ña . Do s o t r e s dí a s d es p u é s , r e c u e r -

do Ge i g e r s e me a c e r c ó mu y e x c i t a d o y me d i j o : H e mo s l o g r a d o q u e

a l g una s p a r t í c u l a s a l f a r e b o t e n h a c i a a t r á s " . " E s t o e s l o

s i

S

n n o

C

K

e

í

b l

q

o f

m e h a o c u r r i d o

e n l a v i d a , t a n i n c r e í b l e c o mo

i u na ba l a de 38 c m , d i s p a r a d a s o b r e u n a l á m n a de pa p el d e s e -

r e b o t a r a y l o a l c a n z a r a a us t e d " .

E n e s t e mo me n t o el mo d e l o a t ó m c o d e T h o ms o n e r a el q u e i m

p er a ba y d e a c u e r d o a é s t e , l a c a r g a p o s i t i v a de l á t o mo po r e s t a r

d i s t r i b ui d a e n u na g r a n s u pe r f i c i e , d e b e r í a s er t a n d i f u s a qu e - -

as p a r t í c u l a s a l f a c o n s u g r a n v e l o c i d a d y c a r g a p o s i t i v a , a t r a



v e s a r í a n e s t e d éb i l c a mp o e l é c t r i c o s i n u n c a mb i o d i r e c c i o n al a pr e

c i a b l e . E s t a p r e d i c c i ó n b a s a d a e n e l mo d e l o d e T h o ms o n no c o i n c i -

d í a c o n l a s o b s e r v a c i o n e s e xp e r i me n t a l e s e f e c t u a da s p or G e i g e r

i Ma r s d en . E s p or e s t o q ue l a d e s v i a c i ó n d e l a s p a r t í c u l a s a l f a , en

p a r t i c u l a r l o s r e b o t e s , s o r p r e n d i ó g r a n d e me n t e a R ut h e r f o r d .

H e mo s me n c i o n a d o a l i n i c i o de l a u n i d a d , q u e u n mo d e l o e s - -

ú t i l e n l a me d i d a en q u e n os p e r m t e ef e c t u a r p r e d i c c i o n e s s o b r e -

l o s r e s u l t a d o s d e f u t u r o s e x p e r i me n t o s y qu e c o n c u e r d e co n e l l o s .

E n el c a s o d e l mo d e l o d e T h o ms o n e s t o n o s e c u mp l i ó p o r l o q u e hu -

b o d e s e r d e s h e c h a d o .

R ut h e r f o r d , p ar a e xp l i c a r l os r e s u l t a d o s o b t e ni d os p r o p u s o -

u n nu e v o mo d e l o d el á t o mo .

L o s a s p e c t o s p r i n c i p a l e s d e e s t e n u e vo mo d e l o s o n :

1 . - L a mayor par t e de la mas a de l á t omo y toda su car ga pos j _

t i v a s e c o n c e n t r a n e n u n a r e g i ó n mu y p e q u e ñ a l l a ma d a nú-

c l e o .

2 . - L a ma g n i t u d d e l a c a r g a de l n ú c l e o es d i f e r e n t e p a r a át o

mo s d i s t i n t o s .

3 . - F u e r a d el n ú c l e o de b e h a be r u n n ú me r o d e e l e c t r o n e s - -

i g ua l al n ú me r o d e u n i d a d e s de c a r g a n u c l e a r . L o s el e c -

t r o n e s s ó l o o c u p a n u n a f r a c c i ó n mu y p e q u e ñ a d el v o l u me n

t o t a l d el á t o mo .

A c o n t i n u a c i ó n s e mu e s t r a l a i n t e r p r e t a c i ó n d e a c u e r d o a e s t e mo de

l o d e l a d i s p er s i ó n de l a s p a r t í c u l a s a l f a po r l á m n as me t á l i c a s .

^ — ^

Ca da f l e c ha re pre s e n t a una pa r t í c u l a x E l s ímbol o (B re pre s e n t a un núc l e o a t ómi c o .

Fi gu r a 11 L a i n t e r p r e t a c i ó n d e R u t h e r f o r d d e la d i s p e r s i ó n d e p a r t í c u l a s i . p o r l á m i n a s

m e t á l i c a s .

gí a el r a d i o d e s u ó r b i ta se de be ' i r J h • S

e mi t l e s e

ner gí a di s m n uy e y t e r m n a r í a

B

/ ,

a c h l c a n 0

P

u e s t 0

<«e su - -

s e mu e s t r a en l a f i g u r a 2

P e l n Ü C , e

° '

t a l c o m o

"

E l mo d e l o n u c l e a r d e R u

t h e r f o r d p r o p o r c i o n ó u na i ma -

g e n r a z o n a b l e d el á t o mo p e r o

n o e x p l i c ó e n q u é f o r ma l o s -

e l e c t r o n e s c a r g a d o s n e ga t i v a -

me n t e p o dí a n es t a r mo v i é n d o s e

a l r e d e d or d el n ú c l e o c a r g a d o

p o s i t i v a me n t e y p e r ma n e c e r - -

a hí . A de má s n o p er m t í a e x -

p l i c a r u n a s e r i e d e n u e v o s f e

n o me n o s e s t u d i a d o s y a a p r o x i "

mada me nt e de sde 1860.

4 . ' 6 . NUEVOS FENOMENOS.

L o s h e c h o s e x p e r i me n t a -

l e s q ue i n t r i g a b a n a l o s h o m-

b r e s d e c i e n c i a t e n í a n mu c h a

r e l a c i ó n c o n l a l u z , me n c i o n e

mo s a l g u n o s de é s t o s .

s s s .

1

? í ¿

r

; s

n

2 s b r :

e

?

0

r s b j s í ; "

s

s - 0 s ?

p a r e c e e j e r c e r n i n

c i d e , ,

0

qu e n os ha c e p en s ar q u e ' n o ' t i e n / " ' °

S q U 6

Ci r , que p r o b . b . « e n t e c o

^ form

a

Te £ ""

2 . - C u a n d o n o s p o n e mo s al s o l , s e n t i mo s c a l o r r .

1 27



DESARROL L O H I STORI CO DE L OS MODEL OS PARA EL ATCMO.

( C o nt i n u ac i ó n )

1913

1924

1925

1 9 12 J . J . T h o ms o n

De s c u b r i m e n t o d e l o s " i s ó t o p o s " de n eó n .

Mo d e l o a t ó m c o mo d i f i c a d o : L o s á t o mo s d e u n e l e

me n t ó c o n t i e n e n t o d o s el m s mo n ú me r o d e p r o t o -

n es , p e r o pu e de d i f e r i r e n s u s p es o s r e l a t i v o s .

1 91 3 N i e l s B o h r .

C o n c ep t ú a q ue e x i s t e n r e s t r i c c i o n es e n l a en e r -

g í a c u a nt i f i c a d a de l o s e l e c t r o ne s de l o s á t o -

mos .

Mo d el o a t ó m c o mo d i f i c a d o: L o s e l e c t r o n es , d en -

t r o d e l o s á t o mo s , e s t á n l i m t a d o s a c i e r t a s ór_

b i t a s e s p ec i f i c a d as a l r e de do r del n úc l e o.

1 92 4 L o u i s d e B r o g l i e .

C o nc e p t ú a q u e l o s e l e c t r o n e s

p i e da d es o n du l a t o r i a s .

p o s e e n c i e r t a s pr ( }

1 92 5 C . J . D a v i s s o n y L . H. Ge r me r .

E v i d e n c i a e xp er i me nt a l d e l a s c a r a c t e r í s t i c a s -

o n du l a t o r i a s de l o s el e c t r o n es .

1 92 5 G. E . U h l e n b e c k y S a mu e l Go u d s m t .

E v i d e n c i a d e q ue l o s e l e c t r o n es t i e ne n pr o pi e dí a

d e s ma g n é t i c a s c o n s i s t e n t e s c o n el mo d e l o de - -

u na p a r t í c u l a c a r g a d a q u e g i r a a l r e d e d o r d e s u

e j e .

1 9 2 5- 1 9 2 7 We me r H e i s e n b e r g y Er wi n S h r o d i n g e r

De s c r i p c i ó n me c á n i c a c uá n t i c a de l o s e l e c t r o n e s

e n l o s á t o mo s ( e c u a c i ó n d e o n d a ) ; l a d e t e r m n a -

c i ó n d e l a t r a y e c t o r i a ( ó r b i t a ) d e u n e l e c t r ó n

e s t e ó r i c a me n t e i mp o s i b l e .

Mo d e l o a t ó m c o mo d i f i c a d o: L a me j o r d es c r i p c i ó n

d e l o s e l e c t r o n e s e n l o s á t o mo s s e l o g r a po r - -

l a s e c u a c i o n e s d e o n d a. L a i d ea de u na ó r b i t a -

d ef i n i d a de be s u s t i t u i r s e p or l a de un o r b i t a l

( r e g i ó n de l e s p a c i o e n q u e s e e n c u e n t r a u n e 1 e c

t r ó n l a ma y o r p a r t e d el t i e mp o ) .

1 9 27 h a s t a e l p r e s e n t e .

E x t e n s i o n e s y a p l i c a c i o n es d e l a me c á n i c a c u á n -

t i c a c o mo mo d e l o u ni f i c a d or d el c o mp o r t a m e n t o

d el e l e c t r ó n , c o n a y u d a s o r p r e n d e n t e de c o mp u t a

d o r a s d e a l t a v e l o c i d a d p a r a e f e c t u a r l o s c á l c u

l o s d e l a s c o mp l e j a s r e l a c i o n es ma t e má t i c a s i n-

v o 1 u c r a d a s .

P a r a e xp l i c a r l o s f e n ó me n o s f í s i c o s de l a l u z s e h a n e l a

r a do t e or í a s r e l a t i v a s a s u n a t u r a l e z a:

1. - E l i n gl é s I s a a c N ewt o n ( 1 6 4 3 - 1 7 2 7) f o r mu l ó l a t e o r í a

d e l a e m s i ó n , t e o r í a c o r p u s c u l a r q ue c o n s i d e r a l a l

f o r ma da p or p ar t í c u l a s ex t r a o r d i n a r i a me n t e d i m n ut a s ,

e m t i d a s po r l o s f o c o s l u m n os o s .

2 . - L a t e o r í a o n d ul a t o r i a de l h o l a n dé s C h r i s t i a n Hu y g en s

( 1 6 2 9 - 1 6 9 5 ) q u e a f i r ma q ue l a l u z c o n s i s t e en u n mo v i

m e n t o o nd u l a t o r i o del é t e r l u m n o s o q ue l l e na t o do e

e s p a c i o . E s t a t e o r í a , q ue H uy g e n s p r e s e n t ó a l a a c a

m a d e P a r í s e n e l a ñ o 1 67 8, e x p l i c a l o s f e n ó me n o s ó

t i c os de i n t e r f e r e nc i a , d i f r a c c i ó n y p ol a r i z a c i ó n , f

n ó me n o s q u e l a t e o r í a c o r p u s c u l a r d e N ewt o n n o c o n s i

g ui ó a c l a r a r .

P a r a o b j e t o de n u es t r o e s t u d i o , s ó l o n os i n t e r e s a c o n s i d e

r a r c i e r t o s a s p e c t o s q u e se d e r i v a n de e s t a ú l t i ma t e o r í a y d el

c o n c e pt o d e c a mp o e l e c t r o ma g n ét i c o i n t r o d uc i d o po r F a r a d a y:

a ) L a l u z s e p r o p a g a e n o n d a s , u n a o n d a r e s u l t a s e r u n me

d i o de t r a n s m s i ó n de e ne r g í a a di s t a n c i a .

L a f i g u r a 13 i l u s t r a u na s e c c i ó n p e q ue ñ a d e u na o n d a h i p o t é t i c a

L a d i r e c c i ó n de p r o p a g a c i ó n d e l a o nd a e s l a l í n ea X Y ; s e s u p o n

q ue e l c a mp o e l é c t r i c o e s t á en el p l a n o d el p a pe l y , p e r p e n d i c u

l a r a é s t e , e l ma g n é t i c o . E n c a d a p u n t o a l o l a r g o d e l a on d a

v a r í a n c o n el t i e mp o l a s ma g n i t u d e s y d i r e c c i o n e s d e a mb o s c a m

p o s . P o r e j e mp l o , e n u n i n s t a n t e d a d o y e n e l p u n t o m e s t á n r

p r e s e n t a d a s l a s i n t e n s i d a d e s d e d i c h o s c a mp o s p or l a s l o ng i t u d es

d e l a s f l e c h a s ma r c a d a s E

m

y H, ^

Figura 13 Una onda e lec t romagné t ica . I ¡

1 mcron ¡x) = 10~

í

m = l O

4

c m

1 Angst rom (Á) = 1CT

10

m = 10~

8

cm

P a r a l a o n d a d a d a, e s t o s s o n l o s v a l o r e s má x i mo s p o s i b l e s ; c a d

p u nt o de l a on d a e n q u e s e t i e n e e s t a s i t u a c i ó n r e p r e s e n t a u n - -

má x i mo . E n e l p u n t o n l a s i n t e n s i d a d e s de c a mp o t i e n en l o s va l

r e s n eg a t i v o s c o r r e s p o n d i e n t e s a m; e n e s e pu n t o l a o nd a p a s a



p or u n m n i mo . E n c i e r t o mo d o , l o q u e h e mo s d e s c r i t o s e a s e me j a

a l a s c r e s t a s y v a l l e s d e l a s o l a s e n u na ma s a d e a g ua .

L a na t u r a l e z a d e l a pe r t u r b a c i ó n en e l p u n t o o e s l a m s ma

q ue e n m L a d i s t a n c i a e n t r e e s t o s d os p u nt o s i d é nt i c o s c o r r e s -

ponde a la longitud, de. onda k.

L a l o n gi t u d d e o n da s e e x p r e s a e n u n i d a d e s de l o n g i t u d : me t r o s o

c e n t í me t r o s , p or e j e mp l o . S i n e mb a r g o , d e b i d o a q u e mu c h a s d e -

l a s f o r ma s de r a d i a c i ó n e l e c t r o ma g n ét i c a q u e n os i n t e r e s a n so n -

d e l o n gi t u d es d e o n da mu y c o r t a s , d e be mo s i n t r o d uc i r a l g u na s u ni

d ad es a u xi l i a r e s . ~

Ot r a pr o p i e d a d c a r a c t e r í s t i c a d e u na o n da es s u / / lecuencia

e n e l s e g . " , o s e a , c i e r t o n úme r o de e v e n t o s p or s e g u n d o.

S i se conoc e el númer o de máx i mos de onda que pasa n por un

p u n t o d ad o e n l a u n i d a d d e t i e mp o , ( v ) , y s i s e c o n o c e t a mb i é n l a

l o n g i t u d de c a d a o n d a ( ) , e l p r o d u c t o d e a mb a s ma g n i t u d e s d e be

d ar l a d i s t a n c i a qu e r e c o r r e l a o n d a e n l a u n i d a d d e t i e mp o :

ve-

locidad

( c ) d e l a o n d a .

c = v.

Un a c a r a c t e r í s t i c a pr o p i a de

l a r a di a c i ó n e l e c t r o ma g né t i c a e s -

q ue s u v e l o c i d a d t i e n e u n v a l o r

c o n t a n t e de 2, 9 9 9 8 x 1 0

1 0

c m s eg .

e n el v a c í o ( p o r l o g e ne r a l s e r e -

dondea a 3 x 10

1 0

c m/ s e g ) , a pe s a r

d e q ue s us f r e c u e nc i a s y l o n g i t u -

d es de o n da p u ed e n v a r i a r a mp l i a -

me n t e .

P u e s t o qu e l a l u z or d i n a r i a

e s u na f o r ma de r a d i a c i ó n e l e c t r o -

ma g né t i c a , e s t a ve l o c i d a d c a r a c t e -

r í s t i c a se s ue l e de no m n ar v el o c i -

d ad d e l a l u z. E n l a f i g ur a s e - -

c o mp a r a n l a s f r e c u e nc i a s y l o ngi t j j

des de onda de d i ve r sas f o r mas de

r a d i a c i ó n e l e c t r o ma gn ét i c a .

b ) L as c a r g a s e l é c t r i c a s y l os po l o s ma g né t i c o s t i e ne n l a -

c a p a c i d a d d e e j e r c e r f u e r z a s a d i s t a n c i a ; l o s me d i o s q ue l o per m _

t e n s e l l a ma n c a mp o s e l é c t r i c o s y ma g n é t i c o s . E s t o s c a mp o s s o n

a d emá s c o mp l e me n t a r i o s ; u n c a mp o e l é c t r i c o v a r i a b l e i n du c e un ca m

p o ma g né t i c o y v i c e v e r s a . Si p a r t í c u l a s el é c t r i c a s c ar g a d as s e -

mu e v e n u na s c on r e s p e c t o a o t r a s , s e g e n e r a n c a mp o s e l é c t r i c o s y

ma g n é t i c o s a l t e r n a n t e s q u e s e p r o p a g a n po r e l e s p a c i o o me d i o q ue

l a s c i r c u n da : e l mo d o de p r o p a g a c i ó n es l a o n da . L a e n e r g í a e s t á

a s o c i a d a c o n l o s c a mp o s ma g n é t i c o s y e l é c t r i c o s , p or l o q ue un a

o n da r e s u l t a s er u n me d i o de t r a n s m s i ó n d e e n er g í a a d i s t a n c i a .

Ultravioleta

• Violeta

Azul

Verde

Amarillo £

Anaranjado

Rojo

Infrarrojo

JrVL

J r V i

h - X l

Fi g. - H .

Longitudes de onda relativas de

la luz.

E s t a t r a n s f e r e n c i a d e e n e r g í a es l a q ue se l l a ma

radiación elec

tromagnet-Lca.

f r » « |

S

f '

U Z

^'

a n c a

P

a s a a

t r a v é s de u n p r i s ma de v i d r i o s u -

f r e e l f e n ome n o d e r e f r a c c i ó n y l o s c o l o r e s s e s e p ar a n ( e s t e f e

n ó me n o s e p r e s e n t a e n l a f o r ma c i ó n d el a r c o i r i s ) S i en e l ~

' r

Í n o s o s e

i n t e r p o n e u na s u b s t a n c i a q ue a b s o r b a

l u z v e r d e s e v e r a u n a z o na n e gr a d o n de a n t e s s e v el a v e r d e . A s

e a s o d e

n

e .

m

h

n e r

^

a

?

e C u a d a s e

c o l o c a n á t o mo s d e h i d r ó g e n o e n

s o r b e n f d e l u z , s e v e r á q ue l o s á t o mo s d e h i d r ó g e n o a

de í e r m ñ» i » , ' i a "

l 0 n

§

i t u d e s d e o n d a

( c ol o r e s ) , p e r f e c t a me nt e "

M e e

y J a

"

P a S a r 6 1 r e S t 0

"

L a l ma

§

e n s e r S

una s e ~

ah^nr h i h n eg r a s c o r r e s p on di e n t e s a l a s l o ng i t u d es ( c o l o r e

a b s o r b i d a s y d e l o n gi t u d es n o a bs o r b i d a s . De s p u é s d e q ue Ro b e r t

B un s en y Gu s t a r K i r c h o f f r e a l i z a r o n e s t a s p r u e ba s , o l e

¡ l a ^ r i r » ? r

a

c T

U

? T

l

l

i U Z e m i t i d a e

' emen t os en es t adó

que a se

P

U d O S h 3 S t a

'

3 ¡

" c a d e s c e nc i a. E n c o n t r a n d o -

q ue al s er c a l e n t a d os o e x pu es t o s a a l t o s v o l t a j e s s ó l o e m t í a

d et e r m n ad os c o l o r e s o f r e c ue nc i a s , en f o r ma de e n ™

c ar a ct e r f í t í r "

n

°

m b r 6 d e e s

P

e c t r o s

l i n ea l e s . Es t os ' so' n t I n

l i a s d ? , ? » ? °

C

^

r e C O n e l i o s 1 0 m i s m o

<

ue

c o n l a s h u e - -

H a s d i g i t a l e s no h ay d os i g u al e s , e s d ec i r c a d a e l e me n t o e m t e

s o l a me n t e un a c u a n t a s f r e c u e nc i a s d e l u z , mu y bi e n d e f i n i d a ? .

El o r i g en de e s t o s e s p ec t r o s d e 1f n ea s f u e un m s t e r i o al

c u a. n i n g un o de l o s mo d a l e s a t ó m c o s p o dí a d ar explTclciln.

6 . 5 . N UEVA EXPL I CAC I ÓN.

» i , , -

P a r a

P °

d e r

e x p l i c a r e s t o s f e n ó me n o s y e l h e c h o de o u e l o s

e l e c t r o n e s n o c a y e r a n ha c i a el n ú c l e o , Ni e l s Bo h r ( 1 8 85 - 1 9 62

f o r mu l o u n n u e v o mo d e l o a t ó m c o ( 1 9 17 ) b a s á n d o s e e n l a s c o n d e l

( I 8 5 8

-

1 9 4 7 ) y e n e i

h a c er í o ^e n

4

f n nr ' ?

e r d e r 0

S

a n a r

e n e r g í a u n s i s t e ma ,

?

s ó 1 o p u e i e ™

n a c e r l o e n f u nc i ó n d e e s t o s c u a n t o s .

P l p r f r

^ c a n t i d a d d e e n e r g í a a s o c i a d a c o n u n c u a n t o d e r a d i a c i ó n

se e x p r e s a " p o r V

P r

°

P

°

r C Í O n a I a

f r e c ue nc i a de r a d i a c i ó n y

a e e x p r e s a p or l a e c u a c i ó n .

E = h v

p ^ c V

a

t ™ v

d

sisí°s.

0r

s:s3s

,

i

d

g-ii7:;

g

:í

e

7 «

d

* -



L a e n e r g í a de u n s i s t e ma de b e r í a s er c a p a z de t o ma r c u a l -

q ui e r v a l o r y d e c a mb i a r e n c u a l q u i e r c a n t i d a d , s e g ú n l a s l e ye s

de l a f í s i c a c l á s i c a . De a c ue r d o c o n l o s p r i n c i p i o s de l a t e o -

r í a c uá n t i c a , e n c a mb i o , l a e ne r g í a d e u n s i s t e ma s ó l o pu e de t e -

n er u n c o n j u n t o ú n i c o de v a l o r e s y s ó l o pu e de v ar i a r e n c a n t i d a-

d es d i s c r e t a s , l l a ma da s s a l t o s c u án t i c o s . L a s i g ui e nt e f i g ur a -

s u gi e r e u na an a l o g í a e nt r e l as t e or í a s c l á s i c a s y c u á nt i c a qu e -

p u ed e se r út i l p a r a c o mp r e n d e r l a d i f e r e n c i a f u nd a me n t a l e n t r e -

El hombre en (a) procede en diez escalones para llegar del nivel A al B. Puede variar su posición

(y, por consiguiente, su energía potencial) solamente en estos 10 pasos discretos de magnitud fija

El h o m b re en b) p u ed e v ar i a r su p o s ic ió n y su en erg ía p o ten cia l m ed ian te u n n ú m ero cu alq u iera

de )3asos y de magnitud de éstos, al avanzar del nivel A al B. El caso (a) corresponde a cambios

cu án t i co s d e en erg ía , m ien t ras q u e e l caso

b)

co rresp o n d e a cam b io s en erg é t i co s c l ás i co s .

El p r i me r é x i t o no t a b l e de e s t a t e o r í a s e p r o d u j o en 1 90 5,

c u a n do E i n s t e i n ( 1 8 7 9 - 1 9 5 5 ) di o u na e x p l i c a c i ó n c u á n t i c a al e f e c -

t o f o t o e 1 é c t r i c o .

E i n s t e i n p r o p u s o q ue l a l u z , q ue e s u na r a d i a c i ó n el e c t r o - -

ma gn ét i c a t i e ne c a r a c t e r í s t i c a s

de partículas

l l a ma d as f o t o n e s y

q ue e s t o s p os e e n u na en e r g í a c a r a c t e r í s t i c a q ue c o r r e s p o n d e a l o s

cuantos

i d ea do s p or Pl a nk . E n el e f e c t o f o t o e l é c t r i c o n os p o d e -

mo s i ma g i n a r q u e l a e n e r g í a de u na o n d a l u m n i c a e s t a c o n c e n t r a d a

e n f o t o n es qu e l a t r a n s f i e r e n a l os e l e c t r o n es d ur a n t e l a s c o l i -

s i o n es qu e s u f r a n c o n e l l o s . E n c a d a c o l i s i ó n u n f o t ó n e n t r e g a -

t o d a s u e n e r g í a - u n c u a n t o d e e n e r g í a - a u n e l e c t r ó n , p o r l o t an-

t o , c u a n t o má s e ne r g é t i c o s ea el f o t ó n ma y o r e n e r g í a t r a n s f e r i r á

a u n e l e c t r ó n y c o n ma y o r e n e r g í a c i n é t i c a s e r á e x p ul s a d o é s t e .

B oh r b a s á n d o s e en e s t a s c o n s i d e r a c i o n e s s e di o a l a t a r e a -

d e e x pl i c a r el e s p e c t r o l i n ea l d el h i d r ó g en o . E nt r e l o s e s pe c - -

t r o s at ó m c o s má s e s t u d i a d os d u r a n t e el s i g l o d i e c i n ue v e d es t a c a n

l 0

^

e l

n n e r r

t 0

r

H Í

H

r Ó g e n 0 C U y

° ^p e c t r o v i s i b l e e s b a s t a n t e s en

*l

l

u

\ °> "

f i

"

S a d e u n a

^l e a - r o j a , una v er d e y v ar i a s l í n ea s -

a z ul e s y v i o l e t a s qu e p a r e c e n c o n v e r g i r . Y a d e s d e 1 88 5 B n i n e r

d e m

r ^

Ó

h ? H

e

'

l a S l o n

« ¡

t u d

"

d e

o n da c o r r e s p o n di e n t e s a 1 as T í - I

"

m

i

r 0 g 6 n 0

^

1 3 r e g í Ó n

V i s i b l e , s e p od í a n c or r e l a c i o n ar

por me d i o d e u na e c u ac i ó n s e n c i l l a .

i

=

R H l j [

/ 2 ?

2 n RH = CONST ANT E

en d o nd e * e s el i n v e r s o d e l a f r e c u e n c i a y d e pe n d e de l o s v a l o

res que t ' óme n s i empr e mayo r es de 2.

P , 0 S v a l

° "

Bo hr p ar a e x p l i c a r e s t o h i z o l a s s i g ui e nt e s c o n s i d er a c i o

-

-

ne5 .

1. - L o s el e c t r o n e s s e mu e v e n e n ó r b i t a s c i r c u l a r e s d e e n e r g í a f i

j a . E s t a s s o n l o s e s t a d o s de e n e r g í a o n i v e l e s de e n e r g í a ~

L a e n e r g . a de l e l e c t r ó n es l a s u ma d e s u e n e r g í a c i n é t c a -

( d e bi d o al mo v i m e n t o c i r c u l a r ) y a s u e n er g í f p ot é nc á ? ( d e

c ae a? l u " "

1 6

" ^ t r i c a del núc l e o) . El el e ct r ó n n

c ae al n úc l e o p or q u e l a f u e r z a de a t r a c c i ó n e l e c t r o s t á t i c a -

. ^c o mp e n s a c o n l a f u er z a c e nt r í f u ga de l mo v i m e n t o c ? í c u - -

2

' " f ^p n j ' e c t r o ñ e s p a s a n d e u n ni v e l a o t r o a b s o r b i e n d o o em - -

t i e n do e n e r g í a , h a b i t u a l me n t e e n f o r ma de u n f o t ó n ?

3. - Mi e n t r a s l o s e l e c t r o n e s p e r ma n e z c a n e n u n n i v e l e s t a c i o n a -

r i o , s u e n er g í a n o v a r í a y n o e m t e ni a b s o r b e r a d i a c ó n

4. - L o s e s t a d o s e s t a c i o n ar i o s p e r m t i d o s s on aq ue l l o s e n l o s au e

c i e r t a s p r o p i e da d es de l e l e c t r ó n t i e ne n v a l o r e s A ñi c o s e n

p a r t i c u l a r l a pr o p i e d a d 11 a ma d a mo me n t o a ng u l a d e ¿ e r l ' s e r "

un mu t i p l e e nt e r o d e h / 2 d o nd e h e s un a J n s t a n t estos

mu l t i p l e s t o ma n v a l o r e s d e s d e 1, 2 , 3 y

S

e ¿onocen en

mo n ú me r o s c u á n t i c o s p r i n c i p a l e ¡ . c o n o c e n c o

E n b a s e a e s t a s i d ea s B o hr a n o t ó l o s i g u i e n t e :

S e c o n s i d e r a q u e n o r ma l me n t e el e l e c t r ó n d e u n á t o mo d e hi

1

§

e u l « " " e n t r a en l a ó r bi t a má s c er c a na a H ú c l e o (n -

l o e s t a d o K ) e n e s t e n i v e l e l e l e c t r ó n no e m t e e n er g í a -

Al s e r e x c i t a d o , a b s o r b e u n c u a r t o de en e r g í a y s a l t a a u n -

e s a d o c u á n t i c o s u p e r i o r . C u a nd o u n e l e c t r ó n c a e d e un ñ " ~

c a L c a? i á

C

H

S U p e r

0 r a

,

u n o

i n f e r i o r h ay e m s i ó n d e l uz . E n

cada ca í da de un e l ec t r ón des de n = 3 has t a n = 2 de 1 a I í

t r L

r

.

J

V

a r a C t

r I S t Í C a d e l h i

d r ó g e n o , l a c a í d a de un e l e c í -

( ver n g u ^ a V ) "

=

' ^ ^ ^ * ^ ^ t e -



Modelo de Bohr pa ra e l á tomo de hidrógeno.

7 .

e l

m o d e l o d e b o h r e n r e l a c i o n c o n o t r o s a t o m o s .

P a r t i e n d o d e l a s p r o p i e d ad e s f í s i c a s y q u í m c a s de l o s e l e -

me n t o s , B o hr p u do d e t e r m n a r e l n ú me r o d e e l e c t r o n e s d e c a d a ór bj _

t a de l o s á t o mo s c o n má s d e u n e l e c t r ó n . L l e g ó a l a c o n c l u s i ó n -

d e q u e e l n ú me r o má x i mo d e e l e c t r o n e s d e un a ó r b i t a , o n i v e l d e -

e n er g í a , n e r a i g ua l a 2n

¿

. T a mb i é n h a l l ó q ue l o s e l e c t r o n e s de

l a s e g u n da ó r b i t a y d e l a s s u p e r i o r e s p a r e c í a n f o r ma r s u b - g r u p o s

d e nt r o d e l a ór b i t a . Ha y do s s u b- g r u p o s en l a s e gu n da ó r b i t a ; el

u n o t i e n e u n má x i mo d e d o s e l e c t r o n e s y el o t r o t i e n e u n má x i mo

d e s e i s . E n l a t e r c e r a ó r b i t a h a y t r e s s u b - g r u p o s c u a t r o en l a - -

c u a r t a , e t c . E s t o s r e s u l t a d o s e s t á n r e s u m d o s e n l a T a b l a de l a

p á gi n a s i g u i e n t e . L a f i g ur a mu e s t r a l o s mo d e l o s de B oh r d e a l g u -

n o s d e l o s á t o mo s má s p e s a d o s . Ob s é r v e s e q u e l a p r i me r a ó r b i t a , -

c a p a K , n u n c a t i e n e má s d e d o s e l e c t r o n e s . L a p r i me r a y l a s e g un -

d a ó r b i t a s e s t á n

TABL A : ESTRÜCTORA EL ECTRONI CA DEL ATOV», SEGUN BOHR

O RB I T A

n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

NUMERO MAXI MO DE

EL E CTRONES EN L A ORB I TA

CAPA

( n )

K

2

L

8

M

18

N

32

SUB- GRUPOS

2

2 , 6

2

, 6 ,

10

2 , 6 , 1 0, 1 4

• í / i s í r - «

" u^u

-

' « k „ „

d 0

.

e l e c t r o o e y e n

S ' S '

d

-

B

° ¡ "

p e r f e c c

' ° n a d o -

i r « . . . . . . . s , . x ^ ' x ' i s s ' s : ; • r



L o s e l e c t r o n e s de l á t o mo de B oh r t i e ne n r a d i o s f i j o s y e s

t a d o s d e e n e r g í a b i e n d e f i n i d o s . L os d e s c u b r i m e n t o s d e l a dé ~

c a d a de l o s 20 d e mo s t r a r o n qu e n o e s po s i b l e t e n e r t a n t a c e r t e -

. z a a c e r c a d e l o qu e o c u r r e e n u n á t o mo o u n a mo l é c u l a .

7 . 1 . N O T I F I C A C I O NE S D E L MO DE L O D E B OH R.

L a v a l i d e z d e l a t e o r í a de B o hr s e b a s a b a en e l é x i t o q u e

t u v o e n l a p r e d i c c i ó n de l a s l í n ea s de i o s e s p e c t r o s d el h i d r ó g e

n o. S i n e mb a r g o , c o i n c i d e n t e c o n l o s d e s a r r o l l o s t e ó r i c o s d es - ~

c r i t o s , l o s e s p e c t r o s c o p i s t a s h ab í a n me j o r a d o s us me d i c i o n es , - -

s i e n do u no d e s u s d e s c u b r i m e n t o s má s r e c i e n t e s l a e s t r u c t u r a f i

n a d e l o s e s p e c t r o s a t ó m c o s , l a q ue s e ma n i f e s t a b a en e s p e c i a l "

s i s e c o l o c a b a n l o s á t o mo s e x c i t a d o s e n u n c a mp o ma g n é t i c o ; e s -

d e c i r , s e e n c o nt r ó q ue a l g u na s d e l a s l í n ea s e s p e c t r a l e s p r i n c i -

p a l e s c o n s i s t í a n r e a l me n t e e n u n n ú me r o p eq u e ñ o d e l í n e as mu y - -

c e r c a n a s e n t r e s í .

P a r a t r a t a r e l p r o b l e ma de l a e s t r u c t u r a f i n a d e l o s e s pe c

t r o s a t ó m c o s , s e h ac e ne c e s a r i o i n t r o d uc i r mo d i f i c a c i o n es a l mo

d é l o s i mp l e de B o h r , l a s q u e s e d e b en p r i n c i p a l me n t e a S o mn e r - ~

f e l d . E n e s t a s mo d i f i c a c i o n e s se r e e mp l a z a n l as ó r b i t a s c i r c u l a

r e s po r el í p t i c a s de e x c e nt r i c i d a de s d i f e r e n t e s ( f o r ma s ) , p ar a ~

c u y a d e s c r i p c i ó n s e n e c e s i t a n do s nú me r o s c u á n t i c o s : el número -

cuántico principal (n) y un número cuántico azimutal, o cíe momen

to angular, l.

A d e má s , e s p o s i b l e c o n s i d e r a r al e l e c t r ó n q ue g i r a e n t o r -

n o al n ú c l e o c o mo un a c o r r i e n t e e l é c t r i c a mi n ú s c u l a , e n c u y o ca -

s o d eb e r í a n e s t a r a s o c i a d os al mo v i mi e n t o e l e c t r ó n i c o or b i t a l - -

u n o s mo me n t o s ma g n é t i c o s . E s t e e f e c t o a p a r e n t e me n t e s e ma ni f i . e _ s

t a c on c i e r t a s o r i e n t a c i o n es qu e a do pt a n l a s ó r b i t a s e l í p t i c a s

e n e l e s p a c i o c u a n d o s e a p l i c a un c a mp o ma g n é t i c o e x t e r n o , s i e n -

d o s o l o p o s i b l e u n c o n j u n t o di s c r e t o de o r i e n t a c i o n e s . P a r a de_ s

c r i b i r e s t a s o r i e nt a c i o ne s es p ac i a l e s p er m t i d as , s e i n t r o d uc e

u n n u e v o n ú me r o c u á n t i c o q u e s e l l a ma m í me r o cuántico magnético.

( r a) . L a t a b l a s i g u i e n t e p r e s e n t a l a s r e l a c i o n e s e n t r e e s t o s t r e s

n úme r o s c uá n t i c o s d i f e r e n t e s :

Tabla . R e lac io n es en t r e n ú m er o s cu án t i co s

Número cuánt ico Número cuánt ico

principal azimutal Númer o cuántico magnético

"

1

= • • • " ~ * m = - / , - / + 1. . . . 0. . . / - 1, /

" =

3*

~ 77 o

n =

3 / _ ,

n

=3 1=2

*

n-

3 s e to m a co m o u n e jem p lo ;

n

puede tener un valor de 1, 2, 3.

q n ™

A

f

n

? ü

e

^

e x i t o s a e l

mo d e l o s i mp l e de B o h r , e l d e Bo

s e

P

r e s e r s

t a n v a r i a s i d e as nu e v a s de l a s a u e s e d e r i v »

c o n c e p t o mo d e r n o d e l a e s t r u c t u r a a t ó m c a .

8 . d u a l i d a d o n d a - p a r t i c u l a .

me d i o , p r o v o c a d e nt r o de é s t e un

1

d e s p l a z a n ? » de a | '

p u s o ¿ i r r i o i r ^ t - n

0

w o i i í

b

^ r ^ d l ^ ^ ^ r d :

5

? " » " - " » • y oí r o s en f ü nc ? ó n

S

d

r o n

q u e ° e t ef ni f e s t a c i ón ¿ S í S S S p S í ¿ f S ' L l l

6 1 6 f e C t 0

i s o e l é c t r i c o t i e ne u n c o mp o r t a mi e n t o d e p r T l c u l

m ¡ =

0

m i =



El f í s i c o f r a n c é s D eB r o g l i e pr o p u s o en 19 24 q ue p o dr í a ex i s

t i r u na s i t u ac i ó n i n v er s a , o s e a, q u e l as pa r t í c u l a s ma t e r i a l e s ~

p o dr í a n t e ne r p r o p i e d a de s de o n da s . L a p r o p o s i c i ó n d e l a s " o n da s

ma t e r i a l e s " de De B r o g l i e s e ex p r e s a ba n en t é r m n os ma t e má t i c o s , -

l o s q ue pr e d e c í a n l a l o n gi t u d d e o n da a s o c i a d a c o n e l mo v i m e n t o

d e u na p ar t í c u l a .

9 . e l p r i n c i p i o d e i n c e r t i d u m b r e .

Mu c h a s v e c e s s e p i e n s a qu e l a s l e y e s d e l a f í s i c a s o n v e r d a

d es u n i v e r s a l e s . E s t a s l e y es nos d i c e n q ué t i p os de c o mp o r t a m e n -

t o f í s i c o s on p er m t i d o s y c u ál e s s e r á n l o s e v en t o s f u t u r o s , c omo

c o n s ec u e nc i a de l e s t a d o a c t u al d e u n s i s t e ma f í s i c o . A l d i s p a r a r

u n c o h e t e s e p u e de c a l c u l a r e l p u n t o e x a c t o d el i mp a c t o . P u e d e n

s u r g i r e r r o r e s e n e s t e c á l c u l o de bi d os a i n e x a c t i t u d e s al me di r -

c i e r t a s va r i a bl e s qu e a f e c t a n l a t r a y e c t o r i a de l c o he t e ; s i n e m -

b a r g o , e s t a s v a r i a b l e s p ue d en s er d e t e r m n a d a s c o n l a ma y o r p r e ci

s i ó n , a l me n o s e n p r i n c i p i o , p or l o q ue s e p u ed e o b t e n e r u n r e s u l

t a d o c o n c u a l q u i e r g r a d o d e e x a c t i t u d q ue s e d e s e e. L a f í s i c a

c l á s i c a no d ej a n a da al a z a r ; e l c o mp o r t a m e n t o f í s i c o s e p u ed e -

p r e d ec i r c o n c e r t e z a .

D e s d e 1 9 20 e n a d e l a n t e , B o hr y H e i s e n b e r g i d e a r o n mu c h o s e x

p er i me n t o s h i p o t é t i c o s d i s e ñ ad o s pa r a c al c u l a r c u á n pr e c i s a me nt e

s e r í a p os i b l e d et e r m n ar e l c o mp o r t a m e n t o de p a r t í c u l a s s u ba t ó nn

c a s . L a s d os v a r i a b l e s q ue d e t e r m n a n el c o mp o r t a m e n t o d e u na -

p a r t í c u l a s o n s u p o s i c i ó n x y s u i mp ul s o £ . L a c o n c l u s i ó n a l a -

q ue l l e g a r o n f u e q u e s i e mp r e d e b e ha b e r i ncer t i dumbr e en l as medj _

d as .

L a i mp o r t a n c i a de e s t a e x p r e s i ó n , c o n o c i d a c omo

principio -

cliz incertidumbre,

e s q ue e s t a b l e c e l a i mp o s i b i l i d a d d e me d i r c o n

p r e c i s i ó n el i mp ul s o y l a p o s i c i ó n s i mu l t á n ea me n t e . Si s e d i s e ñ a

u n e x p e r i me n t o q u e r e v e l a l a po s i c i ó n de u na p ar t í c u l a c o n g r a n -

p r e c i s i ó n , n o e s p o s i b l e me d i r s u i mp ul s o pr e c i s a me n t e , p or l o - -

q ue s u s a c c i o n e s ( t r a y e c t o r i a ) f u t u r a s n o s e p u ed e n p r e d e c i r c o n

c e r t e z a . I g ua l me nt e , s i s e d et e r m n a c o n p r e c i s i ó n el i mp ul s o no

s e p ue d e c o n o c er c o n c e r t e z a l a p o s i c i ó n d e l a p a r t í c u l a . P or l o

t a n t o , el p r i n c i p i o d e i n c er t i d umb r e pa r e c e i mp on er u na r e s t r i c -

c i ó n mu y d e f i n i t i v a e n c u a n t o a l a p r e c i s i ó n c o n q ue s e p u ed e n ha

c e r l a s me d i c i o n e s y e n c u a n t o a l a c e r t e z a d e l a p r e d i c c i ó n d e

e v e n t o s a t ó m c o s ; má s , ¿ p or q ué ha d e s e r a s í ?

¿I principio de incertidumbre

s e e n t e n d e r á me j o r c o n u n -

e j e mp l o . S u p o n g a mo s q u e s e n o s p i d i e r a me d i r e l e s p e s o r d e u na -

h o j a d e p a pe l c o n u n a v a r a d e me d i r q u e n o t e n ga ma r c a s . E v i d e n- ,

t e me n t e el r e s u l t a d o s e r í a s u ma me n t e i mp r e c i s o y c a r e n t e d e s i g -

n i f i c a do . P a r a l o gr a r a l g un a p r e c i s i ó n s e t e n d r í a qu e u s ar u n - -

i n s t r u me n t o g r a d u a d o en u n i d a d e s má s p e q u e ñ a s q u e el e s p e s o r d e

l a h o j a de p a p el . De a n á l o g a ma n e r a , p a r a me d i r s u e l e c t r ó n o

d e t e r m n a r s u p o s i c i ó n t e n e mo s q ue e mp l e a r u n a " v a r a de me d i r "

c a l i b r a d a e n u n i d a d e s má s p e q u e ñ a s q u e l a s d i me n s i o n e s d e u n - -

e l e c t r ó n . P ar a pe r c i b i r u n e l e c t r ó n p od emo s h ac e r l o r e a cc i o na r

c on l u z o r a d i a c i ó n e l e c t r o ma g n ét i c a . L a " l u z " d e be t e n er - -

una l o n gi t u d de o n d a me n o r q u e l a s d i me n s i o n e s d e un e l e c t r ó n

P er o t a l l u z" t e n dr í a qu e p o s ee r e l e v a d a e n e r g í a y s us f o t o n e s

c a mb i a r í a n p or c o l i s i ó n l a e ne r g í a d e l os e l e c t r o n es . P o d r í a -

mo s c a c u l a r l a p o s i c i ó n d e l a c o l i s i ó n , p e r o s a br í a mo s mu y po -

c o t e l a e ne r g í a o l a v e l o c i d a d de l e l e c t r ó n d es p ué s de l a co l i

De t e r m n a r l a p o s i c i ó n de u n e l e c t r ó n p or s u r e a c c i ó n c on

l os f o t o n e s es c o mo me d i r l a l o n g i t u d d e u na ha b i t a c i ó n c o n u n

bul i d oz e r . L l e v á n do l o a t r a v é s d e l a h a bi t a c i ó n po d r í a mo s mo s -

t r a r q u e s u l o n g i t u d era 3 1/2 b u l l d o z e r y s u a n c h o 2 1 / 2 De s

p ue s d e h a c e r l a me d i d a q ue d a r í a mo s i n c i e r t o s a c e r c a d el e s t a d o

( e n er g í a ) de l a h a bi t a c i ó n.

1 0 . M E C A N I C A O N D U L A T O R I A .

L o s c o n c e p t o s p r e s e n t a d o s e n l a s d os s e c c i o n e s a n t e r i o r e s

p er m t e n v ar i a s de d uc c i o n es e n r e l a c i ó n c o n l a e s t r u c t u r a a t ó m

c a. E n p r i me r l u ga r , d e s c u b r i mo s un a c o n t r a d i c c i ó n mu y c l a r a ~

c on l a t e o r í a de l á t o mo de l h i d r ó g e n o de B o h r , y a q u e c o n é s t a

es p o s i b l e c al c u l a r t a nt o el r a d i o de u na ó r b i t a c omo ? a ve l í c i

da d d e un e l e c t r ó n e n e l l a ; l o p r i me r o r e p r e s e n t a u na de f i n í - -

i mn n l ^

e C 1

^

a

i ®

p o s i c i 6 n d e 1

e l e c t r ó n , y l o s e g u nd o , d e s u -

h

° ] S i n e mb a r g o , s e g ún el p r i n c i p i o d e i nc e r t i dumb r e , es

i mp os i b l e me d i r a mb a s ma g n i t u d e s c o n pr e c i s i ó n ; n o d e be r í a mo s -

a do pt a r un a t e o r í a q ue p e r m t e l a p r e d i c c i ó n p r e c i s a de aq u el l o

q ue e s i mp o s i b l e me d i r .

U na s e g u n d a d e d u c c i ó n , q u e f u e r a e x p l o r a d a c o n g r a n é x i t o

i

e n

T

7

'

e s í o s

e l e c t r o n es a t ó m c o s p ue dé í

cor t ina r a í ° J

da

?

m a t e r i a I e

s y q ue s us mo v i m e n t o s p u e de n

?

e C O n l o s d e l a s o n d a s

- L o s e s t a d o s e s t a c i o n ar i o s de

I o s e l e c t r o n e s e n u n á t o mo c o r r e s p o n de n a mo d e l o s o n d ul a t o r i o s

C O m

°

1 0

?

U g Í e r e l a f i

§

u r a 1 7

- P a r a p o de r r e s ol

v er l a s e c u a c i o n e s ma t e ma t i c a s q ue d e s c r i b e n e s t a s o n da s es ne -

U n c o n

j

u n t o

ú n i c o d e v a l o r e s a c i e r t o s p a r á me - -

d os e c u ac i o n es ; é s t o s , s o n t r e s , y s us v a l o r e s p er m

t i d os r e s u l t a n s er l o s m s mo s d e l o s n úme r o s c u á n t i c o s n, i y ~

t o " o n d u l ? r » 5

e

? n

S d e

^

d e S C r Í b Í r U n e , e c t r ó n s

e g ú n e s t e mo v i m e n -

o o n du l a r ? ¿ De j a d e e x i s t i r c o mo p a r t í c u l a ? ¿ O e s t á d e s f i g u -

r a d o c o mo on. d a d e f o r ma i n d e t e r m n a d a ? Un a r e s p u e s t a e v i d e n t e -



(a ) A c e p t a b l e

b)

I n a c e p t a b l e

F i g . 1 7

p a r a t o d a s e s t a s p r e g u n t a s e s -

que no sabemos , n i l o podemos -

s a be r . El pr i n c i p i o de i n c e r U

d u mb r e d e H e i s e n b e r g s i e mp r e - -

n os r e c u e r d a n ue s t r a i n c a p a c i -

d ad p a r a d e s c r i b i r p r e c i s a me n t e

a l a s p ar t í c u l a s s u b at ó m c a s . -

S i n e mb a r g o , l a ma y o r í a de l o s

c i e nt í f i c os c on t i n úa n c on s i d e -

r a n d o a l e l e c t r ó n c o mo un a pa r -

t í c u l a y al mo v i m e n t o o n du l a t o

r i o a s o c i a d o c o mo u na s i mp l e i n

d i c a c i ó n a l a p r o b a bi l i d a d de -

e n c o nt r a r e s a p a r t í c u l a en l uga

r e s d e t e r m n a d os . Do n de l a am

p l i t u d o i n t e n s i d a d d e o n da es

g r a n de , es ma y o r l a p r o b a b i l i -

d ad de l a p r e s e n c i a d el e l e c - -

t r ó n q ue e n r e g i o n e s de a mp l i -

t u d p e q u e ña .

L a r e s o l u c i ó n d e l a s e cu a

c i o ne s ma t e má t i c a s q ue d e s c r i -

b e n e l mo v i m e n t o o n d u l a r d e un

e l e c t r ó n e s u na t a r e a f o r m d a -

bl e' q ue q ue d a f u e r a d e l a l c a n c e

d e e s t e t e x t o ; s i n emb a r g o , e s

f a c t i b l e un a d es c r i p c i ó n c ua l i -

t a t i v a ad e c u ad a de s u s r e s u l t a -

d o s . E n l u ga r de c o n s i d e r a r un

c o nj u nt o de ó r b i t a s e l e c t r ó n i -

c a s d i s c r e t a s , h a b l a mo s s o l a me n

t e de l a p r o b a b i l i d a d de en c on -

t r a r un e l e c t r ó n e n c i e r t o s l u-

g a r e s ; a q ue l l a s r e g i o n e s en que

l a pr o b a b i l i d a d de e nc o nt r a r

e l e c t r o n es e s p ar t i c u l a r me nt e i

e l e v a d a se de n o m n a n orbitale¿.__

L a t e o r í a de B o h r i n c l u y e e l e mp l e o de u n

número cuántico

principal,

o númer o en t e r o n , que hemos l l amado

órbita, capa o

nivel de energía. la e n e r g í a y e l r a d i o de l a ó r b i t a d e u n e l e c

t r ó n e s t á n determinado* precisamente e n l a t e o r í a d e B oh r s i el

v a l o r de l n ú me r o c u án t i c o n e s t á e s p ec i f i c a d o.

El número cuántico de momento angular l es p ec i f i c a el mo -

me n t o a n gu l a r d e l e l e c t r ó n y , l o q u e e s má s i mp o r t a n t e pa r a n os o

t r o s , l a f o r ma de l a nu b e d e e l e c t r o n e s . J u nt o co n e l n ú me r o --

c u án t i c o pr i n c i p a l , / d e t e r mi n a l a d i s t a nc i a ^ e nt r e el e l e c t r ó n

y e l n úc l e o .

R e c u é r d e s e q u e n o p o d e mo s c o n o c e r l a d i s t a n c i a e x a c t a

s b s s : s ü ^ a S

qu i e r vá 1 Tt'n^r T en f / ^ V ^ u . a r l puede t ener c ua l -

K u e d e ser i

g

u a , a 0 S

l o

° ^ ¿ ¡ ^ £ ^ »

m ué „.f

e

'¡ I

8

? " °,

n,íel de ener

«

Ia el val

°>- máx i mo de J e s

g l a ' T pu ed e s er ¿ T í . " ^

t a n t

°

6

'

S e g U n d

°

n i v e l d e

e » e

«os u

E

¿>

1

.: n

d

: r r : L

c

; ? r

e

: ?

n

: : ^ r : r e

a

,

d

:

u

i r s

e l e c t r o n e s d e

En el pr i mer n i vel de energí a, donde

sólo puede ¡er i eual

a

n »1 - •

t i po de or bi t a l es un or bi t a l s . El or bi t al V • ' "

1 C

°

se l l ama orb i t a l

l 8

. i ndi cando que n = í y i = o

P r l ,

°

e r e n e r 8 Í a

Í 0 t ener nos ' ' ¡ n Z V Ú l ¡ V o > ¿ ¡ o X T ? '

^ ^ t r ^ i v ^ ^ ñ i

r r r

* ¿ ¡ r - r . ;

e n t o d o s l o s n i v e l e s ñ o r P nr >i mL hI i

P

*

S o r

. b i t a I e s p

s i t u ada s e n o e j e s T T «

o n

» q u e e st a s nu be s e st á n

e nt r e s í .

J t í

' '

y S O n

'

p o r t a n t

° > P er p e n d i c u l a r e s -

»• En^consencüenc

i

a

V

s

T . V ^ * *

¿

"

o r bi t a l 3s ; ¿

=

l ,

p a r a l o s

o r bi t a t e s 3p v / í " r S ° n ^ gu i r

U n

b' t a i s e d en o m n a o r b i t a l d- h a v c i n c o ' Z . ?"

C u a n d o

" <=

2

. e l o x



Superficies de densidad constante de electrones

-

orbital s

(») El orbital ls

Orbital p^

<>) El orbita)

2p

Orbital

d

Orbital p

Orbital d

*y

Orbital d.

Orbital d.

F ig . 18

Orbital d 2 2

^ y

i Los orbitales 3d

í 1

'« I

Orbital d 2

C ua t r o de l as c i n c o n ub es o r b i t a l e s -cL se pa r ecen a un t r éhn i a»

c u at r o h oj a s t r i d i me n s i o n a l . L a q ui n t a s e l » „ « V

c o n u na r o s q ui l l a en l a m t a d .

P 3 U

"

a

"

U b e

2

*>z

C ua n do 3, ha b l a mo s de o r b i t a l e s / . ' S i e t e or b i t a l e s /

p or q u é u na n u be d e e l e c t r o n e s s e o r i e n t a e n u n c a mp o ma g n é t i c

b i n a de a l a mb r e p o r l a c

s

h

P

d<3

'

e l e c t r

° >™Sn . Una b

e r e » r w s «£ S S K S

y, P o r

C

r

t

^t o '

e

? a

r

n ü b e

e S

d e

n a

,

C a

í

g a e n m o v i

^ e n t o , s u mo vi m e nt

un c a m p o m i ' p

d e 6 e c t r o n e s

P

u e

d e n s er a f e c t a d o s po r

t o ma r n ' u e v aT o U c e ? » ' ^

6

' " "

e i C 3 m p

° " » « n ét I c o ' h a

ne s

m

A c aus a d e ^ ^ , . V i ^ ' ^ n ' . H n ^ / l ó f o " " " "

no hay hno un oriittl T, ?r es o r b? a l ^ s p o r

q u

s i e t e o r h i f a l p . ^ L .

c a 1 e s

c i nc o o r b i t a l e s

d

y

o r bi t a l Cu an do i =2 ^ u e ^ e f l ' f

3 ;

H»

h ay c i n c o o r b i t a l e s

d. ' '

U

'

+I y +2

'

1 0. 1 . P R I N CI P I O D E E X C L U SI ON D E P A UL I .

H - L n S ^ S » t ®

n

i r

u n e x a m e n

má s d e t e n i d o e n c o n t r a mo s q ue l a s r a v a s " s i m

P i e s ' del e s pe c t r o del h i d r ó g en o s on en r e al i dad n á ^ T -

mu y j u n t a s , o p a r e j a s . C u a n d o u n h a z d e

n P

h

6 3 5

r e d e do r d el So l E s s a b i d o n l 7 «

e

t l e m p o q u e h a c e s u

r e c o r r i d o

ca mpos ma gnét i eos ; p o r c ó n s i gu í en t e f l t ^ T l ? ^ e ^

b r e u n e j e p r o d u c i r á u n c a mp o ma g n é t i c o . P u e s t o q u e e ? h a z d e



e l e c t r o n e s s e d i v i d e e n d o s , t e n emo s q ue de d uc i r q ue si l o s e 1 ec

t r o n e s es t á n r o t a n do , s ó l o p u ed e n r o t a r e n u na d e d os d i r e c c i o -

n e s . E l c o n c e p t o d e u n e l e c t r ó n r o t a t o r i o es un mo d é l o a d e c u a do

p a r a e x p l i c a r n u e s t r a s o b s e r v a c i o n e s , p e r o no h ay p r u e b a s di r e c -

t a s de q ue e l e l e c t r ó n r e a l me n t e g i r e .

número cuántico de rotación S

es p ec i f i c a l a di r e c c i ó n -

d e g i r o . U n i c a me n t e pu e d e s e r - 1 / 2 ó + 1 / 2 . C u a n d o

n-

1, - ¿ = 0 , S

p u ed e s e r ^1 / 2 . P o r t a n t o , e n e l p r i me r n i v e l d e e n e r g í a , c u a n-

do n=1 , s ó l o h ay un v a l o r p a r a l{ =0} y un va l o r pa ra m( =0 ) . Ha y

d os po s i b l e s v a l o r e s pa r a S ( _ + / 2 ) . Ha y u n o r b i t a l , d e s c r i t o

p or l o s t r e s n ú me r o s c u á n t i c o s 1 = 0 , m=0) , e l cua l puede

c o nt e n e r d os el e c t r o n es q ue r o t a n e n s e nt i d os c o nt r a r i o s . P or -

c o n s i g ui e n t e , e l p r i n c i p i o d e e x c l u s i ó n de P au l i s e p ue de p l a n -

t e a r a s í :

un orbital puede contener dos electrones siempre que -

'>us rotaciones sean contrarias o antiparalelas.

L a d e s c r i p c i ó n en n ú me r o s c u á n t i c o s d e l o s d os e l e c t r o n e s

d el á t o mo de h e l i o s e r í a

n 1 m s

l e r . e l e c t r ó n 1 0 0 - 1 / 2

2 d o. e l e c t r ó n 1 0 0 +1 / 2

o

o e n f o r ma a b r e v i a d a He 1¿ , s i g n i f i c a n d o q ue e n e l or b i t a l -

h ay d os e l e c t r o n e s c o n r o t a c i o n e s o p ue s t a s o p a r e a d a s . Ob s é r v e -

s e q ue e l p r i me r n i v e l d e e n e r g í a es t á l l e no c u a n do s ó l o c o n t i e -

n e d o s e l e c t r o n e s . E s t o es c o n f o r me c on l a r e g l a de q u e e l n ú me

r o má x i mo d e e l e c t r o n e s d e un ni v e l d e e n e r g í a d a d o e s 2n .

1 1 . a t o m o s c o n d o s

0

m a s e l e c t r o n e s .

L o s e l e c t r o n e s d e l o s á t o mo s mu 1 1 i e 1 e c t r ó n i e o s s e c o n s i d e -

r a qu e s e e n c u e nt r a n en o r b i t a l e s s e me j a n t e s a l o s d el h i d r ó g e n o

y q ue l a s f u n c i o n e s d e o nd a p a r a l o s á t o mo s mu 1 1 i e 1 e c t r ó n i e o s - -

s o n f u n c i o n e s de o n d a p a r a á t o mo s de h i d r ó g e n o mo d i f i c a d a s . A -

c a d a e l e c t r ó n s e l e a t r i b u y en c u a t r o nú me r o s c u á n t i c o s ,

n, l, m

y S. E s t o s n úme r o s c u án t i c o s de t e r m n a n p l e n a me n t e l a f u nc i ó n -

d e o n d a y l a e ne r g í a d el e l e c t r ó n t a l c o mo en e l á t o mo d e h i d r ó -

g e n o . E n l o s á t o mo s mu 1 1 i e 1 e c t r ó n i e o s l a e n e r g í a d e u n e l e c t r ó n

e s t á d et e r m n ad a p or l os va l o r e s d e

n

y l , e n c o n t r a s t e c on el -

á t o mo de u n e l e c t r ó n , en el c u al l a e ne r g í a de l e l e c t r ó n es t á -

d e t e r m n a da po r el v a l o r de n, ú ni c a me n t e . E n l a s i g ui e n t e t a -

b l a , d o nd e s e c o mp a r a n l a s e n e r g í a s o r b i t a l e s de l h i d r ó g e n o , e l

h e l i o y e l l i t i o , e s o b v i o q u e l a e n e r g í a d e pe n de t a n t o má s d e

númer o cuán t i co de moment o angu l a r l , c uando mayor sea e l núme

r o a t o m c o Z.

Las energías de los átomos multielec-

trónicos dependen de n y l.

En erg ía ,

k ca l

Hid ró g en o

Helio

Li t io

-50

-100

• • • • •••••

3» 31> 3

• • • • •

• • • • id

3s 3

p

• • • • •

• •••

M

3 s

3

/'

• •••

2s

2/

• - 314

1»

• ••

• 2'

2*

• -567

• • •

2,,

•

2s

li

• - 1270

E s p ec i f i c a r L os c u at r

n ú me r o s c u á n t i c o s d e c a d a -

e l e c t r ó n de u n á t o mo e q u i v a

l e a d ef i n i r l a e s t r u ct u r a

e l e c t r ó n i c a del m s mo . A n

t es de que ap rendamos a a t r j

b ui r n ú me r o s c u á n t i c o s a l o

e l e c t r o n e s t e n e mo s q u e t e n e

en cuen t a e l principio Aulba

( e n a l e má n, " c o n s t r u c c i ó n " )

e l c u a l a f i r ma q ue e n l a d e

t e r m n ac i ó n de l a e s t r u c t u r

e l e c t r ó n i c a d el e s t a d o ba s e

( e s t a d o n o e x c i t a d o ) d e u n

á t omo, podemos i mag i nar com

s i s e q u i t a r a n t o d o s l o s

e l e c t r o n es d el n úc l e o y l u e

g o s e l e v o l v i e r a n a i n t r o d

c i r uno por uno en l os o r b i

e mp ez a nd o p or l o s o r b i t a l e s d e má s b a j a e n e r

F i g . 19

t a l e s d i s p o n i b1 es

_ <• _ ^ , 7TT" : 1 ~ ~ xq ^

l l i a 0

u d \ a C 1 1 C I

£ 1 8 . E n l a f i g u r a de l ma r g e n s e p r e s e n t a un d i a g r a ma n e mo t é ^T

c o de o r d e n e n el c u a l l os e l e c t r o n es l l e na n l o s o r b i t a l e s d i s

p on i b1 e s d e o t r o s á t o mo s d i f e r e n t e s d el h i d r ó g e n o . El o r d e n

que se desp r ende de l d i ag r ama es ls, 2s, 2/?, 3p, 4s, 3d

4p, 5s, 4d, 5p, 6s,

e t c, . E s t e or d e n n o e s i n f a l i b l e p er o s í - -

b as t a n t e p r e c i s o . Ob s é r v e s e qu e el o r b i t a l 4 c o m e n z a a l l e na r

s e a n t e s q ue l o s o r b i t a l e s 3 d.

E J E MP L O 1: E s c r i b i r l a c o nf i g ur a c i ó n

me r o a t ó m c o Z =3 .

Solución: L o s d os p r i me r o s e l e c -

t r o n e s t i e n en l o s m s mo s n ú me r o s

c u á nt i c o s qu e l o s d os e l e c t r o n e s

de l h e l i o , r e p r e s e nt a do s en l a - -

p ág i n a a nt e r i o r . El t e r c e r o q ue -

d a e n e l o r b i t a l 2¿ (n-2, 1-0, --

m=0, S=-

1 / 2 ) d o n d e h e mo s e s c o g i -

d o e n f o r ma a r b i t r a r i a S = - 1 / 2 pa -

r a r e p r e s e n t a r e l v a l o r me n o r d e l

n ú me r o c uá n t i c o de r o t a c i ó n ,

c o nf i g ur a c i ó n e l e c t r ó n i c a del

t i o es

e l e c t r ó n i c a del l i t i o ; n ú-

F I G U R A 2 0

Orden de las energías orbitales en los

átomos multielectrónicos

L a

1 i

L I U

2s

1

E st a , o r bi t a

2s

es de menor

e n e r g í a q u e e l 2 p. E n l o s á t o mo s

mu l t i e l e c t r ó n i c o s el o r d en a s c e n-



d e nt e d e e n e r g í a o r b i t a l e n c u a l q u i e r ni v e l d e e n e r g í a e s / ?,

d, , . , (o 1 = 0, 1 , 2 , 3 , . . . )

f i j EMP LO 2: Es c r i b i r l a c o n f i g ur a c i ó n e l e c t r ó n i c a de l c a r b o n o; -

Z =6.

Solución.:

En e s t e c a s o l o s p r i me r o s c ua t r o e l e c t r o ne s l l e na r á n

l os o r b i t a l e s y 2 ¿. Ha b r á o t r o s d os e l e c t r o n es di s p o ni b l e s

p ar a l o s o r b i t a l e s 2p q u e s o n l o s d e l a s i g u i e n t e e ne r g í a má s -

a l t a . P er o ha y t r e s o r b i t a l e s p e qu i v a l e n t e s . ¿ C ol o c a mo s l os -

do s el e c t r o ne s e n el m s mo o r b i t a l p o e n, o r b i t a l e s d i f e r e nt e s ?

E n e l e s t a d o ba s e o d e má s b a j a e ne r g í a , l o s e l e c t r o n e s

p

e s t a -

r í a n e n o r b i t a l e s s e pa r a d os t a l cor no l o e x pl i c a l a

/zegla de.

Hundí los ele-ctrones t iende.n a no aparearse, o a tener rotacio-

nes paralelas o a tener el m.ismo número cuántico de rotación. -

E s t o es r a z o n ab l e , y a q ue l o s e l e c t r o ne s t i e ne n el m s mo o r b i -

t a l , l a r e p u l s i ó n s e r í a má x i ma . L o s e l e c t r o n es t i e nd en a o c u -

pa r di s t i n t o s or b i t a l e s pa r a q ue da r l o má s al e j a do s p os i b l e . A

c a us a de l a r e p ul s i ó n , s e ne c e s i t a e ne r g í a p ar a f o r ma r p a r e j a s ,

u o c up ar e l m s mo o r b i t a l , y p or c o n s i g u i e n t e l a d es c r i p c i ó n - -

e l e c t r ó n i c a d el c a r b o n o e s

6

C

ls 2^ 2/jjeW,-), 2P

y

(*,-), 2P

z

(-,-)

C ad a f l e c ha r e p r e s e n t a un e l e c t r ó n . C ua n do l a f l e c ha m r a h a -

c i a ar r i b a, p or c o n v e nc i ó n S=+l / 2 ; c u a n do m r a ha c i a ab aj o , - -

S

=- 1 / 2 ;

t a mb i é n p od e mo s e s c r i b i r . ,

6

C

2

¿

2

, 2 p j , 2 P

y

l

, 2p% ó

6

C U

2

, 2 ¿

2

'

2

p

2

Do s de l o s o r b i t a l e s

p(2p

x

y

¿p

y

)

e s t á n a me d i o l l e n a r ; u n or b_ i _

t al (2p

z

) e s t á c o mp l e t a me n t e d e s o c u p a d o .

L os ^ s u bí n di e es d e ^i n d i c a n q u e l o s t r e s o r b i t a l e s

P

son -

p e r p e nd i c u l a r e s e n t r e s í , e s t o e s , q ue e s t á n en l a di r e c c i ó n de

l o s e j e s ,

x

,

y

, z . E s t a s t r e s de s c r i p c i o n es d el c a r b o n o s o n - -

e q ui v a l e n t e s : l a p r i me r a p r o p or c i o n a l a i n f o r ma c i ó n má s ex pl í c j _

t a q ue l a ú l t i ma , p e r o c ua l q u i e r a p r e s u p o n e l a s o t r a s d os .

E J E MP L O 3: E s c r i b i r el c o n j u n t o d e l o s c u a t r o n úme r o s c u á n t i c o s

de cada uno de l os e l ec t r ones de l á t omo de neón , Z=10,

s e g ún el o r d e n q ue l o s e l e c t r o n e s s e gu i r í a n p a r a l l e -

nar l a s ór b i t a s .

Solución:

S eg ún l a f i g ur a a nt e r i o r ( _ ) , l o s c u at r o p r i me -

r o s e l e c t r o n e s l l e na r á n t o t a l me nt e l o s o r b i t a l e s l s y 2 s. L o s

t r e s e l e c t r o n es s i g ui e n t e s i r á n a l o s o r b i t a l e s 2/ ?, pe r o s e gú n

l a r e g l a de Hu n d t e n d r á n el m s mo v a l o r p a r a e l n ú me r o c u á n t i c o

d e r o t a c i ó n.

C omo es t o s t r e s e l e c t r o n es v a n a l o s o r b i t a l e s 2p n e s - -

i g ua l a 2 y ¿ i g ua l a 1 e n t o d o s e l l o s . T a mb i é n , c o mo t o d o s - -

t i e n en el m s mo n úme r o c u á n t i c o de r o t a c i ó n S +- 1 / 2 p a r a t o d os .

P o r l o t a n t o , l o s n ú me r o s c u á n t i c o s

n, l

y S p ar a l os e l e c t r o -

n es q ui n t o , s e x t o y s é p t i mo s on i d én t i c o s :

Electrón

n

m

S

Qu i n

t

o

S e x t o

Sépt i mo

1

- 1 / 2

- 1 / 2

- 1 / 2

De a c u e r d o c o n e l p r i n c i p i o d e e x c l u s i ó n d e P a ul i d os e l e c t r o

n n l r l l

r n i

?

mo

.

á t o m o n o

pueden t ener e l m smo o n o de c ¿

n ú me r o s c uá n t i c o s . E n t o n c e s el ú n i c o n ú me r o c uá n t i c o r e s t a n ti

n es L o s " v a l o r e s p a r a e s t o s t r e í ' e

r

s e

8

m n

*

s o n

- .

0

y p a r a l o s e l e c t r o n e s q ui n -

g ui e n t e s 8

P

? o '

r e s

P

e c t 1

v a me n t e . L os t r e s e l e c t r o n es * . I ~

l - r U p í i i f t omando "

1

? 1/ 2 c omo ^ ^ T " ¡ T

« V i S i ^ í S . S S S

6

"

d e 1 0 e

^

e c t

de 1 neón se da

Ureten en que los electrones

Orbital

a

/

III

s

lien

ls

l

0 0

1

1 0 0

2

2s

2

0 0

i

3

2

0 0

4

4

2p

s

2

1

- 1

1

•i

5

2

1

- 1

8

2 > „

2

1

0

- i

6

2

1 0

9

2,,

z

2

1

+ 1 —

7

2

1

+ 1

+1

10

L o s e l e c t r o n e s qu i n t o y o c t a v o v a n e n 1

P

r K u « i o «i

y e nove no en el 2 f l„ y el L 1 t \ Á

1 2 p

<

6 1 S 6 X t 0

n e

6 n d e

a c u e r d o c o n t a s as

i

g n a c i o n e s ^a n t e H or e s

6

^^

1 1

^

l0

Ne ls

2

,

2

¿

2

. 2P

6

E W L

°

4 : U C

°

n f i

^

u r a c i ó n

e l e c t r ó n i c a de l e s c an di o , -

Solucióni L o s pr i me r o s 1 0 e l e c t r o n e s f - «« ». / : », i

c i 6 n d el n e ó n. L o s o c h o 1 n \ T '

S ma

c o n f i g ur a

t a l e s 3 x v 3 c

e ( r f l

n

Q

i \ 5

u i c í i c e s

c e n a r á n t o t a l me n t e o s o r bi

c , , r " ' di a gr a ma y a c o n oc i d o, el s i g u j f e t i t o

>a l a l l e na r e s el 4. -



L o s do s el e c t r o n e s s i g u i e n t e s i r á n al 4 * y el r e s t a n t e a u no d e

l o s o r b i t a l e s 3 d . L a d es c r i p c i ó n e l e c t r ó n i c a d el e s c a nd i o es

2 1

Se

[ H e ]

2 ¿

2 ¿

2

. 2/ ?

6

[ N e ]

3 ¿

2

. 3/ ?

6

[ A , ]

4 a

2

.

1 0 ¿

18¿

L a s p r o p i e d a d e s qu í m c a s y f í s i c a s de l o s e l e me n t o s d e p e n d e n d e

l a c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó n i c a de l os át o mo s .

RES UMEN DEL MODEL O MECANI CO CUANT I CO DEL AT OMO.

S i b i e n el mo d e l o d e B o hr e x p l i c ó u n a s e r i e de h e c h o s , mu y

p r o n t o f u e r e e mp l a z a d o p o r n u e v a s i d e a s q u e e n c a r a r o n en f o r ma -

mu c h o má s g l o b a l l a f í s i c a d el mu n d o s u bm c r o s c ó p i c o . L o s e x p e -

r

i

me

n t

o

s

d e s c r i t o s h a b í a n mo s t r a d o mu y c l a r a me n t e q ue n a r t f -

c u l a s e l e me n t a l e s s e r e g í a n p or l e ye s p r o p i a s , d i s t i n t a s a l a s -

d e 1 mu n d o ma c r o s c o p i e o . N o s e p o d f á ex Tr ' a po T aF * * a l a s p a r t í c u l a s

s ü ba t ó m c a s '

r

^T ~" c o mp o r t a m e n t o y l a s l e y es d e n ue s t r a e x p e r i e n - -

e i a . P or ej . s e l l a ma " p a r t í c u l a " a l o s p r o t o n e s , n e ut r o n e s o -

e l e c t r o n e s , p e r o no d eb e mo s h a c e r n o s d e e s a s p ar t í c u l a s l a m s ma

i ma g e n me n t a l q u e l a d e , p o r e j . , u n g r a n o d e a r e n a s u ma me n t e - -

c h i c o . E n e s p ec i a l e x i s t e u n a s p e c t o de l a n a t u r a l e z a de l a s - -

" p a r t í c u l a s " e l e me n t a l e s q ue d e be mo s c on s i d e r a r c o n i n t e r é s : s us

p r o p i e d a de s o n du l a t o r i a s .

Un a de l a s c o n t r o v e r s i a s má s l a r g as e n l a h i s t o r i a d e l a -

f í s i c a s e r e f i r i ó a l a n a t u r a l e z a de l a l u z ; Ne wt o n s u po n í a q ue

l a l u z e s t a b a f o r ma d a p or p a r t í c u l a s ; má s a d el a n t e H uv g h en s d e -

mo s t r ó qu e s u s p r o p i e d a d e s er a n e x pl i c a d a s me j o r s u p o n i e n d o qu e

e r a n o nd a s e l e c t r o ma g n é t i c a s y f e n ó me n o s d es c u b i e r t o s e n e s t e sj .

g l o ( el e f e c t o f o t o e l é c t r i c o de E i n s t e i n ) vo l v i e r o n a s u ge r i r - -

u n a e s t r u c t u r a c o r p u s c u l a r ( F o t o n e s ) . A l a i n v e r s a , s e h a demo_ s

t r a d o qu e c i e r t o s e x p er i me n t o s c o n h a c e s d e e l e c t r o n e s ( . q u e n o -

d e s c r i b i r e mo s en d e t a l l e ) , n e ut r o n e s o p r o t o n es s e i n t e r p r e t a n -

me j o r s i s e c o n s i d e r a a e s o s h a c e s c o mo t r e n es d e o n d a . L a s - -

" p a r t í c u l a s " p od r í a n s e r l l a ma d as t a mb i é n o n da s , p o r q u e p r e s e n -

t a n p r o p i e d a d e s d e a mb o s . E s má s , s e p _ . d e a s i g n a r un a l o n g i t u d

de o nd a a c u a l q u i e r p a r t í c u l a , u s a n d o l a r e l a c i ó n p r e s e n t a d a p o

de B r o g l i e : =h / m v . T o d a l a ma t e r i a t i e ne p r o p i e d ad e s on d ul a t

r i o p e r o e s t a s s o n n o t a b l e s s ó l o e n p a r t í c u l a s p e q u eñ a s de ma s

mu y c h i c a , p o r q u e s i n o l a l o n g i t u d de o n d a a s o c i a d a es e x t r e ma d

me nt e pe que ña.

V e a mo s u na c o n s e c u e n c i a i mp o r t a n t e d e l a n a t u r a l e z a o n d u l

t o r i a de l a s p a r t í c u l a s . Un e l e c t r ó n en un n i v el e s t a c i o n ar i o

d e e n e r g í a d e u n á t o mo , n o p u e d e s er u b i c a d o e n u n l u g ar p r e c i s

po r s u n a t u r a l e z a o n du l a t o r i a , n o e s " u n p u nt o ma t e r i a l " q ue s e

mu e v e ; p u e d e v i s u a l i z a r s e t a mb i é n c o mo u n a o n d a q u e s e d e s p l a z a

y e n e s t e c a s o p o de mo s h a bl a r s ó l o d e l a p r o b a b i l i d a d de e n c o n

t r a r al e l e c t r ó n e n u n c i e r t o l u ga r . P o r ej . , B oh r d ec í a qu e e

e l e c t r ó n d e l á t o mo d e h i d r ó g e n o s e e n c o n t r a b a a 0 , 5 3 A de l n ú-

c l e o; el mo d e l o me c á n i c o c u á n t i c o d i c e qu e l a di s t a n c i a má s p r o

b a bl e p a r a e n c o n t r a r a l e l e c t r ó n es 0 , 5 3 A , p e r o q u e t a mb i é n p u

de e s t a r a d i s t a n c i a s ma y o r e s o me n o r e s . E s t o s e mu e s t r a en l a

f i g u r a 1 9.

FIO 21 Eata gráfi ca muestr a la probabl i dad (sagún la

«euadMt do Schrôd ng®) d®ancontrer a e actî ôn a una

c ert« d etancia da núcleo. fi punto do mayor probab l i dad

¿te prtraor orbta m aproxi madamente lgu© a obtenido por

cssmóo tmefi co«» @ àt omo da h drogeno, 0 53 Â

L a f i g u r a 2 1 e x

p l i c a po r q u e se ha b l a

d e l a " n u b e e l e c t r ó n i

c a " . Qu e da c l a r o t a m

bi én que no hay una ór

b i t a d e f i n i d a ( c o mo e

e l mo d e l o d e B o h r ) s i

n o un a r e g i ó n d el es pj

c i ó do n d e e s a l t a me n t e

p r o b a b l e e n c o nt r a r a l

e l e c t r ó n . E s t a s r e gi

n e s s o n l l a ma d a s o r b i

t a l e s . El or b i t a l e n

q u e s e e n c u e n t r a el - -

e l e c t r ó n d el á t o mo de

h i d r ó g e n o p u ed e s e r - -

mo s t r a d o g r á f i c a me n t e

e n v a r i a s f o r ma s . U n

d e e l l a s es l a f i g u r a

21, y o t r a e s l a f i g u r

. 22 , que e s s i mp l e me nt e

u na es f e r a .

F i g u r a 2 0. E s t e d i b u j o q u i e r e d e-

c i r q u e l a p r o b a b i l i d a d d e e n c o nt r a r al

e l e c t r ó n de n t r o de e s a e s f e r a e s u n v a -

l o r al t o ( p o r e j . 9 6 %) , a u n q u e n u n c a e s

d el 1 0 0 % p o r q u e s i e mp r e e x i s t e u n a p e q u e

ña p r o b a b i l i d a d de q ue el e l e c t r ó n e s t e

má s l e j o s . E s t e o r b i t a l e s e s f é r i c o p o ^

q ue l a p r o b a b i l i d a d de e n c o nt r a r a l e 1 e c

t r ó n d e p e nd e d e l a di s t a n c i a al n ú c l e o -

p er o n o d e l a d i r e c c i ó n . E n o t r a s p a l a -

F i g . 2 2



b r a s l a p r o b a b i l i d a d es l a m s ma en c u a l q u i e r p u n t o d e u na s u p er -

f i c i e e s f é r i c a po r ej . a l o l a r g o d e e j e x , y , ó z o e n c u al - - -

q ui e r p o s i c i ó n i n t e r me di a .

L o s o r b i t a l e s a t ó m c o s n o s o n t o d os e s f é r i c o s . E x i s t e n o r -

b i t a l e s d e v a r i a s f o r ma s q ue ap un t a n a d i v e r s a s d i r e c c i o n es , y

q ue s i r v e n pa r a e x pl i c a r p o r q u e l o s á t o mo s s e o r i e n t a n p r e c i s a me j i

t e e n e s a s d i r e c c i o n e s pa r a un i r s e . V o l v e r e mo s s o b r e é s t o má s

a d e 1 a n t e .

L a e n er g í a , l a f o r ma y l a o r i e n t a c i ó n de l o s o r b i t a l e s a t ó -

m c o s q ue d a n c a r a c t e r i z a d o s p or u na s e r i e d e n ú me r o s c u á n t i c o s , -

q ue de t a l l a mo s a c o nt i n ua c i ó n :

- El n úme r o c uá n t i c o pr i n c i p a l n , qu e d ef i n e l a d i s t a nc i a -

al n ú c l e o y q ue e s el má s i mp o r t a n t e p a r a f i j a r l a e n e r g í a d e u n

e l e c t r ó n n t o ma v a l o r e s 1, 2 , 3 , 4, 5, 6 y 7.

- E l nú me r o c u á n t i c o s e c u n d a r i o q u e d e f i n e e l mo me n t o ar i

g ui a r de l e l e c t r ó n . L a f o r ma d e u n o r b i t a l e s t á da da p or el v a -

l o r d e E s t e p u e d e i r d e s d e 0 h a s t a n - 1 . U n o r b i t a l q u e t e n ga

1 = 0 e s e s f é r i c o ; u n e j e mp l o e s el q u e y a v i mo s e n e l á t o mo d e h i -

d r ó g e n o . U n o r b i t a l c o n t i e n e l a f o r ma d e d os l ó bu l o s u n i d o s

e n e l n ú c l e o :

E s t o s o r b i t a l e s p ue d en t o ma r v a r i a s - -

o r i e n t a c i o n e s - c omo v e r e mo s e n s e g u i d a .

Un o r b i t a l c o n -í_=2 t i e n e l a f o r ma d e - -

c u a t r o l ó bu l o s u n i d o s e n e l n ú c l e o :

El v a l o r d e i t i e n e i mp o r t a n c i a , a u nq u e

e n me n o r g r a d o q u e n , p a r a d e t e r m n a r l a e ne r

g í a de un or b i t a l .

S e a c o s t u mb r a a l l a ma r o r b i t a l e s s^ a l o s

q u e t i e n e n ^=0 ; £ a l o s qu e t i e n e n i =1 ; a t e s

q ue t i e n en ¿ = 2 y f_ a l o s q u e t i e n e n i =3. Pa*

r a un m s mo nú me r o c u á n t i c o p r i n c i p a l l a e ne r

g í a de l o r b i t a l s e s me n o r q u e l a de p , l a d e

e s t e me n o r q u e l a d e u n d, e t c .

El n úme r o c uá n t i c o ma g né t i c o m d e t e r m n a l as o r i e n t a c i o n es -

d el o r b i t a l e n e l e s p a c i o y p u e d e t o ma r v a l o r e s q u e v a n d e s d e -

h a s t a +£ , p a s a n d o p or 0 . P a r a u n o r b i t a l s , + v a l e 0 y el ú n i c o -

v a l o r p os i b l e p a r a m e s 0 . E s t e r e s u l t a d o e s l ó g i c o y a q ue l o s o £

b i t a l e s s^ s o n e s f é r i c o s y n o h a y p o s i b i 1 i d ad de di s t i n t a s o r i e n t a -

c i o n e s p a r a u na e s f e r a . H a y p u e s u n s ó l o o r b i t a l s p a r a c a d a nú me

r o c u án t i c o pr i n ci p al n.

P ar a u n o r b i t a l p , l v a l e 1 y p or l o t a n t o m p ue de v al e r - 1 ,

0 y 1 P a r a c a d a v a l o r d e n h ay p ue s t r e s o r b i t a l e s p d i s t i n

q ue di f i e r e n s o l o en l a or i e n t a c i ó n pe r o no e n l a e ne r g í a ( m

né t1 eos

a

-

e n e r § í a d e I

°

r b Í t a l a m e n o s

c ampo s ma

né i c os o e l é c t r i c o s e x t e r i o r e s ap l i c a do s ) . E s c o s t u mb r e el e g

l o s e j e s de c o o r d e n a d a s e s p e c i a l e s x , y , z , c o n c e n t r o en el n

c l e o y d e f o r ma q ue c a d a o r b i t a l

£

e s t e d i r i g i d o a l o l a r go de

u no d e e s o s e j e s , t a l c o mo s e mu e s t r a e n l a f i g u r a 2 3

tres o rbitales 2p

9 „ ^ r a un o r bi t a l d , l v al e 2 y m p ue de v al e r - 2 - 1 , 0 1

2. E s t o s i g ni f i c a qu e l o s o r b i t a l e s d, t o do s d e i gu al ene'rzík

s o n c i n c o . L a f i g u r a 2 4 l o s mu e s t r a ; no c ae d e nt r o d e a l c a n c e

de e s t e c ur s o e x pl i c a r p o r q u e el o r b i t a l d

z

2 t i e n e u n a s p e c t o

f e r e nt e a l o s d emá s , p e r o ha y q ue r e c a l c a r l e s u e ne r g í a es

i g ua l a l a d e l o s o t r o s c u a t r o . e n e r g í a e s -

A n á l o g a me n t e s e pu e de c o mp r o b a r q ue l o s o r b i t a l e s f s o n

E l n ú me r o c u á n t i c o d e s p i n s

d i c a p r e c i s a me n t e e s e s e n t i d o d e g i

y puede tomar e l va l o r + 1 o - 1

2 2

t a l c o mo s e mo s t r ó e n l a f i g u r a 25

no hay que con f und i r es t e númer o cú

t i c o s c o n el s í mb o l o s d e l o s ó r b i

l e s q ue p o s e e n

1 = 0



L o s c u a t r o n úme r o s c u á n t i c o s n , 1, m. s . c a r a c t e r i z a n a c a

d a e l e c t r ó n de u n á t o mo . De a c u e r d o c o n e l p r i n c i p i o de e x c l u - T

s i ó n d e P a u 1 i , e n u n á t o mo n o p u e d e h a b e r d o s e l e c t r o n e s q u e t e n

g a n l o s c u a t r o n ú me r o s c u á n t i c o s i d é n t i c o s . d i c h o d e o t r a ma n e -

r a : e n c a d a o r b i t a l p u e de h a b er b a s t a d o s e l e c t r o n e s q ue p os e e n

u n s = + 1 y e l o t r o s = - — .

2 2

PUNTUAL I ZANDO

1. - E l mo d e l o me c á n i c o c u á nt i c o de s c r i b e l a d i s t r i b u c i ó n d e l o s

e l e c t r o n e s en l o s á t o mo s d e l o s d i f e r e n t e s e l e me n t o s .

2 . - L o s e l e c t r o n e s p o s e en e n er g í a y e s t á n s i t u a do s e n c i e r t o s

n i v e l e s de e n er g í a pe r m t i d o s o e s t a d o s d e e n er g í a .

3 . - C a d a n i v e l p r i n c i p a l d e e n e r g í a e s t á c o mp u e s t o p or u n o o má s

s u b n i v e l e s de e n e r g í a q u e c o r r e s p o n d e n a e l e c t r o n e s d e e ne r

g í a di f e r e n t e s . ~

4 . - C a d a s u b ni v e l e n e r g é t i c o e s t á c o n s t i t u i d o p or u n o o má s or bj _

t a l e s e l e c t r ó n i c o s e n l o s q ue r e s i d e n l o s e l e c t r o n e s en el

á

t

orno.

5 . - L o s o r b i t a l e s e l e c t r ó n i c o s s e p u ed e n v i s u a l i z a r c o mo nube. s -

d e e l e c t r o n e s o vo l ú me n es d e p r o b a b i l i d a d de e n c o nt r a r a l - -

e l e c t r ó n c o n u na en er g í a e s p e c í f i c a .

<

6 . - C a d a o r b i t a l p u e d e a c o mo d a r u n má x i mo d e d o s e l e c t r o n e s .

7 . - L o s e l e c t r o n e s e n l o s á t o mo s s e h a l l a n di s t r i b u í d o s e n l o s -

d i f e r e n t e s o r b i t a l e s o s u b n i v e l e s d e e n er g í a q ue c o mp o n en - -

l os n i v e l e s d e e ne r g í a p r i n c i p a l e s .

8 . - L o s e l e c t r o n e s l l e na n p r i me r o l a s p o s i c i o n e s e n er g é t i c a s di s ^

po n i b 1 e s má s b a j a s y s e d i s t r i b u y e n d e s d e el n i v e l má s b a j o

h a c i a el má s a l t o , d e a c u e r d o c o n l a s e n er g í a s r e l a t i v a s de

1 os subn i v e 1 e s .

9 . - E l p a t r ó n de l a di s t r i b u c i ó n de l o s el e c t r o n e s e n u n á t o mo -

s e l l a ma c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó n i c a d el á t o mo .

1 0. - L o s n i v e l e s pr i n c i p a l e s de e n er g í a s e n o mb r a n ut i l i z a n d o nú -

me r o s , y p a r a l o s s ub n i v e l e s s e u s a n l a s l e t r a s s , p , d y f .

L a s es t r u c t u r a s d e l o s pr i me r o s c i n c o n i v e l e s de e n er g í a e n

t é r m n o s d e s u b n i v e l e s s o n:

Ni v e l d e E n er g í a

Subn i v e l e s

I s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5 f

1 1 . -

o ? b i t a í e s

V e l e S e S t á

"

c o m p u e s t o s

P °

r u n

n ú me r o e s p e c í f i c o d

Subn i v e 1 es

s

P

d

f

Or b i t a 1 e s

un o r b i t a l s

t r e s o r b i t a l e s p

c i n eo o r b i t a l e s d

s i e t e o r bi t a l e s f

1 2 . -

C a d a o r b i t a l t i e n e u n a c a p a c i d a d d e d o s e l e c t r o n e s , l o q u e

s i g n i f i c a qu e c a d a s u b n i v e l p u e de a l b e r g a r u n n ú me r o e s p e c

f i c o d e e l e c t r o n e s .

Subn i v e 1

s

P

d

f

C ap a c i d a d E l e c t r ó n i c a

1 a 2

1 a 6

1 a 10

1 a 14

13. -

P a r a d e du c i r l a c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó n i c a de u n á t o mo l o s

e l e c t r o n es s e di s t r i b u y en en l o s s u b ni v e l e s d e a c u er d ó a s

e ne r g í a s r e l a t i v a s . E s t a s e ne r g í a s s e i d en t i f i c a n e s c r i b i

d o p r i me r o l a e s t r u c t u r a d el s u b n i v e l d e l o s n i v e l e s de e n

g i a como

l s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5f

6s 6p 6d

7s

( N o s e c o mp l e t a n e l s e x t o y s é p t i mo n i v e l e s d e b i d o a q u e n

c a e s t á n l l e no s ) .

M

14. -

De s p u é s , s e t r a z a n l í n ea s di a g o na l e s d e i z q u i e r d a a de r e c h

p a r a ob t e n e r e l o r d e n d e l l e n a do d e l o s s u b n i v e l e s .



12. EL NEUTRON.

E n 1 9 3 0 W B o t h e ( 1 8 9 1 - 1 9 5 7 ) y H. B e c k e r o b s e r v a r o n e n - -

H i d e l b e r g q ue e l b o mb a r d e a r el b er i l i o c o n r a y o s ( d el p o l o - - -

n i o ) , s é p r o d u c í a u na r a d i a c i ó n q ue p a r t í a de l b e r i l i o y q ue ma

n i f e s t a b a un gr a n a l c a n c e y u n e l e v a d í s i mo p o de r d e p e n e t r a c i ó n T

ma y o r q u e e l de l o s r a y o s má s pe n e t r a n t e s .

Trecle.r.ic ollot-Cu

r±e (1900-1958) e Irene ¿ollot-Curle (1897-1956) compr obar on que

al c h oc a r e s t a r a d i a c i ó n c o n s u bs t a nc i a s qu e c o nt e ní a n h i d r ó g e -

n o, p r o v o c a l a e x p u l s i ó n de l o s p r o t o n e s de e s t a s s u b s t a n c i a s c o n

t a n g r a n e mp u j e , q ue s ó l o s e e x p l i c a p or e l c h o q u e d e d os p a r t í -

c u l a s a t ó m c a s , y a q ue no pu d o c o mp r o b a r s e e n ni n g un a o c a s i ó n - -

q u e p u d i e r a s e r pr o v o c a d o p or e l c h o q u e de u n a r a d i a c i ó n o n d u l a -

t o r i a .

E n 1 93 2 el f í s i c o i n g l é s par nés Ckadwlck. ( n a c i d o e n 18 8 1)

q ue t r a b aj a b a e n C a mb r i d g e , e x p l i c ó es t a gr a n c a p ac i d a d d e p e n e -

t r a c i ó n y e s t a g r a n f u er z a de c h o q ue , p or l a e x i s t e n c i a d e u n n ue

v o c o r p ú s c u l o e n el n úc l e o a t ó m c o , u n a p a r t í c u l a n e ut r a d e no m n f

áz neutrón. L a ma s a d e e s t a n u e v a p a r t í c u l a c o n s t i t u y e n t e S e T ~

i l u r

i C

V r

d e t e

^

i n a d a

i n di r e c t a me nt e y s e e s t a b l e c i ó - -

i g ua l a l a u n i d a d , i g ua l a l a ma s a d e u n p r o t ó n . S u g r a n po d e r -

r

p

: : : : r

o n s e e x p i i c ó p o r e i h e c h

°

d e

^ o

s

a V c r L -

d r

e

p c í r ^ r n r ^ r r e p i í f i ó n

s s í ^ c

í e ^ a í g a s o "

? u ° r ¿ r r

e

v ;

n

; : ¿ i

d

c

: s .

1 0 q u e n o s e p r e s e n t a

° ^ á c u i r ^

a

i e

L

L a ma s a de l n e ut r ó n es e s c a s a me n t e i n f e r i o r a l a de l p r o t ó n

p o r l o q u e s e a c e p t a q u e a mb o s t i e n e n ma s a 1. L a e x i s t e n c i a d el

n e ut r ó n s ó l o p u ed e c o mp r o b a r s e i n d i r e c t a me n t e : o b i e n p o r el r e

e í é c t M c a

U e

o T r

n

í

C a

" "

n e U t r Ó n F á p Í d

°

3

°

t r a

P ^ í c u l a co n c ar g a

c on f ac i ? i dad en ^ Y ^ ? "

n U C l e a r 6 S

«

U e

" "

n e u t r f i n

El n e ut r ó n no p o s e e c a r g a e l é c t r i c a . El p r o t ó n y e l n e ut r ó n p r e -

mo dos e ^^

a

o "

S

H

d a S e m e

í

a n 2 a

' P ^

I o

- a l p u e d e n Y n s i de í a í s e ' c o -

Tamen t f> ^ t a d o s de u na m s ma p a r t í c u l a . A mb o s s e d e n o m n a n c o n j u n

t a me n t e

nucleones"

( p a r t í c ul a s n uc l e ar e s ) . ~

EL MODEL O ATOMI CO CON NEUTRONES.

E s t e d e s c u b r i m e n t o t u v o i n me d i a t a me n t e u na g r a n r e o e r c u -

c o mo t e ó r ? c o

6

A S i r ? ' " ^ f Y * ^

P r á C U C

°

{ C

°

m

°

0

c o mo t e ó r i c o . A p ar t i r d el d e s c ub r i m e n t o de l n e ut r ó n s e c o ns i d e

H e Í S e

"

b e

^ > l as J ^ c a ^ partículas

f f " riucleo son el protón y el neutrón:

l os e l e c t r o -

n e s s o l a me n t e s e e n c u e n t r a n e n l a nu b e d e e l e c t r o n e s q u e r o S e a -

154

Va iTtllllurV /e

e

Vnt

Uam0

^ ""

P r

°

tÓn C

°

n V

'

y Un neutrón con

l a e s t r u c t u r a de l os n úc l e o s a t ó m c o s d e, p or e j e mp l o h el i o o

í g ua 'l d a d e s ° *

8 6

^ ^

Í n d Í C

- ' •• ¿ I S í I n t e

2 p

+

2 n =

2

He 4

; 8 p + 8 n = g 0

1 6

; 1 7 p + 1 8 n =

^ 3 5 _

92 p + 146 n=

Q9

U238

C/

Á>

c . e o , 1 1 e l ™n Ome r o } " ¿ ^ ¿ \ d e c a r g a d e , n

¿ . : i )

d

s . r

4

ü

í ^

e

s . í

n

¿ , ^ í

0

r

m o a t 5 m i c o ( n f l m e r

°

- -

j .

H

l

/ >

6 t o

P ° * s o n á t o mo s de l m s mo n ú me r o a t ó m c o p e r o d e

e m sAo° ms T i c o " e ^ ' r

< S U m a d e p r

°

t 0 í l e S y

b u t r o n e s ) A t a mo s c o

el m s mo mS s i c o , e s de c i r , c o n e l m s mo n ú me r o de n u c l e o n e s ( s u

es

P

o° ° d

n

L

S

t

L r

U

%

r

°

n e S ,

i

P e r

°

C 0

"

d i s

t

¡

" t o nf l mer o a t ó m c o é I Z

; „ s e d e n o mi n a n "

0

f P

r o

'

o n e s

P ° r t a n t o , t a mb i é n d e n

7

N l 7

;

8 °

1 7

,

9

F '

7

H

tfí^^^TfSS»

el d e f

1

f l o r d e 9 p r o t o n e s y 8 n e ut r o n e s . n e u t r o n e s y

nes e n t r e

S

a mh I

Í d a d

,

d e l n Q C l e

°

e X l g e q U e e n t r e

P r o t o n e s y n e ut r o

e o s a t ó m c o s f o r ma n u n c o n j u n t o c o mp a r t í d e nu c l e o n es .

c e l a e x p u l s i ó n d e u n n e u t í ó n ^ t ' ' f ' c Sí S oS S. "

4

B e

9

+ 2

H

e

4

=

g

C

1 2

+ 0

n l

n— > p + ( -

e

)

1,55



E s t a d e s c o mp o s i c i ó n d e u n n e u t r ó n en u n p r o t ó n y u n e l e c -

t r ó n p u ed e t a mb i é n a c e p t a r s e en el i n t e r i o r d el n ú c l e o a t ó m c o ,

c o n l o c u a l p u e de e x p l i c a r s e el p r o c e s o n uc l e a r q u e c o n d u c e a l a

^m s i ó n d e u na r a d i a c i ó n ^( r a d i a c i ó n d e e l e c t r o n e s ) . E n c u a n t o

a l a v e l o c i d a d d e l o s n e u t r o n e s , s e d i s t i n g u e e n t r e " n e ut r o n e s -

r á p i d os " , " n e ut r o n es l e nt o s " y l o s " n eu t r o n e s t é r m c o s " , mu y 1 e n

t o s , c u y a v e l o c i d a d es a p r o x i ma d a me n t e i g ua l a l a de l a s mo l é c u -

l a s d e a i r e a u n o s 1 8 ° C ( 4 0 0 m. p or s e g u n d o , a p r o x i ma d a me n t e ) .

E n l o s p r i me r o s e l e me n t o s de l s i s t e ma p e r i ó d i c o el n ú me r o

d e n e u t r o n e s e s a p r o x i ma d a me n t e i g ua l a l d e p r o t o n e s ; e s o s e c u m

p i e a p r o x i ma d a me n t e h as t a el c a l c i o ( n ú me r o a t ó m c o 20 ) . E l l o ~

e x pl i c a t a mb i é n l a g r a n e s t a b i l i d a d d e e s t o s e l e me n t o s .

Al a ume n t a r el n ú me r o d e p r o t o n e s e n l o s e l e me n t o s s u p e r i o

r e s , l a s f u e r z a s de r e p u l s i ó n en t r e l o s p r o t o n e s , c a d a ve z ma y o "

r e s , d e b en s er e q u i l i b r a d a s p or u n n ú me r o ma y o r d e n e u t r o n e s .

A s í , p o d e mo s o b s e r v a r : c u a n d o ma y o r e s e l n ú me r o a t ó m c o , ma y o r

e s e l e x c e s o de n e u t r o n e s . A p a r t i r d el e l e me n t o 8 4 ( p o ) l a e s -

t a b i l i d ad se h a d eb i l i t a d o t a n t o qu e s e p r o d uc e r a d i a c t i v i d a d. -

D e bi d o a q u e l a f u e r z a d e a t r a c c i ó n e n t r e pr o t ó n y n e u t r ó n es ma

y o r q u e e n t r e n e ut r o n e s , e l p a s o d e u n n e u t r ó n a p r o t ó n a u me n t a

l a e s t a b i l i d a d . He i s e n b e r g ac e p t a t al t r a n s mu t a c i ó n d e n e ut r o n e s

e n p r o t o n e s en e l i n t e r i o r d e l n ú c l e o c o n el o b j e t o de a ume n t a r

s u e s t a b i l i d a d ; p e r o a l s u r g i r u n p r o t ó n c o n c a r g a p o s i t i v a d eb e

a p a r e c e r s i mu l t á n e a me n t e u n e l e c t r ó n c o n c a r g a n e g a t i v a ;

n —> p + ( -

e

)

E l e l e me n t o r a d i a c t i v o e m t e de e s a f o r ma r a d i a c i o n e s

3.

1 0 . I S O T OP O S .

E n s e n t i d o e s t r i c t o , ni a ún l o s e l e me n t o s s o n v e r d a d er a me n

t e ^h o mo g é n e o s . L a ma y o r í a d e é s t o s , s o n un a me z c l a d e d o s o má s "

i s ó t o p o s : á t o mo s c u y o s n úc l e o s c o n t i e n e n e l m s mo nú me r o d e p r o -

t o n es , p e r o d i f e r e n t e n ú me r o de n e ut r o n e s . E n el h i d r ó g e n o , p o r

e j e mp l o , s e e n c ue nt r a n t r e s i s ó t o p os : h i d r ó g en o o r d i n a r i o , d eu t e

r i o ( h i d r ó g en o p e s ad o ) y t r i t i o ( h i d r ó g en o r a d i a c t i v o ) ( f i g ur a ~

1 . 2 ) . L o s q u í m c o s s e r e f i e r e n a l o s i s ó t o p o s po r s u s nú me r o s

d e ma s a ( n ú me r o d e p r o t o n e s má s e l n ú me r o de n e u t r o n e s ) . E s t a -

c o n v e n c i ó n s e h a h e c ho f a m l i a r e n el v o c a b u l a r i o de l s i g l o X X;

s e n o s r e c u er d a c o n f r e c u en c i a l a pr e s e n c i a d e u r a n i o - 2 3 5 , e s - -. .

t r o n c i o - 9 0, y c o b al t o - 6 0 . E n n o t a c i ó n q uí m c a , el n úme r o a t ó m -

e l e me nt o " v " ^ ^ ^

P a r t e i n f e r i o r

i z q u i e r d a d el s í mb o l o d e

e l e me n t o , y el n u me r o d e ma s a e n l a p a r t e s u p er i o r i z q u i e r d a :

U , 9 0

S r >

6 0

Co <

i

92 38 27

y

Ó

n o

S

a b ? e v i a ? u r L

í m

^¡

OS U

¡

a d o S 5 0 0

^P r e s e n t a c i o n e s del e l e me nt

y n o a b r e v i a t u r a s d el n o mb r e c o mú n d el m s mo ( T a b l a 1 . 1 ) .

A u n q u e e l n ú me r o d e ma s a d e u n i s ó t o p o y e l n ú me r o a t ó m c

d e u n e l e me n t o s o n s i e mp r e n ú me r o s e n t e r o s , n o l o e s s ? n e mb a r

g o, e l p e s o a t ó m c o d e u n e l e me n t o .

E 1 p e

o ó m c

un e l e me nt o s e b as a en el p es o p r o me di o de l a s l e s ó

p os e n u n i d a d e s de n e s a _ a t ó m c a ' ur na ) ; el c a r b o n o

12

( s e s p o

a o

S

l a

e

a

U

; S

a

n

n ;

6 1 n Ú C l e 0 ) e s e l p a t r ó n d e

r e f e r e nc i a U? i

¿ d e 1 2 ur na U n ' ' T " "

P

?

S

°

r e l a t i v

° a s i g n a d o e x a c t a me

d e c i ma l e s d p ' l n V n ? d i c i o n a l q ue c o n t r i b u y e a l o s v a l o r e s

d e c i ma l e s d e l o s p e s o s a t o m c o s e s e l h e c h o de q u e e l p e s o i s o t

C

e

(

S

P t

° L o

P

:

r

: r o

e

¡ c a r b o n o

- 1

2

)

n o es e x a c t a me n t e

i

g u^

í

° a

1

"

e r en t es % ¿ t l S l

7 n e

^

t r o n e s t i e n e n

" a s a l i g e r a me n t e d

t e r e n t e s , y e s t a s a s u v e z v a r í a n s eg ún s e h a l l e n a i s l a d o s l o s

p r o t o n e s y n e u t r o n e s o e n c o mb i n a c i ó n d e n t r o d el n ú c l e o E s ^ a

i ¡ s . ; p r • • ,

ssjsss'i'

u

1 " e j e mp l o , en 1 a bo mba a t ó m c a - c o n v i e r t e s o l

me n t e u na f r a c c i ó n p e q u eñ a de l a ma s a t o t a l , e n e n e r g í a .

E l p e s o a t ó m c o de u n e l e me n t o p ue d e c a l c u l a r s e p or l a s

a b un d an c i a s r e l a t i v a s d e l o s i s ó t o p o s d el e l e me n t o e s t o e s i o

p o r c e n t a j e s d e c a d a i s ó t o p o - y l a s ma s a s d e c a d a ó t -

e

' u

da

d e s de t nas a a t ó m c a . A mb o s t i p o s d e d a t o s p u e de n d e t e r m n a r s e

e x p er , me n t a l me n t e c o n u na e x a c t i t u d c o ns i d e r a b l e u s a nd o T é c n c a

d e e s p e c t r o me t r í a d e ma s a s , mé t o d o s i m l a r a l q u e e mp l e ó T h o mp s

pa r a d et e r m n ar l a r e l a c i ó n c a r g a- ma s a e / m d e l ^ e c T r ó n

T h

°

mp S

°

El c á l c u l o pu ed e f o r mu l a r s e a s í :

( 1 0 0% ) X p e s o a t ó m c o = % i s ó t o p o A X p es o i s ó t o p o A

+ % i s ó t o p o B

X p e s o i s ó t o p o B + . .

E J E J ^L O 1

e x p er i me n t a l e s ? ^ ^

a t 6 m Í C

°

d

®

1

°

X Í g e n

°

C

°

n l 0 S s i

S

u i

e n t e s d at o



I sótopo

Abundanci a re l at i va

Ma s a (urna

1 6

0

8

99. 759%

15, 995

17,

0. 037%

16, 991

18o

8

0 , 204 %

17, 991

SOLUCI ON: BASADA EN LA ECUACI ON 1 . 1 .

Peso atóm co =

7 5 9

15, 995 + i L*

0

37 16*991 +

2 0 4

100

Peso atóm co = 15. 999 urna

I só topo del hi drógeno

Nomb r e

1

H

1

\

2

H OH' D

1

h i dr ógeno

deut er i o

100

100

17 , . 991

Composi ci ón nucl ear

n +

3H

1

t r i t i o

n

+

n

z

Elemento

A

I s ó t o p o s o r d e n

d e

i m p o r t a n c i a )

1 Hidrógeno

1,0080

i

2

Í3>

Helio

4,003

4

3 Litio

6,940

7

6

4

Berilio

9,013 9

8

5

Boro

10,82

11

10

6

Carbono

12.010

12

13

7

Nitrógeno

14,008

14

15

S

Oxígeno

16

16

18

17

• Ftím

19 ,00

19

17

W

Neón

20,183

20

22

21

H

Sodio 22,997

23

21

12

Magnesio 24,32

24

25

26

13

Aluminio

26,97

27

14

Silicio 28,09

28

29

30

15

Fósforo

30,974

31

30

16 Azufre

32,066

32

34

33

17

Cloro

35,457 35

37

33

W Argón

39,944

40

36

38

19

Potasio 39,100

39 41 40

20

Caicio

40,08

40

44

42 48

43

46

Escandio

44,96

45

46

^ ^

Titanio

47,90

48

46

47 49

50

5

Vanado

50,95 51

Í4

Cromo 52,01

52

53

50 54

y

Manganeso

54,93 55

54

26 Hierro

55,85

56 54

57 58

tf

Cobalto

58,94 59

28

N»<rad 58,69 58 60

62

(61)

64

29

Cobre

63,542

63 65

(61)

30 Cinc

65,38

64

66

68

67 70

31 i

69,72 69

71

12

Cermeño 72,60 74

72

70

73 76

13 Arsénico 74,91

75

34

helenio

78,96 80 78

76 82 77

74

35 tfearoo

79,916

79

81

36

Criptón

83,80 84 86

82 83

80 78

3?

Rubidio

s

85,48

85

87

3«

Estroncio

87,63 88 86 87

i

m

Jtrio

88,92 89

40

Circonio

91,22 90 92 94 91

96

41

SioUo 92,91

93

42

Mofóla» 95,95 98

96 95

92 94 97 100

43

Tecnecio 98,91

44

Rntenk»

101,7 102

101

104 100 99

96 (98)

45 hodio

»02.91

103

96 (98)

46

Heladio 106,7 104 105

106

108

110

102

47

Plata

107,880 107 109

4« Cadmio

112,41 114 112 n o 111

113 116 106 108

49

Indio 134,76

115 113

»

Estaño 118,70

120 118

116 119

117 124 122 112 114 115

A » Peso atóm co promedi o



z lemento | A

Isótopos (l

51 Antimonio

121,76

121

m

52

Teluro .

127.61

m

Í2$

i 2 S

m

53 Yodo

m

54

Xenón

m j m

m

m

m

55

Cesio

132,91 •

133

56

Bario

137,36 '

138 137

136 135

57

Lantano

138,92 139

58

Cerio

140,13 140

142 136

138

59

Praseodimio

140,92 141

60

Neodimio

144,27 142 144 146

61

Promecio

[145]

62

Samario

150,43 ¡

152 154

147

149

63

Europio

152,0 153 151

64

Gadolinio

156,9 156 158

155 157

65

Terbio

159,2

159

66

Disprosio

162,46

164 162

163 161

67

Holmio

164,94

165

68

Erbio

167,2

166

168

167

170

69

Tulio

169,4

169

70

Iterbio

173,04

174 172 173 176

71

Lutecio

174,99 175

72

Hafnio

178,6 180 178

177

179

73

Tantalio

180,88

181

74

Wolframio

183,92

184 186 182

183

75

Renio

186,31

187

185

76

Osmio

190,2

192

190 189 m

77

Iridio

193,1

193

191

78

Platino

195,23 195 196

194 198

79

Oro

197,2 197

80

Mercurio

200,61 202

200

199

2©i

81

Talio

204,39

205

203

82

Plomo 207,21 208 206

207 204

83

Bismuto 209,00

209

204

84

Polonio

210

85

Astato

f210]

86 Radón Nitón)

222

87

Francio

[223]

¡

88

Radio

226,05

89

Actinio

227

1

90

Torio

232,12

232

91

Protactinio

231

92

Uranio

238,07

238

235 234

93

Neptunio

[237]

239 238

94

Plutonio

[244]

i 239

238

95

Americio

£2431

96

Curio

[248]

i

97

Berkelio [2451

98

Californio

12461

i

99

Einstenio [254]

i

100

Fermio

1255]

101

Mtitfui ìcvio

12561

1 2 4

m m

Pesos at omcos

de

al gunos i sotopos l i geros

1

n

1, 00895

20F*

20, 007

1, 00813

20Ne

19, 99886

2

h

2, 01472

21Ne

20, 99968

3

h

3, 01707

22Ne

21, 99864

3

He

3, 01707

22Na*

22, 0002

S e

4, 00389

23Na

22, 9961

5H

e

5, 0137

24Na*

23, 9974

6

He*

6, 0208

24Mg

23, 9924

6

L i

6, 01686

25Mg

24, 9938

7

L i

7, 01818

26Mg

25, 9898

«Li *

8, 0251

27Mg*

26, 9921

8

Be

8, 00792

2 6 A l *

25, 9929

9

Be

9, 01502

2 7 Al

26,9899

10

Be*

10, 01671

28A1*

27, 9903

10

B

10, 01631

29A1*

28, 9904

n

B

11, 01292

2

7

S i *

26, 9931

1 2

b

12,019

28SÌ

27, 9858

n

c *

11, 01526

29Si

28, 9858

12, 00388

30Si

29,9831

13

c

13, 00761

31Si *

30, 9862

1 3

n *

13,01004

30p*

29, 9832

1 4

n

14, 00750

31p

30, 9843

15

N

15, 00489

32p*

31,9841

16

N*

16,011

32S

31, 9823

15

o *

15, 0078

34S

33, 978

16

o

16

34C1*

33,981

1 7

o

17, 00450

35C1

34, 9803

1 8

o

18,- 00369

37C1

36,9779

1 7

f *

17,0076

38C1*

37,981

18,0056

38A

37, 974

1 9

f

19, 00452

4 0A

39, 97550



1

PREGUNTAS Y PROBLEMAS

^ T t f í ^ t r t i s ?

1 d e r a y

°

S

A d i e o s . Me n

en

C a b

°

ex

P

e

í

i r a

e n t o s c o n d i f e r e n t e s t i p os de qa s

s ul t a do s ° F u n d a d

3

,

C a t 5 d l C O S

'

¿ S S

°

b t e n

<ä r a n l o s î s mo s ê

su i ca a o s ? Fu n da me n t e su r e sp u es t a . -

u n

t r a b a j o s o br e l a s c o n s ec u en c i a s qu e d er i v a r o n

£ k

0

o r f a

P

I S i c a

t 0

L

d

L ^ ?

S

°

n

* ^ ^ — e s p ^ c ^ T -

R ep re se n t e gr á f i ca me n t e a l a p a ra t o u sa d o p or R ut h e r f o rd e n

s u s e x pe r i me nt o s . ¿ S e o bt e n d r í a n l o s m s mo s r e s u l t a d o s s i "

s u s t i t u y é s e mo s l a pl a c a de or o p or o t r a de un me t a l d i e r e n

d e

m

R ut L r ? n ^°

r í a d e D a l t

°

n C O n 6 1 m o d e l

° a t ó m c o -

d e R ut h er f o r d y s e ña l a s us d i f e r e n c i a s .

De s c r í b an s e b r e v e me nt e l a s d i f e r e n c i a s e s en c i a l e s en t r e l o s

mo d e l o s at o m co s d e Da l t o n , T h omp so n , R ut h e r f o rd y a c t u a l ?

Ex p l i q ú ese p o r qu e e l e x p e r i me n t o d e R ut h e r f o rd o b l i g o a re

ch a za r e l mo d e l o a t ó m co d e T ho mp so n .

9

~

¿ Có mo d e mo s t r a r e x p e r i me n t a l me n t e l a d i f e re n c i a e nt r e l a s

r a d i a c i o n es a l f a , b e t a y g a mma ?

S

"

í a f í l f a D a r / t f ^

1 3 ? ¿

'

C 6 m

°

S e P U e d e n

P r o d uc i r pa r t í c u-

í a s a n a p ar a s u o b s er v a c i ó n ?

c i ó n

r

r

e

f â c í o f

1 t h e r f 0 r d S U

^ d e s i n t e g r a —

s H f L f o L

C O n C l U S Í O n e S

/

U n d a me n t a l e s

p u ^ e n d ed uc i r -

se d e l a s ob se r v a c i o n e s e f e c t u a da s co n l o s ex p e r i me n t o s d e

d es i n t e g r a c i ó n d e R ut h er f o r d . p e n me n t o s d e-



1 2. - ¿ Qu é o b se rv a c i ó n e f e c t u a da d ur a n t e l o s e xp e r i me n t o s d e de -

s i n t e g r a c i ó n d e R ut h e r f o rd e r a co nse cu e n t e co n e l mo d e l o a -

t ó m co d e T h o mp so n ? ¿ Cu á l d e e l l a s n o co nco r d a ba co n e l -

model o de Thompson ? ¿ Por qué ?

13' . - ¿ Cu ál e s l a d i f e re n c i a e n t r e el n ú me ro a t ó m co y e l n úme ro

de mas a de un át omo ?

1 4. - S i u n á t o mo e l é c t r i ca me n t e n e u t r o t i e n e u n n ú me ro a t ó m co -

d e 10 , ¿ Cu á l d e l o s s i g u i e n t e s e n u nc i a d o s re sp e c t o a e se á

t o mo e s c i e r t o ? Ex p l i q u e br e v e me n t e .

a ) T i e ne 1 0 ne ut r o n e s .

b ) Ti e ne 10 e l e c t r o n es a l r e d e do r d el n úc l e o .

c ) H ay 1 0 p ro t o n e s e n e l n ú c l e o .

d ) Su masa a t óm ca es 10 .

e ) Su masa a t óm ca es 20 .

1 5. - ¿ En q ué d i f i e re n e n t r e s í l o s i só t o p os d e u n e l e me n t o ? ¿ En

qué se ase mej an ?

1 6. - ¿ En qu é d i f i e r e n e l e s p e c t r o de em s i ó n d el á t o mo de h i d r ó

g e no y l o s d e o t r o s á t o mo s d el e sp e c t r o e m t i e n do po r u n f j l

l amento i ncandescent e de Tungst eno ?

1 7. - T r a ce u n d i a g ra ma se n c i l l o qu e r e p re se n t e u na o nd a co n d i -

v e r s a s c r e sp a s y se no s . I Nd i q ue c l a ra me n t e l o q ue se e n t i e n

d e p or ( a ) l o ng i t u d de on da , ( B ) f r e c ue nc i a y ( c ) v e l o c i d ad

d e l a ' o nd a.

18. - A menudo se a f i r ma que e l espect r o de em si ón de un e l emen-

t o e s e qu i v a l e nt e a s us h ue l l a s d i g i t a l e s

¿ P u e d e e x -

p l i ca r e l f u n da me n t o de e s t a a f i r ma c i ó n , d e sd e e l p u nt o de -

v i s t a l a e s t r u c t u r a e l e t r ó ni c a de l o s á t o mo s ?

1 9. - ¿ En q u é a sp e c t o s f a l l ó el mo d el o at ó m co de Bo h r ?

2 0. - ¿ Co mo su p uso Boh r l a n a t u r a l e za d e l o s e l e c t r o n es a l de sa -

r r o l l a r s u mo de l o ?

2 1. - ¿ Cu ál e s e l nú me r o c u án t i c o p r i n c i p al d e c u al q ui e r át o -

mo en r e l ac i ón con el mode l o de l á t omo de h i d r ógeno de Bohr ?

2 2. - ¿ Qu é f o r ma c a r a c t e r í s t i c a a d o pt a n t o d o s l o s o r b i t a l e s ^

ouinVuo : ^ : : ; : , r

b i t a l e s s o n p o s i b i e s p a r a c a d a

2 3 . - ¿ C uá l e s el n ú me r o má x i mo de o r b i t a l e s p po s i b l e s pa r a

? a r e s

m

r ° ,

C U

v

n t Í C

° /

r Í n C

:

P a l ?

°

Í b U j e t r e S e

J '

es

P e r p e n di c

b í e s

D A R A

nn s f i / r ^

l a s

.

f o r m a s

¿ e l o s o r b i t a l e s p o si

Di e s p a r a u n s ó l o n ú me r o c u á nt i c o p r i n c i p a l ?

2 4

' ~ m^ r f

1 e

l

n Ú m e r

°

m á x i m o

P o s i b l e d e o r b i t a l e s pa r a un n

y T h a b f ? a ?

C

°

p r i n c i p a l d e 4 ?

¿ Cu án t os o r b i t a l e s , , ™ d.

2 5. - De s a r r o l l e l a c o n f i g ur a c i ó n el e c t r ó n i c a d e a c u er d o al mo

l o a t o m c o de B o hr , d e l o s s i g u i e n t e s e l e me n t o s : p o t a s T o

y o do , o x í g e no c a l c i o , al u m n i o , c l o r o , ar s é n i c o , n eó n

ma g n e s i o , a z u f r e y x e n ó n. '

n e o n

'

2 6

" ^o - c u á n t i c o .

e S t r U C t U r a a t 0 m Í C a d e a C U e r d

°

9 1 m o d e I

°

m e c á

" i

2 ?

" ma r i n é T v ^ f n

p r Í

?

C Í

P

a l

^ ¿ q u é v a l o r e s

£

'

m

y

S ?

¿ C uá nt o s el e c t r o n es p od r á n e x i s t i r en é

2 8. - De s a r r o l l e l a c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó n i c a po r s ub ni v e l e s d

l o s ' e l e me n t o s me n c i o n a d o s e n l a p r e g u n t a 2 5, y c o mp a r e

r e s u l t a d o s , me n c i o n a nd o l a s d i f e r e n c i a s e n c e n t r a d as

2 9. - De s a r r o l l e l a c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó n i c a p or s u b ni v e l e s

p l e a n do l a r e g l a d e H un d ( e l e c t r o n e s a p a r e a d o s ) ? de l o ¡

g ui e n t e s e l e me n t o s : '

o s s

F l u or , s o di o , n eó n, o x í g en o, n i t r ó g en o, c a r b ón , f ó s f o r o .

3 0. - De s a r r o l l e l a c o nf i g ur a c i ó n e l e c t r ó n i c a po r s ub ni v e l e s e

p l e a nd o l a r e g l a de Hu n d, i n di q ue el e s t a d o b a s a y p o r

C a ? b o n o °

S

™

d

°

S e X C Í t

?

d O S d e 1 0 8 s

^ S

u

1

e n

t

e s

e l e me n t o s :

c a r b o n o , c r o mo , z i n c , c l o r o , s o di o .

3 1. - De s a r r o l l e l a c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó n i c a po r s u b ni v e l e s de

l o s s i g ui e n t e s e l e me n t o s : v c i e s

Q

e

a n U m ;

n

? o '

a S Í

° '

a l U mÍ n Í

° '

f Í e r r o

'

c r o m o

' P l o mo , a r s é n i c o ,



3 2 . - C a l c u l e e l p e s o a t ó m c o p r o me d i o de l o s s i g u i e n t e s e 1 eme n

t o s :

I s ó t o p o s P e s o d el I s ó t o p o % de a b un da n c i a

C1

35

7 5 . 5 3

C1

37

24 . 47

F e

54

5 . 8 2

Fe

56

9 1 . 6 6

Fe

57

2 . 1 9

Fe

58

0 . 3 3

N e

20

9 0 . 9 2

Ne

21

0 . 2 5

N e

22

8 . 8 2 0

a u t o e v a l u a c i o n

1 . - ¿ C uá l e s s o n l o s p o s t u l a d o s de l a T e o r í a A t ó m c a d e Da l t o n

2

' " ^

h

'

1

®

V a m o s a c a b 0

e x p e r i me n t o s c o n d i f e r e n t e s g a s e s e n e

t u b o d e r a y o s c a t ó d i c o s , ¿ s e o b t e n d r í a n l o s m s mo s r e s u l t

d o s ? F u n d a me n t e s u r e s p u e s t a .

3

" bo r ^ y o s ' c ^ o : ?

1 I e g a r 0 n C O n 6 1

- P — t o d e . t u-

4 . - ¿ Q ué r e s u l t a d o s s e o b t u v i e r o n d e l o s e x p er i me n t o s d e Mi l i

5 . - ¿ Qu é e s el n ü c l e o a t ó m c o ? ¿ C ó mo s e l l e g ó a e s t e c o n c e p t o

6 . - ¿ C u a l e s s o n l o s p o s t u l a d o s de l mo d e l o a t ó m c o de Ru t h e r f o

b i l i d a d e r ? a )

Í a

? h >

d

V r

q

^

S

S

u e n

. e nt r e l a s p os i

r « « n í ? i '

( c ) y ( d ) l a

1

u e

c o mp l e t e c o n ma y o r p r

6 1

a n u n c i a d o . S ó l o h a y u na r e s p u e s t a p a r a c a d a un

A ) Ru t h e r f o r d l l e vó a c a b o ex p e r i me n t o s e n l o s qu e s e di r i

í ám na S ^ ?

n Ü C l 6

°

S

^ ' * ° — - » ' ' » c o n t r l ' "

? ^

e

. I

6

f

?

U e

, '

a

i

S m ¡ n a ( a ) d e s v

^ b a f u e r t e me n t e l a ma y o r í a

¿ e l as na r t c , n

a

:

r i S Í d a S C

°

n £ r a e

"

a

'

( b )

d e s v i a b a mu y ¿ o c a

d e l a s p a r t í c u l a s , y e s t a s p o c a s en u n á n g u l o mu y pe qu ef t o

( c ) d e s v i a b a a ma y o r í a de l a s p a r t í c u l a s , p e r o e n u n S n eú

d 6 S V Í a b a

^

P

°

C a S

p "

r

° en un

B ) A p ar t i r d e l o s r e s u l t a d os d e A ) , R u t h er f o r d - ™n r l „ » s

q ue ( a ) l o s e l e c t r o n e s s o n p a r t í c u l a s d e g r a n m¿ s a ( ¿ M a

p a r t e s c a r g a d a s p o s i t i v a me n t e de l o s á t o mo s s o n e x í r e ma d a m

t e P e qu e ña s y p e s a d a s , ( c ) l a s p a r t e s c a r g a d a s po s U v a me n

U z H ? T h T

m U e V

? "

C

°

n U n a v e

'

o c

' d a d c e r c a n a a a d e

g ¡ . ' a" l

d

ñ c ? r

< t a ma f l 0 ) d e

'

e l e C t r 6 n a

P

r o x

¡madame nt e

8

" a t ó m c o ' d e B oh r ? "

n

'

V e l e S e n e r g I

'

a C U e r d

°

a l



1 0. - E x p l i q u e e l c o n c e p t o de á t o mo ex c i t a d o de a c u e r d o al mo d e l o

d e B o h r .

1 1. - ¿ Q ué e s u n c u á n t u m d e e n e r g í a ?

1 2. - Co n s i d e r a r d o s á t o mo s de h i d r ó g e no . . .

E l e l e c t r ó n de l p r i me r o e s t á en l a ó r b i t a de B o hr n =4 , y el

e l e c t r ó n de l s e g u n d o e s t á e n l a ó r b i t a de B o h r n=l.

( a ) ¿ Qu é á t o mo t i e n e l a c o n f i g u r a c i ó n el e c t r ó n i c a de l e s t a d o

b a s a l o f u n d a me n t a 1 ?

( b ) ¿ E n q u é á t o mo s e mu e v e má s r á p i d a me n t e el e l e c t r ó n ?

( c ) ¿ Q ué ó r b i t a t i e ne ma y o r r a d i o ?

( d ) ¿ Qu é e l e c t r ó n t i e n e l a ma y o r e n er g í a p o t e n c i a l ?

( e ) ¿ Q ué á t o mo s e e n c u e n t r a e x c i t a d o ?



"

i n t r o d u c c i o n .

P a r a l e l a me n t e el p r o g r e s o d e l o s c o n o c i m e n t o s e n el c

d e l a qu í m c a y al d e s c u b r i m e n t o d e n u ev o s el e me n t o s s e r e a

r o n n u me r o s a s t e n t a t i v a s p a r a o r d e n a r e n g r u p o s l o s e l e me n t o

c o n c o mp o r t a m e n t o q u í m c o a n á l o g o . E n 1 8 29 J . W. Do b e r e i me

mo s t r ó q ue e x i s t í a n t r í a d as de e l e me n t o s c o n d i f e r e n t e s p e s o

a t ó m c o s ( en a q ue l l a ép o c a l a d e t e r m n a c i ó n de p es o s a t ó m c

mo l e c u l a r e s er a ba s t a n t e d i f í c i l ) q ue mo s t r a b a n gr a n de s a n

g í a s . A p a r t i r de 1 86 0, c o n el d e s c u b r i m e n t o . d e n u ev o s m

d o s pa r a l a me d i c i ó n d e p e s os a t ó m c o s , l a s t e n t a t i v a s s e mu

p1 i c a r ó n .

E n 1 8 62 A . E . B . De C h a n c o u r t o i s d i s p u s o l o s e l e me n t o s

u na h él i c e c i l i n d r i c a , d e ma n e r a q u e l o s qu e t e ní a n s e me j a n z

e n s u c o mp o r t a m e n t o q u e d a ba n s u p e r p u e s t o s . E n 1 8 64 J . A . R .

l a n ds s u bd i v i d i . ó l o s e l e me n t o s e n g r u p o s d e s i e t e ( c a d a s e r i

s i e t e e l e me n t o s e r a s e g ui d a p or o t r a s e me j a n t e ) . F i n a l me n t e

1 86 9 el r u s o D. Me n d e l e e v l l e gó a l a s i s t e ma t i z a c i ó n d e n o m n

e n l a a c t u a l i d a d s i s t e ma p e r i ó d i c o de l o s e l e me n t o s .

Me h d e l e e v e x p u s o s u l e y d e l a p e r i o d i c i d a d c o mo p u nt o

p ar t i d a p ar a l a c o n s t r u c c i ó n de l a t a bl a p er i ó d i c a .

S i p e n e t r a mo s má s p r o f u n d a me n t e en l a e s t r u c t u r a d e l á

e n c o n t r a mo s n u e v a s p r u e b a s q u e n o s a y u d a n a e x p l i c a r l a L e y

r i ó d i c a l o s nu e vo s pr o g r e s o s i mp o r t a n t e s q ue s e r e a l i z a r o n p

r i o r me n t e f u e r o n c o n s e c u e nc i a de l d e s c u b r i m e n t o de q ue l a t

r í a at ó m c a de Da l t o n n ec e s i t a b a s er mo d i f i c a d a , y q ue l a s p

p i e d a de s q uí m c a s d e l o s e l e me n t o s e s t a b a n d e t e r m n a d as p o r

d i s t r i b u c i ó n en el i n t e r i o r d e l o s á t o mo s de p a r t í c u l a s d e d

s i o n es t o d a v í a má s p eq u e ña s , l o s el e c t r o n e s .



l

..t+t

1

o b j e t i v o s »

O B J E T I V O G E NE R A L

Al t é r m n o d e l a u n i d a d , el a l u mn o :

U t i l i z a r á l a t a b l a p e r i ó d i c a c o mo f u e nt e de i n f o r ma c i ó n

l a s p r o p i e d a de s p er i ó d i c a s d e l o s el e me n t o s .

OB J E T I V OS E S P E C I F I C OS

E l a l u mn o :

4. 1. De s t a c a r á l a i mp or t a nc i a del d e s ar r o l l o hi s t ó r i c o en l a

s i f i c a c i ó n d e l o s e l e me nt o s . '

4. 2 . En un c i a r á l a l e y pe r i ó d i c a .

v

4. 3 . De f i n i r á el c o n c ep t o de p e r i o d i c i d a d.

4. 4 . De s c r i b i r á l a t a bl a pe r i ó d i c a c o n t e mp o r á n ea .

4. 5 . Re l a c i o n ar á l a c o n f i g u r a c i ó n el e c t r ó n i c a d e l o s e l e me nt o

c o n s u u b i c a c i ó n e n l a t a b l a p e r i ó d i c a .

4. 6 . Re l a c i o n ar á l a s c on f i g u r a c i o n es e l e c t r ó n i c a s d e l o s e l e m

t o s c o n s u s p r o p i e d a de s q u í m c a s .

4. 7 . Di f e r e n c i a r á e n t r e e l e me n t o s me t á l i c o s y n o me t á l i c o s d e

a c u e r d o a l o s e l e c t r o n e s de va l e n c i a .

4. 8 . De f i n i r á l o s c o n c e p t o s d e :

E l e c t r o n eg a t i v i d a d.



P ot e n c i a l de I o n i z a c i ó n.

Ra di o A t ó m c o .

A f i n i d a d e l e c t r ó ni c a .

V ol u me n a t ó m c o .

4 . 9. De f i n i r á el c o n c e p t o d e n ú me r o d e o x i d a c i ó n .

4 . 1 0 . De d u c i r á el n ú me r o de o x i d a c i ó n de u n e l e me n t o c o n f o r me a

s u u bi c a c i ó n e n l a t a bl a p er i ó d i c a .

4 . 1 1 . Ap l i c a r á l as r e gl a s ut i l i z a d a s pa r a as i g na r el n úme r o de

o x i d a c i ó n de u n e l e me n t o .

1.-EL DESCUBRIMIENTO DE LA PERIODICIDAD

Du ran t e l o s p r ime ro s ve i n t i c i n co año s de l s i g l o X I X s e de s cu br i e ro n

nuevos e leme ntos. A medida que e l número de e lementos cono cido s aumen ta

re su l t a r o n e v i den t e s l a s s eme janza s f í s i ca s y qu ím i ca s en t re a l guno s de

e l l o s . L o s qu ím i co s bu s ca ro n a l gún p r i n c i p i o na t u ra l que s i r v i e r a pa ra a

pa r l o s e l emen t o s s i m i l a r e s . Do be re imer de s c ubr i ó en 1817 que en mucho s

sos se pueden agrupar e lem entos semejan tes en te mo s de peso atómico ere

ciente; e l e lemento de la mitad t iene un peso atómico que es e l promedio

tre e l más pesado y e l más l iv iano ( tabla 1) .

C i en año s de spué s , en 1913 , U . G. J . M o se le y de s cubr i ó e l p r i n c i p i o q

gu í a l a c l a s i f i ca c i ó n mo de rna : l a s p ro p i edade s de l o s e l emen to s so n f unc

ne s pe r i ó d i c a s de s u s número s a t ó m i co s . E l de s cubr im ien t o de e s t a

peri odi

o l e y p e r i ó d i c a , n e c e s i t ó d o s a c o n te c i m i e n t o s a n t e r i o r e s :

1 ) E l e s t ab le c im ien t o co n s c i en t e y d i gno de co n f i a nza de una s e r i e

pe so s a t ó m i co s .

2) La formulación del concepto de átomo nuclear con un número def

do de prot ones en e l núcle o, ig ual a l número de e le ctr one s que

ran a s u a l r eded o r .



Lo s p r imero s i n tento s no ta b les de c l a s i f i c a c ió n de los e l e m e n -

to s

se

h i c i e r on después

de la

C o n f e r e n c i a

de

Ka r l suhe ( 1 8 6 0 ) , donde

-

e l qu ímic o i t a l i a no S ta n i s la o Ca nn i z a r o c onvenc ió a muchos de los pre

s e n t e s

de la

v a l i d e z

de la

h i p ó t e s i s

de

Avogadro

( las

m o l é c u l a s

de -

los gases comunes son b i a tómic a s ). El desa c uerdo a c er c a de los pesos

a tómic o s

del

o x í g e n o ,

el

c a rbono ,

el

h id r ógeno

y

o t r o s e lemento s desa

pa rec ió , ha c iéndo se po s ib le una c l a s i f i c a c i ó n s i g n i f i c a t i v a de los e-

lementos basada

en sus

pesos atómicos. Como veremos,

el

orden aseen

-

dente de los elementos de acuerdo con sus peso s a tómic o s es c a s i i d én

t i c o

al

orden según

lo s

número s a tómic o s ,

y la

c l a s i f i c a c i ó n b a sa da

-

en lo s uno s c a s i equ i va le a la c l a s i f i c a c i ó n b a sa da en los o t r o s»

TABLA

1

TERMOS

DE

DOBEREINER

L i t i o 7

Sod io 23

P o t a s i o

39

Promedio 23

C a l c i o 40

E s t r o n c i o 88

B a r i o 137

Promedio

89

C l o r o 35

Bromo 80

Yodo 129

Promedio

82

Azuf r e 32

Se l en i o 79

T e l u r i o 128

Promedio

80

F I G U R A

Tabla

de

Mendeleev p ara representar

las regularidades periódicas

de los e

lementos químicos.

1

O

EL

T

5 o

1 TÓ

F

=

5

C

=

5

N

=

5

C

=

6

R

u

=

1

R

=

1

P

=

1

A

=

1

O

=

1

I

r

=

1

P

=

1

A

=

1

V

R R

O-

II

U .

O

F- . .

1/5 CO

CM 1 1

CO

,| ~

II ^ u O II

_

^ CQ O _

ü

» T

S i

I I

£

o

a- . «

í s o

Ü

«S 05

o

1—

1

II

O

SS

S S I I

II

II ;

w

53 c3 « l S §

• l

H

•> T

U S

1 T*

V

R

<

R

O

II

z

LO <N 1 CO

eo R- CM 1 O

II

II 7

V

~ 4? 3t I g ¿

7 II *> II

W

¿ S . í i

o

I s s

es

i—

II

V

8 • £ 2 i S

11

11

7 2 o ?

. _ 11 RF CO II 2

1

g <=7 7

I i

w

l • * i

P n ¡¿ s f

o

a. «

5 9

O

1

cc

r—1

II

ca

5- s 3 1 s

N

II „ co co

M

I' | S 1 2 £ »

< J II ~ || || H

1 i ? 9 w .

R

B

=

9

4

TF LO <M 1 O

CM

SO _ 1 G

II II ~

N

O C . » , 1 1

II 11

u

II

33

w U C3

CJ

CQ 1 |

j

R

O

II

35

r—

II

J

7

§ I T §

11 II -

1 w

«

&

l A

11

8 I

i, - " < 11 <

X C 1 1

'•O

•

'-r>

—> CM CO - » S >

L O O R— cc OS 0 —« CM

RH r—i t



En 1868 e l químico i ng lé s J .A .R. Nev/lancfs leyó an te lo s miem —

bró s de l a Rea l S o c i edad Qu ím i ca de L o ndre s un t raba j o t i t u l a do " L a -

L ey de l a s o c t ava s y l a s c au sa s de re l a c i o n e s numér i ca s en t re l o s pe -

sos atómico s. Presen tando una tab la en la cual hab ía ordenado lo s e le

mentos según su peso atómico, intentó demostrar que cada ocho e lemen-

t o s d e l a s e r i e r e p e t í a n c i e r t a s p r o p i e d a d e s f í s i c a s s i m i l a r e s . D e s a -

f o r t unadament e , en t o nce s f a l t aban mucho s e lemen t o s po r de s cubr i r , po r

l o cua l l a L ey de l a s Oc t ava s no f ue s u f i c i en t emen t e vá l i d a . L a s i —

deas deNew lands . pa rec i e ro n absu r da s a mucho s de s u s co l e ga s , qu i ene s

l o r i d i cu l i z a r o n y l o de san imaro n de co n t i nua r s u t rab a j o . E s t a i n j u s_

t i c i a f ue repa rada 19 años de spué s , cuando l a Rea l S o c i edad l e o t o rgó

l a meda l l a Davy , c i n co año s de spué s de habe r co nced i do aná lo ga d i s t i n

c i ó n a M ende leev y M eye r , co n s i d e rado s como de sc ubr i d o re s de l a L ey -

P e r i ó d i c a .

D im i t r i I v ano v i ch M ende l l e v ( ru so ) y J u l i u s L o t ha r M eye r ( a l e -

man) de s c ubr i e ro n , i ndepend i en t ement e , que l o s e l emen t o s pueden s i s -

temat izarse a base de su peso atómico. Cuando se ordenan según dicho

pe so , l a s p ro p i edade s q u ím i ca s y f í s i c a s s e rep i t en en f o rma regu la r

o pe r i ó d i ca . L a f i gu ra 1 mue s t ra l a t ab la de M ende leev que repre se n -

t a l a s re g u la r i dad e s pe r i ó d i ca s de l o s e l emen to s qu ím i c o s .

Mendeleev no ordenó ciegamente l os e lem entos según e l peso ató

m i co : S e gu i ó po r o t ro p r i n c i p i o muy impo r t an t e . I n s i s t i ó en que s ó -

l o l o s e l emen t o s co n p ro p i edade s qu ím i ca s y f í s i ca s s eme j an t e s po —

dia n ser miembros de un mismo grupo o fa mi l ia , A s i , como el ars éni co

se pa rec í a a l f ó s f o ro , l o co lo có en e l g rupo V y de j ó e spac i o s « i o s m lo s

g rupo s I I I y I V , s upo n i endo co r re c t ament e que hab í a dos e l emen t o s no

de sc ub i e r t o s en l a s e r i e 5 ( v e r f i g . 1 ) No s o l o p r o no s t i có l o s p e -

s o s a t ó m i co s de e s t o s e l emen t o s aún no de s cub i e r t o s , s i no s u s p ro p i e

dade s qu ím i ca s y f í s i ca s . L a Tab la 2 mue s t ra l a p r ec i s i ó n de s u s p ro

nó s t i co s pa ra l o s e l emen t o s ho y c o n o c i d o s como gal io y germanio.

L a s p red i c c i o ne s de M ende leev s e ba sa ro n en tendenc i a s de l a s

s e r i e s o pe r i o do s ( f i l a s ho r i zo n t a le s ) y g rupo s ( co lumnas ve r t i c a

le s ) de su t ab l a . H o y hacemo s p ro nó s t i co s y co n j e t u ra s de i gua l ma -

ne ra . C omo M ende leev i n s i s t í a en que s ó l o l o s e l emen t o s s im i l a re s po

i" ' TAB C C ' ".2 .«vv»nuamus rirr mpii jqj

Ekaaluminio* (galio)

Pronosticada Descubierta

Propiedad ¡

87¡ /ö75

Peso a tómico

Densidad, g /ml

Valencia o número

de ox idación

Calor específ ico , ca l /g

Punto de fusión,

°C

Fórmula del óx ido

Fórmula del c loruro

Densidad del óx ido

g / m l

Punto de ebull ic ión

del c loruro , °C

68 69,9

5,9 5,93

3 3

0,091 0,089

Bajo 30,]

E a

2

0

3

G a , 0

;1

E a C l

3

CaC ..,

Ekasilicio (germanio )

Pronosticada Descubierta

1X71 I88í>.

72

5,5

4

0 ,073

EsO,.

E sC i ,

4,7

KM)

72,33

5 ,47

4

0 ,077

< k)

2

Oed,

4 ,703

86

Eka-,

del sánscrito

uno,

¡ñgitffica "anterior."

d í an s e r m iembro s de l m i smo g rupo , no s ó l o l l e gó a l a co nc lu s i ó n de

que a l guno s e lemen t o s aún no hab í an s i do de s c ub i e r t o s s i no que s e - -

v i o o b l i gado a hace r c i e r t a s t ra spo s i c i o ne s . en e l o rden . As f aunque

el te lu ri o , ( Te ) , teni a un peso atómico mayor que e l yod o, ( I ) ,

co l o có e l t e l u r i o an t e s de l yo do . Pa ra é l e ra o bv i o que e l t e l u r i o

e s s i nH la r a l a zu f re y e l s e l en i o y que e l yo do e s s im i l a r a l c l o r o

y a l b ro mo en cuan t o a s u s p ro p i ed ade s f í s i c a s y qu ím i c a s .

M e n de l ee v u t i l i z ó s u p r i n c i p i o de p e r i o d i c i d a d p a r a c o r r e g i r -

mucho s e r ro re s de j u i c i o hecho s en l a i n t e rp re t a c i ó n de da t o s . U n e -

j emp lo no t ab le e s e l i n d i o , ( I n ) , a l cual l o s qu ím i co s hab í an a t n

bu i do un pe so a t ó m i co de 76 . 6 . E n l a c l a s i f i c ac i ó n de M ende leev e s t o

l o habr í a s i t u ado en t r e e l a r s én i co y e l s e l en i o , pe ro no po d í a ha -

ber esp aci o vacio e ntre e stos dos e le men tos, que son miembros de gru

pos ady ace ntes . Mendeleev demostró que la s propied ades del ind io son



semejante s a las del a lum ini o y e l ta l i o e intermed ia en tre e l cadmio

y e l estaño. L legó a la conclus ión de que e l indio t iene que ser miem

biro del grup o I I I y adujo pruebas de la val i de z de su conc lus ión me -

d i an t e l a ap l i ca c i ó n de l a L ey de Du lo ng y Pe t i t . E s t a l e y emp í r i ca a_

f i rma que

oZ producto dzZ p<¿¿0 atómico y <¿JL calofi <¿¿>pe.c¿ú¿co apKo-

xmodmawtt Igual a

6 . 2 . M i d i ó e l ca l o r e sp ec i f i co de l i nd i o , o b t e - -

n iend o 0.055 cal /g , y ca lcu ló e l peso atómico del ind io como 113 ( e l

v a l o r ac t ua lmen t e acept ado e s 114 . 82 ) :

L ey de Du lo ng y Pe t i t :

P e so á t om o -g r a mo X c a l o r e s p e c i f i c o ^ 6 . 2

E l ca l o r e s pe c i f i co * med i do pa ra e l i nd i o e s 0 . 55 ca l / g ; po r —

c o n s i g u i e n t e

Peso átomo-gramo _ 6.2

=

" 0.055

L a p r ec i s i ó n de l a s p re d i cc i o ne s de M ende leev l l amó Ta a t en c i ó n/

y e l po de r de l a c l a s i f i c ac i ó n pe r i ó d i ca de l o s e l emen t o s quedó b i en

e s t a b l e c i d o .

M eyer * , qu i en de s cubr i ó i ndepend i en t ement e l a L ey Pe r i ó d i ca , de -

mo s t ró co n mayor c l a r i d ad e l p r i n c i p i o de pe r i o d i c i dad t ra zando una -

g rá f i ca de l v o lumen a t ó m i co de l o s e l emen t o s en f unc i ó n de s u s pe so s

atómicos ( F ig. 2 ) .

2 E L N U M E R O A T O M I C O Y L A M O D E R N A L E Y P E R I O D I C A .

De spué s de o rdena r l o s e l emen t o s en l a t ab la pe r i ó d i ca , e ra nat u_

ral dar a cada uno un número que ind ica ra únicamente su po s ic ión -

en la se ri e, basada en e l. peso atómico crec iente . . No se concedió n in- *

gun s i gn i f i c ad o f í s i c o a l co ncept o de número a t ó m i co cuando co menzó a

* C a lo r e spec i f i c o e s e l ca l o r ne ce sa r i o pa ra e le va r 1°C . l a t empe ra -

tura de 1

g

de l a s u s t a n c i a .

F I G U R A 2

El volumen atómico en función de l peso atómico. (Según J. L. Meyer, 1870)

Volumen atómico

u t i l i z a r s e ; p e r o c u a nd o R u t h e r f o r d p r o p u s o e l á t o m o s s i s t e m a s o l a r -

co n

u n

núc leo d im inu t o , e s t imó que l a ca rga de l núc leo s e ap ro x imaba

a la mitad del peso atóm ico:

Carga del n úcl eo - Z - 1/2 ( peso atóm ico )

\

Para muchos e lementos la mitad del peso atómico es igual a l nú

mero atom,c o; por ejemp lo, e l peso atómico del he l io es 4 y ocupa e7

segundo luga r de la ta bla ; e l peso atómico del carbon o es 12 y es e l

sexto de la ta bl a; e l del o xíg eno es 16 y es e l octa vo; e l del azu -

f e e s 32 y e s e l d i e c i s e i s a vo . E n e l s e gundo y t e rce r pe r í o do s , s i -

gue t en i endo v i genc i a l a re g l a , de mane ra que l a e cuac i ó n puede am -

p n a r s e .

Carga nucl ear - Z - 1/2 ( peso atómico ) = numero aton ico

Rutherford dedujo que la carga nuclear es igual a l número atómico y

que ademas

9

l a magn i tud de l a ca rga nuc le a r e s a l gú n mú l t i p l o en t e -

ro de l a ca rga e le c t ró n i ca

e

.

2 « c a r g a n u c l e a r = - * f e r t í at ó m ic o =



FIG 3

Esquema del aparato de Moseley:

Rejil la d e d ifracció n

. P laca fo to g ráfica

Ran u ra

I 1 c

Ray o s X

Blan co metálico emp lead o co mo án o d o

Haz d e electro n es

La ver i f i cac ión de

es ta h i pótes i s se do

con el t r abaj o de Mose

l ey sobre el análi s is

de l os r ayos X produci

dos cuando l os rayos,

cat ódi cos chocan contra

un met al como blanco.

Cuando se hace esto,. .

l os met al es em ten un

espect ro de rayos X; .

suel e haber

do s raya s b r i l l a n t e s en e l e spec t ro de rayo s X . La f i gu ra 3 mues tra

ir

diagrama del aparato empleado por Moseley, y la. - f igura 4 presenta

p e c t r o c a r a c t e r í s t i c o d e r a y o s X p r o d u c id o

po r un b l anco met á l i co .

Los rayos X se generan cuando e l rayo

ca t ó d i c o cho ca co n t ra un e le c t ró n de l a

pa K y expul sa e l e lec tró n del átomo '. E l -

v ac í o de l a capa K e s l l e nado po r e l e c t r o -

ne s de n i ve le s s up e r i o r e s de ene rg í a que -

caen a la capa K. E sto produce la em is ión

de una rad i ac i ó n X ( f i g u ra 5 ) .

F I G U R A 5

ec nismo

de producción de rayos X por bombardeo de rayos catódicos

F I G U R A 4

Espectro típico de rayos X.

Intcssdad t

L o e g i t u d d e o n d i -

(a)El rayo catódico expulsa (b) La expulsión deja un

un electrón de la capa K vacío en la capa K.

(c )

Un rayo X es emitido

cuando un electrón de u-

na órbita superior cae en

la capa K.

La ene rgía de un eTectrÓn en un átomo depende de la carg a nu -

c l ea r Z , I de n t i f i ca da po r Ru t he r f o rd co n e l número a t ó m i co . A l aumen

t a r l a ca rga nuc lea r» aument a a f ue rza que re t i e ne a l e l e c t ró n Po r "

co n s i gu i e n t e , l a ene rg í a y l a f re cu enc i a de l o s rayo s X em i t i do s po r

blanc os metál icos depen derán del número atómic o del e lemento del bla n

co . M o se le y enco n t ró que l a f re cuenc i a y l a ene rg í a de l a s l í nea s b rT

l ia nte s del esp ectr o de ray os X aumentan en forma regul ar a medida - 7

que aumenta e l número atómico . Como lo muestra la F lg. 6, una gr áf ica

de l o s número s a t ó m i co s en f unc i ó n de l a s ra í ce s cuadradas de l a s f re

cuenc i a s de cu

a l

q u i e r

a

de l a s ra ya s e s l i nea l pa ra t o do s l o s 38 e le 7

«en t o s me t á l i co s que i n ve s t i g ó M o se le y . De spués de l a pub l i cac i ó n -

e l t raba j o de M o se le y , en 1913 , re su l t ó o b v i o que l a s p ro p i edade s de

lo s e l emen t o s s o n f unc i o ne s pe r i ó d i ca s de s u s número s a t ó m i co s .

E l o rden de los e lementos de acuerdo con su número atómico es -

ca s i i dén t i co a l o rden de acue rdo co n el pe so a t ó m i co , pe ro hay a l gu -

na s d i f e re nc i a s no t ab le s . S i gu i end o e s t r i c t amen t e l a gu í a de pe so a t ó

« c o , e l po t a s i o queda r í a an t e s de l a rgó n , e l. n í que l an t e s de l c o b aC

t o y e l yo do an t e s de l t e l u r i o :

F i g u r a 6

Gr á f i c a de l n ú me r o a t ó m c o Z e n

f u n c i ó n de l a r a í z c u a dr a d a de l a

f r e c u e nc i a d e l a s r a y a s br i l l a nt e s

d e l e s p e c t r o de r a y o s X .

V

--

Vfrecuenc ia



. . . .

K

( 3 9 , 1 0 2 )

5 Asi

( . 39 , 948 ) ,

. . . .

M

( 5 8 , 7 1 ) ,

Co

( 58 , 93 )

c .

o s

I ( 1 2 6 , 9 0 )

s

T e ( 2 7 . 6 0 ) , . . .

Ordenando por e l número atómico se inv i er te n estos par es:

••••

M

* (1.9) Co (27 ) , M¿ (28 ) ,

. . . . Te ( 52 ) , I ( 53 ) . . .

Para conservar e lementos semejantes en los mismos grupos, Mende-

" ¡eev s e v i o o b l i ga do a t ra spo ne r a rb i t ra r i ame n t e c i e r t o s pa re s de e le -

mentos en su tab la pe rió dic a basada en lo s pesos atómi cos. Cuando los

e lementos se ordenan según su numero atómico, no se neces i tan t raspos±

clones.

Uue¿tsia actual ley peAlocUc-a abisma que la* psiopledade* de loé

elemento* *on funcione* periódica* de *u* númesio* a tómico*.

3 I A ESTRUCTURA ELE CTRONI CA DE LOS ATOMOS Y LA LE Y PERI O

DI GA .

Como el número atómico es igu al a l número de e le ctr one s de un S-

t o mo, 1a$ o bse rvac i o ne s de M o se le y s e sumaro n a l o s muchos i nd i c i o s -

de que l a e s t ru c t u ra e l e c t r ó n i c a de l át omo r i g e l a s p ro p i edade s f í s i -

cas y químicas de los e lementos y de sus compuestos. Se

coruldesui que

lo* elemento* de una ml*ma {amllia .experimentan reaccione* química* *i

milasie* ponqué po*een con¿igustacUone6 eJLectsióvvica* *lmMasie¿.

L a F i gu ra 7 e s l a t ab la pe r i ó d i ca en su fo rma ac t ua l . E s t á d i v i -

d i da en cua t ro re g i o ne s deno m inadas

p, d y

H ay s i e t e pe r i o do s ( f i l a s ) . La co n f i gu rac i ó n e le c t ró n i ca de l -

primer miembro de cada perí odo esta ca rac ter iza da por , donde

n -

es e l n ive l de energía más alto ocupado del átomo y también e l numero

de l pe r i o d o . Po r e j emp lo , l a co n f i gu rac i ó n de l h i d ró gen o , er i e l p r ime r

pe r í o do , e s í * ^ , e l l i t i o , en e l s e gundo pe r í o do e s 2* * ; é l sod io ,

en e l t e rce r pe r í o do , e s . L a s co lumnas s e l l aman

gmpo* o {aml -

U q * . Y como puede ve r s e , hav f am i l i a s A y f am i l i a s B . L o s m iembro s de

l- IS /

La moderna tabla periódica

del

,2

C = 12,000- •••«

L o » » « Jo ra d e lo * p eso s ató mico s q u e « p arecen en lre p arén tesis so n ap ro x imad o s.

l a s f a m i l i a s A s e l l aman

elmeyvto* A.epsie*entat¿vo* y

lo s miembros de

la s f a m i l i a s B s e l l aman

elemento* de tsiayulclón

o

elemento* metale* -

de tsuuuúuón.

Ded i ca remo s l a mayo r pa r t e de e s t e ea p í t u l o a l a s p ro p i e

dade s de l o s e l emen t o s rep r e se n t a t i v o s .

E n e l p r ime r pe r í o do s ó l o hay do s e l emen t o s , l o cua l co r re sp o n -

de al hecho de que e l primer n ive l de ene rgí a no puede contener s in o -

do s e l e c t ro ne s . E l h i d ró geno , Z = 1 , debe t ene r co mo co n f i gu r ac i ó n e -

l e c t r ó n i c a U

1

en estado normal o base. E l he l io a (He) , 2 = 2, debe

e s t a r en e l e s t ado L 5

2

, y e l primer n iv e l de ene rgí a queda l le no con

d o s e l e c t r o n e s .

E l l i t io es e l s igu ien te e lemento y su numero atómico es 3. E l -

t e rce r e l e c t r ó n i r á en e l s e gundo n i ve l de ene rg í a , por l o que l a de s -



T A B L A 3:

S E G U N D O P E R I O D O

,Li

l s

2

2S

4

Be 1 s

2

2s

2

5

B

l s

2

2s

2

2/V

2p

u

°

2/V

6

c

li

2

2s

2

2/V 2/V 2[>z°

vN l5

2

2 s

2

2 W

2

/ V

2p¿

8

o l s

2

2s

2

2 PS

2/V

2 /V

9

F

l s

2

2s

2

2 p

2

2/V

2/V

l oNe

l s

2

2s

2

2p

2

2 / V

2

p

2

o l s

2

, 2s

2

, 2p

c r i p c i ó n d e l l i t i o s e r á U

2

, 2 4

1

. En el segundo pe ríod o hay ocho e .

l emen t o s ; co r re spo nden a l o s á t omo s en l o s cua le s l o s e l e c t r o ne s de

mayor ene rg ía ocupan los o rb i ta le s 24 o 2p E l segundo n ive l de ener

g í a está l le no en e l át ono de neón, por lo cual e l neón es e l ú lt imo

miembro del segundo períod o. En e l terc er per íodo lo s e le ctr one s em-

p i e zan a l l e na r l o s o rb i t a l e s 34 y 3p . E l s o d i o ,

n

N a , es e l p r i -

mer miembro del ter cer per íodo ; e l octavo y ú lt im o miembro es e l a r-

gón , i

8

A r . S u s c o n f i g u r a c i o n e s e l e c t r ó n i c a s s o n :

4

W

a

2 4?

2

p6

3 4

1

o

Ña = ¡ Ñc¡ 3 4

1

y .

U*

24? 2p6 34? 3p

6

d

A/i - ¡Ñc¡

3¿? 3p

s

En e l prim er per íodo se com pleta cuando se l len a e l prim er n iv e l de e_

ne rg í a ; e l s e gundo pe r í o do s e co mple t a cuando s e l l ena e l s e gundo n i -

ve l de ene rg í a ; pe ro e l t e rce r pe r í o do s e co mple t a an t e s de l l e na r se

e l t e rc e r n i ve l de ene r g í a . E l a r gó n , que ca rece de e le c t ro ne s en l o s

o r b i t a l e s .

3d

t

e s e l ú l t imo m iembro de l t e rce r pe r í o d o . L a co n f i gu r a -

c iÓn e le c t r ó n i c a de l po t a s i o , e l p r ime r e lemen t o de l cua r t o p e r í o d o ,

e s t á c o n s t i t u i d a p or un a " p u l p a " i d é n t i c a a l a c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó -

n i ca de l a rgó n y de una " co r t e za " , co n s i s t en t e en un e le c t ró n en un -

o r b i t a l

4ai

l

9

K .

U,

2p*

%¿

2

t

3

p

6

?

1

¿ ¡PA

J 4¿

l

C omo l a ene rg í a de l o s o r b i t a l e s

$d

es mayor que la ene rgía de los o r

b i t a l e s 4 4 , l o s e l e c t r o n e s e n t r a r á n a l o s o r b i t a l e s

4¿

antes de en —

t ra r a l o s

3d

. L o s o r b i t a l e s ; 4 4 ,

3d y 4p

t ien en aproximadamente la

m isma ene rg í a y a l e s t ud i a r l a s co n f i g u rac i o ne s e l e c t r ó n i c a s de l cua r

t o pe r í o do : e s dec i r , de sde e l po t a s i o ha s t a e l k r i p t ó n , o bse rvamos -

que e s t o s o r b i t a l e s s e v an l l enand o .

L a Tab la 4 p re sen t a l o s e l emen t o s de l cua r t o pe r í o do y s e ha d i -

v i d i d o e n s e c c i o n e s

d y

p . E s t o s i g n i f i c a que l o s e l e c t ro ne s de va

l e n c i a o c u p a n l o s o r b i t a l e s 4 ,

d y

p más e le va do s ; e s t o s s o n l o s e l e c

t ro ne s de ene rg í a más a l t a .

Lo* elevUonu de. valencia deXewinan la*

piopiedadz4 ii*ica*

ij

química* de lo* cimento*.

TABLA .4: C U A R T O P E & I O D O

wK = [Ar] 45"

2

0

Ca = [ArJ 4s

2

d

z Se = [Ar] 4 s

2

, 3 d*

22

T¡ = [Ar] 4s

2

,

3d

2

23

V = [Ar] 45

2

,

3

d

3

2<Cr* = [Ar] 4s', 3<

5

25

Mn = [Ar]

4s

2

,

3

d*

26

Fe = [Ar] 4s

2

, 3

d*

27

Co =

[Ar] 45

2

,

3d

7

28

N

=

[Ar] 45

2

,

3d

8

2»Cu* = [Ar] 45

1

, 3 d

10

aoZn [Ar] 4s

2

, 3d

10

P

31

Ga = [Ar] 4s

2

, 3<

lü

, 4>

32

Ge = [Ar] 4

5

2

, 3d

0

, 4p

2

¿As = [Ar] 4s

2

, 3d"> 4p

3

34

Se = [Ar] 4s

2

, 3d

10

, 4p<

:„Br = [Ar] 4

5

2

, 3d

10

, 4p

5

:1

¡Kr = [Ar] 4s

2

, 3d™, 4p

L o s d i e z e lemen t o s de l cua r t o pe r í o do , de sde e l e s cand i o ,

2 1

S e

has t a e l z i n c ,

30

Zn

, co n s t i t u y en l a p r ime ra s e r i e de me t a le s de t ran -

s i c i ó n . E s t o s e l emen t o s co r re spo nde n a l o s 10 e le c t r o ne s que pueden -

co n t ene r l o s c i n co o rb i t a l e s d . H ay o t ra s do s s e r i e s de me t a le s de -

t r a n s i c i ó n ; l a s e g un d a s e r i e , d e i t e r b i o

3 9

Y , a cadm io ,

hs

Cd,

están en

e q u i n t o p e r í o d o , y l a t e r c e r a , de l a n t a n o

( 5 7

U , a m e r c u r i o ,

8 0

«

g

, en

e l s e x t o .



Los aster i scos al l ado del

Cn. y

el Cu en l a Tabl a 4 i ndi can que.

sus conf i gur aci ones el ectr óni cas no s i guen est r i ct amente l as regl as da

das en l a UNI DAD 4, Podrí amos esperar que l a confi guraci ón del cromo-

fuera / A* . / 4¿

2

, 3d

k

, pero se ha descubi ert o que es más est abl e una

combi naci ón de conj untos de or bi t al es l l enos y a medi o 11enar. Tomando

l a conf i gurac i ón / A*. /

4¿>

l

,

3

5

,

el átomo de cromo t i ene l os órb it a-

l es

4* y 5d

a medi o l l enar .

Tambi én habr í amos podi do deduci r que l a descr i pci ón del cobre debía -

ser / a * / 4*

2

, 3d

9

; pero es más apropi ada l a conf i gurac i ón/ aa / 4a

1

,

3d

10

, ya que i nc luye un orb i ta l

4*

a medi o l l enar y o rbi ta l es 3

d

com

p le tamente l l enos .

El qui nto perí odo t ambi én cont i ene 18 el ementos. Los orb it a les

5¿, 4d, Sp

t i enen aproxi madamente l a m sma energí a. Se encuentr an e-

l ec t rones en el o rbi ta l

Sé

de l rubi d io»

Rb

=

j YJij Sé

1

.

A anal i zar l os 17 el ementos s i gui entes, en orden ascendente de núme-

ro a tóm co , observamos que l os o rbi ta l es 5é, 4d

s

y 5p se l l enan pro -

g res i vamente , de acuerdo con los p r i nc ip i os de l capí tu l o ante r i o r .

u l t i mo membro del qui nto perí odo es eí gas nobl e xenón Xe =

/yjij4d

,

Sé

2

, Sp

6

.

El sexto peri odo com enza con el ces i o,

55

Có, que t i ene un el ec

t r ón en el o rbi ta l

6*

. Las energ í as de l os orb i ta l es

6é, Sd, 4{ y

6p

son aproxi madamente i gual es, y el número t otal de el ect r ones que pue-

den caber en estos orb i t a l es es 32 . Por l o tanto, e l sexto perí odo

consta de 32 el ementos , desde el

55

Có hast a el

86

R n.

Los 14 el ementos entre el cer i o,

58

C e , y el l u t e ci o , 7 1 La

s

-

t i enen propi edades muy pareci das al l antano, 571a. El l ant ano es el -

t ercer m embro del sexto perí odo; es el pr i mer metal de tr ansi c i ón de

este perí odo l os 14 el ementos s i gui ent es son l l amadas lantán¿do* o i-

¿emento de tAanéZcUón ¿ntenna.

La semej anza ent re l os el ementos se

debe a que sus el ectr ones de val enci a ocupan l os orb i t a l es

4{¡ y

l o s-

radi os i óni cos de l os iones +3 d i sm nuyen sól o l i geramente del pr i-

mero al ú l t i mo m embro. El sexto perí odo es el pr i mero en el cual los

el ectr ones ocupan orb i t a l es i en átomos en estado normal .

T A B L A 5 : E L S E X T O P E R I O D O

5

/

.-,.-,C = [Xe] 6v .-.«Ce = [Xe] 4 A ó*

2

56

Ba = [Xe] 65* -v ,Pr=[ Xe] 4A ós

2

el (¡«Na = [Xe] 4f \ ós

2

6

|Pm= [ Xe] 4/\ ós

2

,-

>7

La = [ Xe ] ós

2

, 5tl

l

,H = [ Xe] 4r\5<*. ós

2

v,Ta = [Xe] 4

r \

5<;'.

6 s-

7-1 w* = [Xe] 4r\5<r\ 6.v'

r.-,Re - [Xe] 4r \ 5i*. ós

2

7i

Os = [Xe] 4

f . 5<l\

ós

2

7

7

r

=

[Xe] 4/

u

, 5d

7

. 6,

2 = [ X e ] 4 /

" ^

*Pt = [Xe] 4n\ 5<1*. 6s "

T m = [ X e ]

nV» = [Xe] 4'

14

. ós

2

r-(Au* = [Xe] 4f

14

, 5</ó. s

1

H

„Hg= [Xe] 4/' \ 5,/' , ós

2

ki

T I = [ H g ] 6/ , '

«Pb = [Hg] ó/;

2

k,B¡ =

[Hg]

6 /'

* ,Po = [Hg] 6/>

4

«At = [Hg] ó// '

w

K n = [ H g] 6/>

ti

Lantdnidos o metales de transición

interna

.¡LSm= [Xe] 4'\ ós

2

,,,Eu = [ Xe] 4p, ós

2

mGd* = [Xe] 4

f\

5

d 6s

2

«,Tb = [Xe] 4J \ ós

2

w

Dy = [Xe] 4/

I0

, ós

2

«

7

H» = [ Xe] 4/», óv

2

« Lu = [ Xe] 4 '". ñ<n ós

2

Las conf i guraci ones el ectr ónicas de los el ementos del sexto pe-

r í odo se presentan en l a tabla 5. Tambi én di vi d i da en secci ones

[é,d

g

i , y y . ) que i ndi can l os orb i ta l es que son ocupados po r l os el ec t ro

nes de val enci a de energí a más al ta.

El sépt i mo per i odo com enza con el f ranci o rad i ac t i vo ,

8 7

Fn

t

se

gui do por el radi o-

S8

Rcl. E l s i gui ente e l emento es el ac t i n i o ,

89

A c ,

que empi eza l a cuart a ser i e de metal es de tr ansic i ón. Los 14 el emen -

tos s i gui entes , l l amados aet l yví d.oé, son todos s i m l a res ai ac t i n io .

Creemos que est o se debe a que sus el ect r ones de val enci a ocupan l os

orbi t al es y l os r adi os de l os i ones más comunes son aproxi madamen-

te i gua les . Los ac t í n idos -son anál ogos a l os l antán i dos . E l ú l t i mo —

m embro y el más pesado de l a ser i e de l os actí n i dos es el l awrenci o,

103

Lw,

un e l e me nt o a r t i f i c i a l .



El a c t i ni o

9 8s

Ac

5

se cons idera meta l de t r ans i c i ón. El s i gu iente

metal de tr ansi c i ón tendrí a de número at óm co: 89 + 14 (por l os cator

ce el ementos actí n i dos del sépti mo peri odo) + 1 = 104. La s í ntes i s —

del el emento 104 ha si do comuni cada por ci entí f i cos r usos y nort eame-

r i canos. Se denom na

KuJiekatovio,

10

L+KU, O ekaha^nto

, ya que pert ene-

cer í a a l a fam l i a I VB, deba jo del haf n io en l a tabl a per i odi ca . No -

se conoce el ement o al guno de númer o at óm co más al t o que el

1Q f

Ka. E

ac t i n io y e l kurcha tovi o son l os ún icos meta l es de t r ans i c i ón conoc i -

dos del per í odo; el f ranci o y el radi o representan l os úni cos el emen-

tos r epresenta t i vos conoc idos , o m embros de las f aml i as A , del sép-

ti mo perí odo. Por consi gui ente, e l sépti mo perí odo está t odavía i ncom

plet o. Los átomos de todos l os el ementos que est án en l a tabl a peri ó-

d ica por enci ma del pol oni o

$ 8l +

P ü , t i enen núcl eos i nest abl es y se con

vi ert en en otr os elementos por des i ntegraci ón del núcl eo. La desi nte-

graci ón nucl ear produce l a l i beraci ón de una canti dad i ncreí b l e de —

energí a y es, corno se sabe, el f undamento de la bomba atóm ca y l as -

centr al® de energí a a base de urani o 235.

4 , L A P E R I O D I C I D A D E N LA E S T R U C T U R A A T O M I C A .

La l ey peri ódi ca basada en el número atóm co está en perf ecta ar

moní a con la ac tual teo r í a e l ec t rón ica de l á tomo. E sto se con f i rma a

comparar l as conf i guraci ones el ectr óni cas de l os elementos de una ms

ma f aml i a . En la t abl a 6 tenemos l as con f i gurac i ones e l ec t rón i cas de

l a f a m l i a d e l o s ha l ó ge no s ( VI I - A ) , l a f a m l i a de l o s g as es n obl e s -

(0) y

l a f a m l i a de l o s me t a l e s a l c a l i n os

(I

- A ) .

Hay una conf i gurac i ón e lec t r óni ca ca rac te r í s t i ca para cada fam-

l i a. La de los hal ógenos es

n ó

2

f

np

5

¡

l a de l os gases nobl es es

n¿

2

,

np

6

, y la de l os meta l es al ca l i nos es wó

1

, donde n representa el pe-

r í odo del e l ement o y el n ivel de energí a más al to ocupado.

6 » 5 . V A R I A C I O N E S E N E L N U M E R O D E O X I D A C I O N O D E V A L E N C I A .

Mendel eev consi deró que l a f órmula del óxi do era una caracter í s

t i ca del grupo o f am l i a: t odos l os el ementos del grupo I f orman óxi

T A B L A 6 : E S T R U C T U R A E L E C T R O -

N I C A D E N T R O D E L A S F A M I L I A S

Halógenos ( VI I A )

9

F = [H e] 2s

2

, 2/>

5

17

CI = [ Ne ] 3.s

2

. V

usBr = [ Ar] 3 <l"\ 4s

2

, 4//>

5:

,I = [ Kr] 4<l

10

, 5i

2

, 5/>

5

Gases nobles (0)

2

He = l.s

2

,„Ne = [H e] 2*

2

, 2/;"

,„Ar = [ Ne] 3s

2

, 3/;«

;{6

Kr = [A r] 3d" \ 4s

2

, 4/y

6

M

Xe = [Kr] 4

í

¿

io

,'5

s

*,

5p*

Metales alcalinos ( I A )

3

Li = [He ] 25 '

. , N a = [ N e ] 3 . s '

,»K = [Ar ] 4,<

:t7

Rb = [Kr ] 5.s'

55

Cs = [Xe] 6.v'

dos según la fó rmula R

2

0, como Na

2

0 , K

2

0 y Ag

2

0; lo s e lementos del —

grupo I I fo rman óxido s con la fó rmu la RO, como BeO y ZnO. La tabla de

Mendele ev, en la f i gu ra 1 , hace énfa s i s en esto ya que la fó rmula del

óxido para e l grupo o fam i l i a encabeza cada co lumna.

E l númeAo de l g u i p o o f em i tía ó gna l a l núme r o d e o x i d a c i ó n —

mdó a l t o q u e p r e se n t a u n e l emen t o d e l a ¿amU l a .

A l o x í ge n o l e a t r i -

bu ímo s un número de o x i dac i ó n - 2 ; en t o nce s , de acue rdo co n c i e r t a s re

g l a s , l o s e l emen t o s de l g rupo I t i enen que t ene r número s de o x i dac i ó n

+1, y lo s e lementos del grupo I I t ienen que presentar números de oxi -

dac i ó n +2 . E l número de o x i d ac i ó n e s una ca rac t e r í s t i ca de l a f am i -

l i a . Muchos e lemen tos t ien en más de un número de ox id ac ión , pero e l -

v a l o r más a l t o de l número de o x i d ac i ó n e s una f unc i ó n p e r i ó d i ca de l -

número atómico.

Ot ra f o rma de va r i ac i ó n de l número de o x i d ac i ó n r e su l t a e v i den t e

cuando e s c r i b imo s l a s f ó rmu la s de l o s h i d r u ro s de un pe r í o do . E n l a -

t ab la 7 s e ha l l an l a s f ó r mu la s de l o s h i d ru r o s de l s e gundo pe r í o do . -

En lo s h id rur os de los m eta les, se as ig na al h idróg eno un número de o

x ld ac i ó n de - 1 y l o s me t a le s t i enen número s po s i t i v o s de o x i d ac i ó n . -

E n l o s h i d ru ro s de l o s me t a lo i de s e l número de o x i d ac i ó n de l h i d ró ge -



T A B L A i : H I D R U Ü O S Y N U -

M E R O S D E O X I D A C I O N D E L O S

E L E M E N T O S D E L S E G U N D O P E R I O D O

Hidruro

Número de oxidac ión

I . iH

+

1

B e H ,

+ 2

BH;,f

(+ 3 )

C H ,

4

NH

:

,

- 3

OH-.

- 2

FH

-1

no es +1 y l os números de oxidaci ón de l os metal oi des son posi t i vos.

El s i gno del número de oxi dación es en c i ert a f orma arb i t rar i o, pero

está basado en i ndi c i os de que l os átomos de metal es ceden el ectr ones

a l os átomos de h i drógeno, m entr as que l os metal oi des aceptan elec

t ronés de l os átomos de h i drógeno. Desde ot ro punto de vi st a deci mos

que l os metal oi des t i enen más af i n i dad por l os elect rones que el hi -

drógeno. Cuando r eacci onan con el hi drógeno, l os átomos de l os met a -

l es se hacen re l a t i vamente pos i t i vos. Los meta l es t i enen menos a f i n i -

dad por l os el ectr ones. En el metano CH

4

el carbono y el h i drógeno -

t i enen cas i l a msma a f i n idad por l os el ec t r ones , y e l número de oxi -

dación del carbono no está precedi do por un s i gno.

Los números de oxi daci ón que aparecen en .l a Tabl a 7 pueden ex-

p l i ca rse en func i ón de l as con f i gurac i ones e lec t rón icas ( Tabl a 3 ] .

Cuando el l i t i o , e l ber i l i o y el boro reacci onan con el h i d rógeno , a

sumen l a conf i guraci ón del gas raro hel i o,

2

He

*

I s 2

* P°

r

pérd i da

de uno, dos y t res el ectr ones r espect i vamente. Los el ementos r est an-

t es del ter cer per i odo asumen l a conf i guraci ón del gas raro neón, —

10

Ne , I s

2

, 2s

2

, 2p

6

, cuando reacci onan con el h i drógeno. Los á-

tomos de h id rógeno sum n is t ran e l ec t rones suf i c i entes para l l enar ¡ -

1 o s v ac í o s d e l o s o r b i t a l e s Ip de l ca rbono, el n i t r ógeno , el ox íge*

no y el f l ú or .

En la Tabl a 3 puede verse que el átomo de carbono necesi t a cua-

1 92

t r o el ec t rones para l ogra r l a con f i gurac i ón el ec t rón ica del neón; f o r -

ma enl aces con cuatr o átomos de hi drógeno. El átomo de ni t r ógeno ne —

cesi ta t res el ectr ones; se une a tr es átomos de h i drógeno.

<

\ 6 . ME T A L E S Y ME T A L O I D E S

Una de las caract er í s i t cas más not or i as de l os el ementos metál i -

cos es su br i l l o . Tambi én son buenos conductor es de l a el ectr i c i dad y

el c al o r . Lo* metale* tie.nde.n a peAdex ele.ctA.one* cuando experime

fieaccione* química* y *e le* a*tgnan pon lo tanto númeAo* de oxidació

po*it¿vo*. Por ej empl o.

+ Cl

2

^ 2Na+Cl-

Meta l ; p ie rde Meta l o i de; gana

e l ec t rones e l ec t rones .

Fe

+ ?s —• Fe

2

+ S?"

Met al : pi erde

e l ec t rones

Metal oi des; gana

e l ec t rones

Además l os hi dróxi dos met ál i cos como

NaOtf,

M

g iOH)

2

Ba[0H)

2

son bási cos. Los metal oi des presentan números de oxi dación negati vos y

sus h i d róx idos , como el áci do sul f ú r i co ,

S0

2

[0H) H

2

S0

k

, e l á c i d o f o s

f ó r i c o, P O (OH)

3

6 H

3

W

k

, y el ác i d o ní t r i c o, Ñ0

2

(0H) O HN0

3

, son a

c idos.v*

AZ ;t&&omm un penlodo de Izquierda a deAecka encontsiamo* qu

hay

una,. tnan*lcl6n

gradual de lo* elemento* metálico* a lo* no metáli

co* .

*Como def i n i c i ones prel i m nares podemos deci r que

ácido

es un c ompues

to de sabor agri o y capaz de enroj ecer el papel t ornasol ; ba*e es un

compuest o de sabor amargo que neut r al i za l os efect os de un áci do. Pos

t er i ormente est udi aremos deteni damente l os ác idos y l as bases*



La l i nea quebrada de la F i g . 7 representa l a di v i s i ón en t re l os

meta l es y l os meta l o i des . Los el ementos que l i dan con l a l i nea d iv i -

so r i a t i enen p ropi edades i n te rmedi as ent r e l os unos y l os o t ros . Por

ej empl o, el h i dróxi do de al umni o puede actuar como áci do o como —

base:

A¿( OH)

3

+ 3NaOH * Na

3

Al0

3

+ 3H0H

A¿(0H)

3

+ 3HCl * AÍCl

3

+ 3H0H

Lo* mlembno* de la Ramilla de. metales alcalino*

( I A )

{¡ornan -

las bases más fuentes, y loé mlembno* de. la. amltux de loé halógeno*

{VITA ) úornan loé ácido* más fuentes. Jbn esta nazón consldenamo* -

lo* elemento* I A como lo* más metálico*. V l os e l ementos de l a f aml i a

VI I A como l os no metal es más f uert es.

Los el ement os al cal i nos son muy reacti vos y nunca se encuent ran en l a

nat ural eza en su forma el emental pura porque son f ác i l mente oxi dados,

es dec i r , p ie rden f ác i l mente sus el ec t rones de va lenc ia ( n si ) . De

i gual manera, l os hal ógenos tampoco se encuent ra en la nat ural eza en

f orma el emental pura porque son reduci dos f ác i l mente; esto es, ganan

e l ec t rones pa ra f o rmar hal u ros .

Resumiendo, al connen un pentodo de Izquierda a derecha hay una

gradación uniforme desde lo* más metálico* hasta lo* meno* metálico*

( -veÁ Flg. 7 ) . A medida que descendemo* en una {¡amlUa lo* elemento*

*on cada ve z má* metálico*. Según es ta t endenc ia , e l ces i o es el e l e -

mento más metál i co y el f l úor el menos. (E l f ranci o es ta l vez más m_

tál i co que el ces i o, pero es t an escaso que sus propi edades no han sj_

do es tudi adas su f i c i entemente ) .

' 7 V A R I A C I O NE S E N L A S P R OP I E D AD E S F I S I C A S

En seguida est udi aremos l as var i ac i ones de al gunas de l as propi e_

dades de los e l ementos pa ra demos tr a r l a u t i l i dad de la c l as i f i cac ión

peri ódi ca. Las propi edades que examnamos nos perm t i rán comprender el

comportam ent o quí m co de los el ementos. Por ahora concent rar emos l a -

a tenci ón en los e l ementos de l as fam l i as rep resenta t i vas , o A , de la

t a bl a p er i ó di c a .

7 a RADI O ATOMI CO

Como l o hi ci mos notar en l a Uni dad 4, ya no podemos aspi r ar a d

te r m nar l a pos ic i ón exac ta de un e lec t r ón en un á tono . Por l o tan to

es er róneo consi derar el radi o de un átomo como l a d is tanci a ent re e

núcl eo y e- e l ectr ón de l a capa más ext erna.

En cambio, de^luímo*

el nadlo de un átomo como la mitad de la distancia enfrie do* átomo*

Idíntlco* de un enlace químico* La Tabl a 8 muest ra l as l ongi tudes de

l os enl aces de l h id rógeno y las mo l écul as d i a tóm cas de los ha l ógeno

as t como l os radi os a tómcos ca l cul ados .

TABLA 8

Longitud del

Radío

Molécula enlace,A atómico, A

H — H

1,10 0,55

F—F 1,44 0,72

Cl—C1

2,02 1,01

Br—Br 2,30

U 5

I—I 2,66 1,33

La Tabl a 9 presenta l os r adi os at óm cos de muchos de l os el enre

tos regul a res y sus pos i c i ones en l a tabl a per i ódi ca . Los rad ios a tó

m cos di sm nuyen a medi da que r ecorr emos un perí odo y aumenta a medi

da que descendemos en un grupo.

La dlómlimcjíón del noxiío atómico a través de un pentodo *e deb

a que lo* electrones de valencia experimentan una ¿uerza de atracció

cada, vez mayor a medida que aumenta la canga nuctean, lo cual pnoduc

una contracción del nadlo

. A manera de i l ustr ac i ón consi deremos el —

tercer per í odo . Todos l os el ementos del te rce r per í odo t i enen la pul

pa de neón, l *

2

, 2p

6

. El sodi o puede repr esentar se como ¡Uej 34

1



el M g como/ Ne/ 3¿

2

S

y as í sucesi vamente. Pruebas experi mental es i ndi '

can que l a pul pa de neón de l os el ementos de> t ercer peri odo no es -

pert urbada mayormente por el i ngreso de el ectr ones a l os orb i t a l es -

34 y 3p. A medi da que el numer o at óm co aument a, t ambi én aumenta l a

carga centr al , porque el número de pr otones del núcl eo aumenta m en-

t ras el número de el ect r ones de l a pul pa per manece constant e en 10.

El e l ectr ón de valenci a 34

1

del sodio. "ve" una carga centr al de +1,

porque hay 11 prot ones en el núcl eo y 10 el ect r ones en el pri mero y

el segundo n i veles de energí a de l a pul pa. Es at raí do por una carga

+1. En el magnesi o l a carga centr al es de +2 (12 prot ones r odeados -

por 20 e l ec t rones de l os orb i ta l es U, U y 2p). Los dos el ectr ones

T A B L A . 9 : V A R I A C I O N E N E L R A D I O A T O M I C O , A

Periodo IA ÍIA IIIA IV VA VI VIIA 0

1 H

0,55

2 Li

1,33

3 Na

1,54

4 I<

1,96

5 Rb

2 , 1 6

Be

B

C

N

0

F

0,90

0,80

0,77

0,73

0,74

0,72

Mg

Al

Si

P

S

C1

1,36

1,25

1,17

1,10

1,04

1,01

Ca

Ga

Ge

As

Se

Br

1,26

1,22

1,16

1,15

Sr

In

Sn

Sb

Ti

I

1,92

1,44

1,38

1,35

1,33

He

0,93

Ne

1 , 1 2

Ar

1,54

Kr

1,69

Xe

1,90

34 del átomo de magnesi o son at r aí dos

ga +2. Los elect rones de val enci a 34

núcl eo, con mayor f uerza que en el ca

mo de magnes i o es más pequeño que el

ta a través del per í odo, y l os át omos

at óm co cada vez más pequeño.

, cada uno, por un cent ro de car

del magnesi o son atr aí dos por el

so de l sodi o , por l o cua l el a to

de sodi o. La carga centr al aumen

del per í odo present an un radi o

Cuando descendemos en l as fam l i as aumenta el ni vel de ener -

g ía del e l ectr ón de val enci a de los el ementos, pero l a carga c en-

t ra l permanece cons tan te . El e lec t r ón de val enc i a del l i t i o está -

en el segundo ni vel de energí a, f rent e a una carga centr al de +1 -

(3p + 2e). Los dos el ectr ones del or b it a l U protegen al e l ectr ón

de val enc i a de l e f ec to de at r acci ón del núc l eo. E3 s i gui ente e l e -

ment o de la f aml i a del sodi o t i ene su el ectr ón de val enci a en el

ter cer n ivel de energí a, f rente a una carga centr al de +1 ( l l p+10e)

Cada element o sucesi vo t i ene elect rones en el s i gui ent e n ivel en -

escala ascendente de energí a, y l os elect rones de valenci a están -

cada vez más separados del núcl eo.

Ahora podemos comprender por qué di sm nuye l a natur al eza meta

l i ca de l os el ementos a medi da que pasamos a t r avés de un perí odo

y aumenta cuando descendemos en un grupo. A

friavls de un periodo -

la c(Viga central aumenta, y aumenta la fuerza de atnacclón ¿oble -

lo4 electrone* de valencia. Al descender en un grupo la canga cen-

tral p ermanece constante, pero como el electrón de valencia está -

en un nivel de energía más alto, puede

4

er retirado más fácilmente

del átomo.

7 . b . P O T E N C I A L D E I O N I Z A C I O N ( E N E R G I A D E I O N I Z A C I O N ) .

El potenci a l de i oni zac ión ( P I ) es l a energ í a necesar i a para

desprender compl etamente un el ect rón de un átomo ai sl ado. Se puede

consi derar que un átomo de un gas es un át omo ai sl ado cuando l a --

pres i ón es baj a. El proceso de i oni zac i ón puede s i mboli zarse as í :

+

X(g ) + P I » Xí g ) + e~

donde el potenci al de i oni zac i ón es l a energí a m ni ma necesari a —

para que el átomo de X, en su f ase gasaosa, pi erda un el ect r ón.

Aunque hay vari as excepci ones,

el potencial de Ionización ge-

neralmente aumenta a través de un periodo y disminuye al de*cender

en un gr.upo . T i ende a var i ar en f orma exactament e opuesta al radi o

a tóm co ; y es to no es co i nci denc ia

:

cuant o más cer canos del nú- -



°

e S t á n l 0 S e l e c

^one s , mas energí a se necesi t a para desprender

l os . A t r avés de l per í odo l os radi os atóm cos d ism nuyen y l os po -

t enci al es de ioni zaci ón aumentan; cuando descendemos en un grupo,

el radi o a tómco aumenta y d i sm nuye el potenci a l de i oni zac ión ,

como l o i ndi ca l a tabl a 10.

T A B L A 1 0 : P O T E N C I A L E S D E I O N I Z A C I O N D E L S E G U N D O P E R I O D O

Y D E L A F A M I L I A I A

Configuración

electrónica del

Potencial de

Estado del

Potencial d•

Segundo

segundo nivel

ionización,

IA

electrón de

ionización.

período

de energía

kcal/mol

Familia valencia

kcal/mol

Li

2s>

124

aLi

2s'

124

Be

2s

2

2 1 7 *

i ,Na

3 5'

120

B

2s

2

2p

l

190

19K

4s '

100

C

2s

2

2p

2

261

37

Rb

5s

J

95

N

2s

2

2p

3

3 4 0 *

ssCs

ÓS

1

90

0

2s

2

2p

A

315

F

2s

2

2p

5

402

Ne

2.s

2

2p

6

500

* E n el s e g u n d o p e r í o d o l o s p o t e n c i a l e s d e i o n i z a c i ó n v i o l a n l a t e n d e n c i a p r o n o s t i c a d a .

L o s o r b i t a l e s c o m p l e t a m e n t e l l e n o s y a m e d i o l l e n a r d e l

4

B e l s

2

, 2s

2

y d e l

7

N l s

2

, 2s

2

,

2 p . r e s p e c t i v a m e n t e , r e p r e s e n t a n c o n f i g u r a c i o n e s e l e c t r ó n i c a s e s t a b l e s ; e s t o d i f i c u l t a l a

p é r d i d a d e u n e l e c t r ó n y l o s p o t e n c i a l e s d e i o n i z a c i ó n s o n a l t o s .

El potenc i a l de ion izac i ón de l os el ementos de la f aml i a de

l os metal es a l cal i nos ( I A) d i sm nuye conti nuamente a medi da que au-^

ment a el número at óm co. Esta es l a tendencia general dentr o de l as

f a m l i a s, pe r o l a t e nd enc i a s ue l e v i o l a r s e; por e j e mp l o , e l t a l i o -

T I)

, ú l t i mo m embro de l a faml i a I I I A , t i ene un potenci a l de i o -

n izac i ón más a l t o que el de cual qui e r e l emento de l a f aml i a , exce£

to el boro .

No obstante, en general el pot enci al de i on izac i ón var í a en -

forma paral el a al caráct er no metál i co de l os el ementos.

A medi da que aumenta el potenci al de i oni zaci ón ( y se necesi_

ta más energí a para perder un el ectr ón ) , l os el ementos se hacen -

mas met al oi des en su comport am ento quí m co. Los el ementos más meta

l i eo s, C¿ y Kb, t i enen potenc ia l es baj os de i oni zac i ón; l os no meta

l es ox í g en o, c l o r o y f l úo r . t i e ne n po t e nc i a l e s a l t o s d e i o ni z a ci ó n.

. AF I NI DAD ELECTRONI CA

La af i n i dad el ectr ónica A es la canti dad de energí a l i berada

cuando un át omo neutr o se combi na con un el ect r ón par a f or mar un —

i on negat i vo en la f ase gaseosa:

X( g j + e — X ( g ) + e ne r gí a

Como su nombre l o i ndi ca, m de la af i ni dad de un átomo por —

un el ectr ón. Los metal oi des f orman iones negati vos establ es. . Los f i a

l ógenos ( V I I A) y al gunos m embros de las f aml i as VA y VTA t i enen -

carga central e l evada, que ej erce f uerzas el evadas de at racc i ón sobre

l os el ec t rones adi c i ona l es ; és tos ocupan los vac íos de l os orb i ta l es

p. Los metal es t i enen carga central rel ati vamente baja y su af i n idad

por l os e lec t r ones es muy baj a , e i n cl u so ce ro .

Ei claro que la afinidad eteetrónlea debe aumentan a través de

un periodo y disminuir al descender en un grupo; l a Tabl a 11 presenta

l as af i n idades e l ec t rón i cas de di f e rentes e l ementos , y es ta p redi c - -

c i ón parece sosteners e en general , sal vo al gunas excepciones. Por ej em

pí o, l os val ores del f l úor y el . oxí geno parecen baj os, pero se presen_

ta un aumento general a tr avés del perí odo 2. No hay t endenci a cl ara -

en l a fam l i a I A , pe ro pa rece exi s t i r un pat r ón genera l de d ism nuc i ón

de la a f i n idad e lec t r óni ca al descender en una fam l i a . Desaf o r tunada-

mente , l a af i n idad e l ec t rón ica es d i f í c i l de medi r , y no se d ispone de

dat os suf i c i entes para l l evar a cabo una prueba buena.

No obst ante, e l concepto es muy úti l para pronosti car y expl i car

l as propi edades quím cas de l os elementos.

í%8 LOS FREONES : UNA CON TR I BUC I ON DE LA TABLA PER I ODI CA.

En l a p r i mer a pa r te de es te s i g lo se u t i l i za ron el amoni aco,

el d ióx i do de azuf re y e l p ropano como l í qui dos r e f r i geran tes en l os C O

geladores el éctr i cos, tanto para l os de uso domésti co como comerci a l . E



amoniaco [ÑH^) es venenoso, e l dioxido de azufre es venenoso y corros lyg

y e l propano es combustible y pel i gro so. Lo que se neces ita ba era un cor^

pue s to ga seoso, fác i l de l i cu a r s e , inodoro,no co r ros i v o y no tóx i co. Na -

turalmente que también tenia que ser barato para lograr una ampl ia acep^

t a c i ó n .

¿Cómo buscar un compuesto tal ? Thomas Midgley Or. ingeniero nortea

merican o, acudió a la tabla per iód ica . Observó que sólo lo s metaloides »

del lad o derecho de la tab la forman compuesto s que son gaseo sos a la tem

peratura ambiente y que la inflamabil idad de los compuestos disminuye de

izqu ierda a derecha. En efec to, lo s compuestos de los halóge nos se em

plean como retardadores del fuego. También observó que tos compuestos de

" los e lementos más pesados suele n ser los más tó xic os. Esta s observa -

c ione s ind icaban que l os compue s tos de f l úor con ot ros me ta l o ide s l i -

v ian os podr ían ser buenos ref r ig era nt es. Después de dos años de traba

jos e xpe r imen ta l e s en e l l abor a tor io hab ía s in t e t i z ado y p robado un -

grupo de compuestos que hoy conocemos con el nombre de ¿/leones. Estos

compuestos de carbono, f lúor y c loro, como Cf^ y CCl^F. Tienen propi^

dade s re f r i ge ran te s idea l e s y s on l os u t i l i zados ca s i e xc l u s i v amente

en l os mode rnos re f r i ge radore s y acond ic ionadore s de a i re .

9 PERI ODI CI DAD DE LA VALENCI A

La va r iac ión pe r iód ica más s orp renden te e impor tan te en l os e l e -

mentos es la valencia. Esta tendencia se demuestra en las fórmulas tt^

po que encabezan la l is ta de e lementos de Mendel lev . La per iod ic id ad -

de l os e l ementos repre sen ta t i v os e s c l a ra ; e s menos fác i lmen te d i s ce r -

n ib l e en l os e lementos de t ra n s i c ió n , y e s inú t i l t r a ta r de dete rmina r,

l a en l o s de t ra n s ic ión in te rn a .

Valencias de los e lementos representativos. Si a l número de gru-

po le l lamamos G, podemos escr ibir.

Valen cia de los e lementos re pre sent ati vos = G y/o 8 - G.

h 10 PERI ODI CI DAD DE LAS PROPI EDADES QUI MI CAS

Es conveniente que estudiemos 'brevemente las propiedades químicas

de a l gunos g rupos .

10 LOS METALE S ALCALI NOS.

Es tos e l ementos s on meta l e s b l andos , l u s t ros os y a l tamente reac -

tivos. Reaccionan v igorosamente con e l agua, aún cuando ésta esté fr ía

formando una solución del h idróxido y l iberando h idrógeno gaseoso y ca

l o r .

Li (S) + H

2

0 (1) »L Í +(aq) + OH- ( aq) +

Los meta le s a l ca l ino s reacc ionan tamb ién v igoros amente con l os

e lementos no me tál i cos, como el oxigeno y los halóge nos; en esta s reac

cion es, lo s metales alca l in os se con v iert en en iones de carga + 1.

s

10 b LOS METALE S ALCALI NOTERREOS.

Esto s e lementos se asemejan a los a lc al in os , pero son menos —

b l andos , l u s t ros os y reac t i v os que l os me ta l e s a l ca l inos cor re spon -

die nte s. Al combinarse con los no metales se conv i erte n en iones de

carga + 2.

Ba ( S) + ci

2

(g) >

B a C 1

2

j ' °

B a 2 + +

2 Cl "

Reaccionan con e l agua, aunque más lentamente que los a lcal inos.

Ca ( S) + 2H

2

0 (1)

>

Ca

2+

(aq) + 20H- (aq) + u j

•

X

10

c .

L OS ELEMENTOS DEL GRUPO I I I

El boro no se c l as if ic a como meta l ; los del rest o del grupo s i

lo son. El boro es un e lemento duro, f rá gi l , opaco y bastante ine rte .

Forma una ser ie de h idruros y una de boratos complejos ( e l ion bora-

3-

to es B0

3

•• ). El a lum inio es un metal l ig er o, blando y muy abundante;

se auto-protege de la oxidación del a ire formando una pel ícula de óxi_

do (A l

2

0

3

) . E l ga l i o , e l i n d io y e l ta l i o s on meta l e s l u s t ros os y mo

de radamente reac t i v os .

10 d LO ELEMENTOS DEL GRUPO I V.

Es to s e l em ent os mue s tran una p rog re s ió n de ca rác te r me t á l i -

co al ir del carbono (no me tál ic o) a l s i l i c i o y germanio ( a lguna s - -



pro p i edade s me t á l i ca s ) y a l e s t año y pl omo ( met a le s ) .

E l carbono e lem ental e xi ste en forma de gr af i t o y de diaman te. A es -

tas di fer en tes fo rmas de un mismo elemento se las l lam a {ornas aZo ió

plcias. E l carbono se encu entra en combina ción quím ica en toda la mate

r i a v i v a y en s u s de r i v ad o s , t a l e s co mo l a hu l l a y e l pe t ró le o ; en l a

atmósfera, en forma de C0

2

; en e l óxido (CO) y en lo s carbonatos

(C 0

3

~ ) m in e ra le s , t a l e s como l a p i ed ra ca l i za ( C aC 0

3

) . E l s i l i c i o e s

un s ó l i do o paco co n c i e r t a apa r i enc i a me t á l i ca . Fo rma h i d ru ro s que s e

queman con oxige no para pr odu ci r S I0

2

y agua . L a reacc i ó n t í p i c^ e s

i

Si H

4

( g) + 20

2

( g ) > S i O c ) + 2^0 (g )

E l s i l i c i o e s t á abundant emente d i s t r i bu i do en l a co r t e za t e r re s t re en

f o rma de ro ca s de s i l i c a t o s . E l ge rman i o e s un e lemen to i n t e rmed i o

t r e e l c a r á c t e r m e t á l i c o y e l no m e t á l i c o ;

E

l e s t e n o y e l p l o m o s o n

m e t a l e s r e l a t i v a m e n t e i n e r t e s , d e a m p l i o i \s o e n l o s h o g a r e s

y e n l a i n d u s t r i a . E l e s t a ñ o s e d i s u e l v e $ n s o l u c i o n e s á c i

r

d a s f o r m a n d o s a l e s e s t a n n o s a s ( 2 + ) .

Sn(S) + 2H

+

( ag) + 2Cl - ( aq) > Sn

2+

( aq ) + 2Cl - (aq ) + H

2

( g )

á ci d o c l o r hí d r i c o.

La mayor parte de la s sal es de plomo son in so lub le s en agua ; co-

mo re su l t ad o de e s t o , l a acc i ó n de l o s á c i do s s o b re e l p l o mo dep o s i t a

una capa p ro t ec t o ra que imp ide l a co n t i nuac i ó n de l a t aque . E s po r e s t o

que e l plomo se usa mucho como ma teri al de co nst ruc ció n "a prueba de -

á c i d o s " .

10 e LOS ELEMENTOS DEL GRUPO V

D

E s t o s e l em en t o s , a l i gua l que l o s de l

Grupo IV, también muestran una marcada pro gre s ió n de no me tál ic o (n i -

t ró geno , f ó s f o ro y a r s é n i co ) a me t á l i c o ( an t imo n i o y b i smut o ) . E l n i -

t ró geno e s un ga s i n co lo ro , i no do ro y re l a t i v a men t e i n e r t e , que co n s -

t i t u ye ap ro x imadament e e l 80% de l a a t mó s f e ra t e r re s t r e . E n l a s reac -

c i o ne s de co mbus t ió n en e l a i re , e l n i t ró g eno a t mo s f é r i co s e co mb ina -

co n e l o x i geno f o rmando ó x i do n í t r i co y b i ó x i do de n i t ró geno .

N

2

( g ) + 0

2

( g ) • 2NO(g )

2NO( g) = 0

2

( g ) 2N0

2

( g )

E l n i t rógeno se combina también con los metales para formar n i

t ru ro s , t a l e s co mo e l M g ^ . L o s h i d ru ro s de l n i t ró geno i n c lu y en e l a

moniaco (NH

3

) y l a hi d r a ci n a ( ^ 4 ) '

E 1

fo sfo ro es un só l id o blando que

se p re sen t a en i

a s

f o rmas a l o t ró p i c a s b l anca y ro j a . L a f o rma b l anca , -

de mane jo pe l i g r o so , co r re sp o nde a un vapo r de f ó rmu la P

4 <

Este vapor

se inf lama espontáneamen te en e l a i re o en oxig eno para formar un ó xi -

do co n f ó s f o ro pen t a va len t e .

p

4

g) + s o

2

g) >p

4

o

1 q

( c )

E l h i d ru ro de l f ó s f o ro e s l a f o s f i n a ( PH

3

), gas sumamente -

t ó x i c o . E l a r s é n i co t i ene dos mo d i f i cac i o ne s : l a no me t á l i ca ( amar i -

l l a ) y l a me t á l i ca ( g r i s ) . Fo rma un h i d ru ro ( a r s i n a , AsH

3

) y óxidos

t r i v a l e n t e y p e n t a v a l e n t e . ( A s

2

0

?

y A s

2

0

5

) , tod os compuestos muy —

tó xi co s. E l a nt imo nio y e l bi smuto son ambos metale s que no pueden -

u t i l i z a r s e e n a p l i c a c i o n e s q u e r e q u i e r a n g r a n r e s i s t e n c i a e s t r u c t u -

ra l . E l an t imo n i o fo rma un h i d ru ro i ne s t ab le , e s t i b i n a . ( S b H

3

). Am -

bo s me t a le s f o rman e l ó x i do t r i v a len t e ( S b^O^) y B i

2

0

3

) y e l óxido -

pen t ava len t e ( S b

2

0

5

y B i

2

0

5

) . Todos lo s e lementos del grupo V forman

t r i f l u o r u r o y t r i c l o r u r o .

10 e LOS ELEMENTOS DEL GRUPO VI .

Esto s e lementos son no met ales , excepto e l más pesad o, p o lo nio .

E l o x i geno ga seo so e s i n co lo ro e i no do r o ; e l - o x í geno l í q u i d o e s a zu l .

E l oxíge no es un e lemento ac t iv o que se combina con todo s l^ s e lemej i

t o s , e xcept o l o s ga se s no b l e s . E n c i e r t a s co mb inac i o n e s , l o s á to mo s -

de oxíge no se enlaz an entre s í ; dich os compuestos recib en e l nombre -

de pe ró x i do s . C uando e l o x í geno abso rbe ene rg í a co n rad i ac i ó n u l t ra -

v i o l e t a u o t ro s med i o s , p ro duce o zo no , ga s i r r i t a n t e y qu ím i cament e -

a c t i v o .

energ ía .

30

2

(g)

¥

20

3

( g )



LOS GASES NOBLES O AEROGENOS, GRUPO O . Durante mucho tiempo se —

c reyó que es to s e lemento s g a seo so s no pa r t i c i p a ba n en r ea c c iones qu ími -

c a s ; po r e l lo se le s l l a ma ba " i n er te s " . En lo s " i ne r te s " ( e spec i a lmente

la del xenón).

Lo s e lemento s de t r a ns i c i ón y de t r a ns i c i ón i n te r na . T odo s e l lo s

son meta le s y va r í a n a mp l i a mente en sus p r op ieda des f í s i c a s . Ent r e e s -

to s meta le s se ha l la n l o s de ma yor punto de fus i ó n , lo s más f r á g i le s , -

los más duros y los más densos.

e l a zu f r e e s un só l i d o a ma r i l l o p á l i d o que se ob t i ene de lec ho s su b t

rráneos fundiendo el elemento y succ ionándolo con una mezc la de vapor,

agua sobreca lentada (aprox imadamente 175-C) y a ire compr imido (proceso

F r a s c h ) . E l b i ó x i d o y e l t r i ó x i d o , S 0

2

y SO3, son muy cono c ido s. E l azuf

se combina práct icamente con todos los meta les para formar sulfuros. Su

d r ur o e s e l g a s pes t i lente H

2

S. E l sele nio y el te lu r i o son ambos semime

l i e o s . S u s h i d r u r o s , H

2

Se y H

2

Te, son más pest i lentes que el H

2

S, y su

x ic idad, y absorc ión y retenc ión en el cuerpo humano, ha desa lentado la

ves t i g a c i ón de sus p r op ieda des . E l p o lon io e s a l t a mente r a d i a c t i vo y su

qu ímic a no se ha e s tud ia do en deta l le .

Lo s e lemento s de l g r upo V I I , l o s ha lógeno s . E s to s e lemento s no metá

c o s , t óx i c o s , r ea c t i vo s y g a seo so s o vo lá t i l e s a t empera tur a s no rma les .

f lú o r e s un g a s a ma r i l l o p á l i d o de muy a l t a r ea c t i v i d a d . R ea c c iona v i o le

tamente con el hidrógeno.

H

2

(g) + F

2

(g) * h

2

F

2

( g )

E l c lo r o , g a s a ma r i l l o ve rdo s o , e s t amb ién muy r ea c t i vo . Ma nt i ene a c

vamente la combust ión de hidrocarburos.

CH

4

(g) + 4C1

2

( g )

e n e r g í a

- CC1

4

(g) + 4HC1 (g)

Su hid ruro es el HC1. A temperatu ra ambiente, el bromo es un l iq ui do

vo lá t i l , d enso y de c o lo r r o jo o sc ur o . E s lo su f i c i enteme nte r e a c t i vo c om

para combinarse ráp idamente con la mayor ía de los meta les.

Zn (c ) + B r

2

( l ) * Z n B r

2

( c ) , o Z n

2 +

= 2 Br~

Su hidruro es el HBr. E l yodo es un sól ido negro que se sublima forma

do un vapor vio le ta. Su hid ruro es el Hl. La química del ast at i o no se h

inv est iga do en de ta l le , pero se sabe que forma compuestos en los cua l es

ex i s te en f o rma de i on a s ta t i u r o , A t - .

Los ha lógenos forman compuestos entre s í que se l laman compuestos in

te r ha loge na dos . Ent r e e l l o s podemos c i t a r B rC l , C I F o , I f

7 y

IC1.



ACTIVIDADES DE REFORZAMIENTO

1. - E l abo re l a co n f i g u ra c i ó n e l e c t r ó n i c a de l o s s i gu i e n t e s e l emen t o s y de

acue rdo a l o s e l e c t ro ne s de va len c i a ag rú pe lo s en f am i l i a , nó mbre la s

i nd i que l a v a lenc i a más p ro bab le de l o s e l emen t o s .

E lemento No. at . = 1 1 E lemento No. At . = 1 7

Elemento No. at . = 35 Eleme nto No. At. = 35

Elemento No. at . = 20 Elemen to No. at . =. 10

Elemen to No. at . = 36 Elemen to No. at. = 4.

2 . - Se rea l i zó e l a ná l i s i s de un e lement o de s co no c i do y s e o bt uv i e ro n l o s

s i g u i e n t e s r e s u l t a d o s .

PROPIEDADES QUIMICAS: Al reaccionar con e l agua formó compuestos del

t ipo MOH, so lubles en agua.

A l reacc i o na r co n e l HNO3 ^ compuestos del t ipo MNO3.

En todos lo s ca sos M. es un átomo de nue stra sub sta nci a.

PROP I E DADE S F I S I C AS :

Den s i dad . 855 g r s /cm^.

Pun t o de eb u l l i c i ó n 758

e

C.

Pun t o de f u s i ó n 62

2

C .

I de n t i f i qu e e l e l emen t o y a qué g rupo s pe r t enece .

3 . - En l ab o ra t o r i o s e o bt uv i e r o n l o s s i g u i e n t e s re s u l t ad o s de un e lemen t o

de sco no c i do .

PROPIEDADES QUIMICAS

A l un i r s e co n e l h i d ró geno y d i s o l ve r se en agua dá un ác i do f ue r t e de

fórmula HX, con los metale s alc al in os como el sod io o pot as i o produce

sa le s de l t i po M aX, KX , que po seen en lace e le c t ro va len t e .

PROP I E DADE S F I S I C AS :

E s l í qu i do pa rdo ro j i zo , pun t o de eb u l l i c i ó n 58

2

C, punto de fus ió

- 7 . 3

e

C .

Obse rvando l a v a r i ac i ó n de l o s da t o s t abu lad o s en l a s i gu i en t e t ab la

p ro no s t i que l o s v a l o re s de pe so a t ó m i co , pun to de f u s i ó n pun t o de ebu

l l i c i ó n de l e l emen t o , ¿ C uá le s s e r í an s u s p ro p i edade s qu ím i ca s ? .

Símbolo

No.

Peso

P. de

P. de

Símbolo

Atómico

Atómico

Fusión Ebullición

HELIO

He

86

4.003

-272.2

2

C.

-268.9

2

C.

NEON

Ne

10

20.183

-248.6

e

C.

-245.9

2

C.

ARGON

Ar.

18

39.94

-189.2

e

C. -185.7

2

C.

KRIPTON

Kr

36

83.30

-157.0

2

C.

-152.9

e

C.

XENON

Xe

54

131.20

-112.0

S

C.

-107. l

e

C.

RADON

Rn.

86

222.00

- 71.0

2

C.

- 61.8

2

C.

NUEVO ELEMENTO

De l a s i gu i en t e l i s t a de e lemen t o s : L i , M g , As , 0

2

, Ar, V, Nd, Ba, Rb

Te, TI, P, Xe, U.

DETERMINE:

a ) ¿ C u á l e s so n e l e m en t o s r e p r e s e n t a t i v o s , d e t r a n s i c i ó n , d e t r a n s i c i ó

i n t e rna y ga se s no b le s ?

b ) ¿ C uá le s s o n e lemen t o s me t á l i c o s , no me t á l i co s y ga se s no b le s . E n am

b o s c a s o s d e s a r r o l l e l a c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó n i c a ?

Hacer una l i s t a de todos lo s e lementos, por nombre y s ímb olo, que se

an ga seo so s ba j o co nd i c i o ne s no rm a le s .

E l abo re una l i s t a de l o s e l emen t o s que s o n l í qu i d o s ba j o co nd i c i o ne s

no rma le s .

Señale e l No. de va len cia esp erad os para cada grupo de los e lementos

r e p r e s e n t a t i v o s .



P r e d e c i r l a s f ó r mu l a s má s p r o b a b l e s p a r a l o s c o mp u es t o s

f o r ma d o s a l r e a c c i o n a r e l o x í g e n o c on c a d a un o d e l o s -

me t a l e s a l c a l i n o s , a l r e a c c i o n a r e l c l o r o c on c a da u no

d e l o s me t a l e s a l c a l i n o t é r r e o s . E l Ox í g en o t e n d r á l a -

v a l e n c i a n e ga t i v a e s p er a d a , el c l o r o i g ua l .

F u n d á n d o s e p or e l l u g a r o c u p a do po r el e l e me n t o me t á l i -

c o e n l a t a b l a p er i ó d i c a . ¿ C uá l d e l o s s i g u i e n t e s h i d r ó^

x i d o s d e be s er e l m á s b á s i c o ?

Mg

( 0 H )

2

,

A L

( O H )

3

, C

U

( O H

) , Na (

O H

) , Ca

( 0 H )

2

E j e r c i c i o s c on l a t a b l a p e r i ód i c a

1. Apl icando las configuraciones electrónicas de los elementos nitrógeno

(no. at. 7), oxígeno (no. at. 8), magnesio (no. at. 12), cloro (no. at. 17),

hierro (n o. at. 26) y cinc (no. at. 30) , colóquens e sus símbolos en la posición

correcta en la tabla periódica que se da a continuación.

Gu o1A

Cmm

•HA IVA VA

VIH

u n m t i vu VIIIB | i n

LLT

UnU wo.

AeífHdw



La tabla periódica y la periodicidad

Lantinidos

Actinidos

2 .

En la tabla per iódica que se da a continuación, márquense con una G

aquel los e lementos que se encuentran como gases y con una L aquellos ele-

mentos que se encuentran como l íquidos.

Gasa*

I n e r t e s

3

i

G rup o

3. En la tabla per iódica s iguiente , márquense con una X aquel los e lemen-

tos que-se presentan en la forma de moléculas diatómicas. Dénse también las

fórmulas de las moléculas diatómicas de estos e lementos.

i «¡y G«.

Inertes

1

H

1.01 HA

MIA IVA VA VIA

VIIA

2

Ha

4 . 0 0

U

6.94

Ba

9.01

5

B

10.8

6

C

12.0

7

N

14 0

8

0

16.0

1

F

19.0

T 5 —

Ne

20 1

Na

23.0

12

Mg

24.3

HIB IVB

VB

VIB

VIII

VII IB | |

IB IIB

13

Al

2 7 0

14

Si

28.1

15

P

31 0

16

S

32.1

17

Cl

35 5

18

Ar

40 0

19

K

39 1

20

Ca

40.1

21

Se

45 0|

22

Ti

4 7 . 9

23

V

50.9

24

Cr

52.0

25

Mn

54 9

26

Fa

55.8

27

Co

58.9

28

Ni

58.7

29

Cu

6 3 . 5

30

Zn

65 4

31

Ga

69 7

32

Ga

72.6

33

As

74 9

34

Se

79.0

35

Br

79 9

36

Kr

83 8

37

Rb

8 5 . S

38

Sr

87.6

39

Y

88.9

40

Zr

91.2

41

Nb

92 9

42

Mo

96 0

43

Te

99 0

44

Ru

101

45

Rh

103

46

Pd

105

47

*9

108

48

Cd

112

49

In

115

50

Sn

119

51

Sb

122

52

Te

128

53

1

127

54

Xe

131

55

C»

1 3 3

56

Ba

137

57

La

139

72

Hf

179

73

Ta

181

74

W

184

75

Re

186

76

O»

190

77

Ir

1 9 2

78

Pt

195

79

Au

197

80

Hg

2 0 1

81

TI

204

82

Pb

2 0 7

83

B<

2 0 9

84

Po

2 1 0

85

At

2 1 0

86

Rn

2 2 2

87

Fr

2 2 3

88

Ra

2 2 6

89

Ac

2 2 7

Lant/nidce

Actintdca

50

Ce

140

59

Pr

141

60

Nd

144

61

Pm

145

62

Sm

1 5 0

63

Eu

152

64

Gd

157

65

Tb

159

66

Oy

163

67

Ho

165

68

Er

167

69

Tm

1 6 9

70

Yb

173

71

Lu

175

Lant/nidce

Actintdca

90

Th

2 3 2

91

Pa

2 3 1

92

U

238

93

Np

2 3 7

94

Pu

2 4 2

95

Am

2 4 3

96

Cm

2 4 5

97

Bk

2 4 5

98

Cl

2 4 8

99

Et

2 5 3

100

Fm

2 5 4

101

Md

2 5 6

102

No

2 5 3

103

Lr

257

4 .

En la tabla per iódica s iguiente , indíquense qué e lementos ti enen colores

pecul iares , trazando e l per ímetro de la tabla con este color y dibujando una

flecha que apunte al e lemento apropiado.

Lantanidos

Actinidos

5. En la tabla per iódica s iguiente , márquense con una D los seis elemen-

tos más densos (de la más al ta densidad), con una F los seis elementos que

tienen e l punto de fusión más al to y con una E los se i s e lementos que ti enen

el punto de ebul l i c ión más al to.

Gatas

I n e r t e «

"g Grupo



6. En la tabla periódica siguiente, indíquense las posiciones de los metales,

los no metales y los metaloides .

Grupo

1A

1

H

IIA

He

IIA

II IA IVA

VA V IA VIIA

4 . 0 0

5 ' 6 " '7

" f l 9 10

Li

Be

B

C N

0

F

Ne

6 94

9 01

10 8

12 0 14 0

16 0 19 0 20 1

1

1

12

13 14

15

16 1 7

18

VIII

Al

Si P

S Cl

23 0 24 3

II IB IVB

VB VIB VII IB

| 1

IB

IIB

27 0 28 1

3 1 0 3 2 1 3 5 5

40 0

19

20

21 22 23 24

25

26 27

28

29

30

31 32

33

34

35 36

Ca

Se Ti V

Cr Mn

Fe Co Ni

Cu

Zn

•Ga Ge As

Se

39 1

40.1

45 C 47 9

50 9 5 2 0

54 9

55 8 58 9 58.7

63 5

65 4

69 7

72 6 74 9

79 0

79 9 8 3 8

37

38

39

40

41

4 2 4 3 4 4

45 46 47 48

4 9 5 0

51 52 53 54

Rb Sr

V Zr

Nb

Mo

Te Ru Rh

Pd

Afl

Cd In

Sn

Sb

Te

85 5 87 6

88 9

91.2 92 9

96 0 99 0

101

103 105

1 0 8 1 1 2

1 1 5 1 1 9

122 128 127

131

55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

85 86

C»

Ba La Hf

Ta

W

Ra

Os Ir

Pt

Au

Hfl

TI

Pb

B>

Po

133 137

1 3 9

179

181

184

186

1 9 0 1 9 2

1 9 5 1 9 7 2 0 1 2 0 4

2 0 7

2 0 9 2 1 0

2 1 0 2 2 2

87 88

89

Fr

Ra Ac

2 2 3 2 2 6 2 2 7

58

59 60 61

62

63

64

65 66 67

Lamanido6

Ce P r

Nd

P m S m

Eu

Gd Tb

Dy Ho Er Tm

Yb

Lu

140 141

144

145

150 152 157

159 163

165

167

169

173

175

90 91 92

93 94

95

96 97

98 99

100

101 102

103

Acl fmdos Th

Pa U Np

Pu

Am

Cm

Bk Cf

Es Fm

Md N o

Lr

232 231 238

2 3 7

2 4 2 2 4 3

2 4 5

2 4 5 2 4 8

2 5 3

2 5 4

2 5 6 2 5 3 2 5 7

E m p l e a n d o l a s c o n f i g u r a c i o n e s e l e c t r ó n i c a s c o r r e s p o n d i e n t e s ,

i nd ique en qué g r upo y per i odo se deben c o loc a r lo s s i g u ientes e -

lemento s :

Cs, # at. 55; Ga, # at. 31; A r, # at. 18

Emp lea ndo la s c onf i g ur a c iones e lec t r ón i c a s c o r r espond ientes ,

seña le c uá le s de lo s s i g u ien tes e lemento s son r ep rese nta t i vo s , de

t r a n s i c i ó n o d e t r a n s i c i ó n i n t e r n a :

Ca, # at. 20; Ne, # at. 10; Fe, # at. 26; U, # at . 92;

Sr , # at. 38; Ag # at. 47; As, # at. 33; Lu, # at. 71.

7. En la tabla per iódica de la página s iguiente , indíquense las posic iones

de los e lementos de l bloque s, los de l bloque p, los de l bloque d y los del

bloque / .

Gases

Inertes

2

He

8.

En la tabla per iódica que se da a continuación, indíquense las po sic iones

de los e lementos representativos, los gases inertes , los e lementos de transic ión

y los e lementos de transic ión interna.

Lantinidos

Actímdos

Grupo

Gases

Inertes

2

He

4 . 0 0

"io

Ne

Grupc



9 . E n l a t a b l a p e r i ó d i c a s i g u i e n t e , i n d í q u e s e l a p o s i c i ó n d e l o s m e t a l e s a l -

c a l i n o s , l o s m e t a l e s a l c a l i n o t é r r e o s , l o s m e t a l e s d e t r a n s i c i ó n , l o s h a l ó g e n o s ,

l o s l a n t á n i d o s y l o s a c t í n i d o s .

Gases

Inanes

Gruoo

1A

Lantánidos

Actfnidos

1 0 . E n l a t a b l a p e r i ó d i c a s i g u i e n t e , ú s e n s e f l e ch a s l a rg a s p a r a i n d i c a r c o m o

v a r í a n g e n e ra l m e n t e l a s p r i m e ra s e n e rg í a s d e i o n i z a c i ó n d e l o s e l e m e n t o s ,

d e n t ro d e l o s r e n g l o n e s y c o l u m n a s d e l a t a b l a .

Grupo

1A

4 . 0 0

Lant/nidaa

Actmdas

1 1 . E n l a t a b l a p e r i ó d i c a s i g u i e n t e , ú s e n s e f l e c h a s l a rg a s p a r a i n d i c a r c o m o

Varí an

g e n e r a l m e n t e l a s e l e c t ro n e g a t i v i d a d e s d e l o s e l e m e n t o s d e n t ro d e l o s

r e n g l o n e s y c o l u m n a s d e l a t a b l a .

G, U

P° Gases

Inertes

1

H

IIA

2

He

IIA

II IA IVA VA VIA

VIIA 4.00

5

6

7

«

l o

L. Be

B

C

N

0 F Me

6 94 9 01

10.8

12.0 14 0

16 0 1 9 0 20 1

1 1

12

13 14 15 IR

17 18

Na

Mg

VIII

Al

Si

P

S

Cl

Af

23 0

24 3

111B

IVB

VB VIB

VIIIB

1

|

IB

IIB

27.0 28.1 31 0 32 1

35 5 4 0 0

19 20 21

22 23 24

25

26

27

28

29 30 31

32 33 34

35

36

K

Ca Se

Ti

V

Cr Mn

Fe

Co

Ni

Cu Zn

Ga

Ga As S® Br Kr

39 1 40 1

45 0 47.9

50 9 52 0

54 9

55 8 58 9 58 7

6 3 . 5

65 4

69.7

72.6 74 9

79.0|

79 9

83 8

37

38 39 40 41

42 43 44

4 5 4 6

47

48

49

50 51 52

53

54

Rb

Sr Y

Zr

Nb

Mo

Te Ru Rh

Pd

As

Cd Ir. Sn

Sb

Te

1

Xe

85 5

87 6

88 9 91 2

92 9 96 0

99 0

101 103

1 0 5 1 0 8 1 1 2

1 1 5 1 1 9

122

1 2 8

1 2 7

131

55 56 57

72

73

74

75

76 77

78 79 80

81 82 83

R4

85

86

Cs

Ba ü> MI

Ta

W Re

Os Ir Pt

Au

Hg

TI

Pb B i

Po At Rn

133 137

139 179

181

184

1 8 6 1 9 0

192 195 197

2 0 1

2 0 4

2 0 7

2 0 9 2 1 0 2 1 0 2 2 2

87

88 89

F<

Ra Ac

2 2 3

2 2 6

227

58

59

60

61

62 63

64

65

66 67

68 59

70

71

Lantinidos

Ce P r

N d P m S m

Eu

G d T b

Dy

Ho Er

Tm Yb

Lu

140 141

144

1 4 5

150 152 157

159 163

1 6 5 1 6 7 1 6 9 1 7 3

175

90 91 92

93

94

95

96

97

98

99 100

101 102

103

Actínidos Th

Pa U

Np

Pu

A m Cm

8k

C Es Fm

Md

No

Lr

2 3 2 2 3 1 2 3 8 2 3 7

2 4 2 2 4 3

2 4 5 2 4 5 2 4 8

2 5 3

2 5 4

2 5 6 2 5 3

2 5 7

1 2 . E n u m é re n s e l os n ú m e ro s d e o x i d a c i ó n c o m u n e s d e l o s e l e m e n t o s r e -

p r e s e n t a t i v o s e n c a d a u n o d e l o s g ru p o s s i g u i e n t e s .

IA I IA I I IA

N ú m e r o s

c o m u n e s d e

o x i d a c i ó n

IV A V A V IA V I IA

1 3 . L o s ó x i d o s s o n c o m p u e s t o s q u e i n c l u y e n o x í g e n o c o m b i n a d o c o n o t ro s

e l e m e n t o s . ( E l o x í g e n o s e e n c u e n t r a c a s i s i e m p r e e n l o s ó x i d o e n u n e s t a d o

d e o x i d a c i ó n — 2 . ) D é n s e l a s f ó r m u l a s p a r a l o s ó x i d o s d e lo s s i g u i e n t e s e l e -

m e n t o s .

O x i d o s :

D a r d o s D a r d o s D a r

t re s

ó x i d o s ó x i d o s ó x i d o s

H

Li Be B C N



Na Mg Al S i P* S

(e l óxido +2 no

existe para el Se)

K Ca Ga Ge As* Se

R b S r S n S b * T e

Cs Ba

• (Para los óxidos del P, As y Sb, las fórmulas reales son e l doble de las fórmulas que se pre-

dicen.)

1 4 . L o s h i d r u r o s s o n c o m p u e s t o s q u e i n c l u y e n e l h i d r ó g e n o c o m b i n a d o

c o n o t ro s e le m e n t o s . (E l h i d ró g e n o s e e n c u e n t r a e n e l e s t a d o d e o x i d a c i ó n

—

1 c o n l o s m e t a l e s y e n e l e s t a d o d e o x i d a c i ó n + 1 c o n l a m a y o r í a d e

l o s n o m e t a l e s . E l h i d ró g e n o s e e s c r i b e a l p r i n c i p i o e n l a s f ó rm u l a s d e l o s

h i d r u r o s d e l o s e l e m e n t o s d e lo s g r u p o s V I A y V I I A y e n s e g u n d o l u g a r p a r a

l o s h i d ru ro s d e l o s o t ro s e l e m e n t o s . ) D é n s e l a s f ó rm u l a s p a r a l o s h i d ru ro s d e

l o s e l e m e n t o s s i g u i e n t e s .

H i d r u r o s ( e s t a d o ( e s t a d o ( e s t a d o ( e s t a d o

4 - 4) + 3 ó - 3 ) - 2 ) - 1 )

Li Be B* C N O F

Na Mg Al S i P S C1

K Ca Ga * Ge As Se Br

R b S r _ In S n S b T e I

Cs Ba Pb Bi(Las fórmulas reales de los hidruros del B e l Ga son e l doble de las fórmulas que se predicen.)

L o s c l o ru ro s s o n c o m p u e s t o s q u e i n c l u y e n a l c l o ro c o m b i n a d o c o n o t ro s e l e -

m e n t o s . (E l c l o ro s e e n c u e n t r a e n l o s c l o ru ro s e n u n e s t a d o d e o x i d a c i ó n —1 ,

e x c e p t o e n l o s d e l o x í g e n o y e l f l ú o r . ) D é n s e l a s f ó rm u l a s d e l o s c l o ru ro s d e

l o s e l e m e n t o s s i g u i e n t e s .

C l o r u r o s

( e s t a d o + 4 ) ( e s t a d o + 3 )

H

Li Be B C N O ( -2 ) F ( -1 )

N a M g A l * S i P S( + 2)

K

°

a G a G e

A s S e (+ 4 ) B r ( + 1 )

R b S r

S n S b T e ( + 4 ) I ( + i )

C s B a

B i

'( La fórmula real del c loruro de Al es e l doble de la fórmula que se pred ice .)

L o s e l e m e n t o s d e t r a n s i c i ó n t i e n e n v a r i o s e s t a d o s d e o x i d a c i ó n p o s i b l e s . D é n -

s e l o s n ú m e ro s d e o x i d a c i ó n c o m u n e s p a r a

H i e r ro , F e

C i n c , Z n

v ^ r i ' ^ T f

5 d f

^

Ó X Í d 0 S d e l h i e r r

° y

e I c i n c

-

l o s

d e l h i e r ro

y el em e y e l h i d ru ro d e l c i n c .

CARACTER METALICO Y NO METALICO

Seña le c uá l de lo s s i g u i ent es e lemento s que per tenecen

a l cuarto per iodo posee mayor carácter metá lico:

Se, Cr, Fe, Cu.

Cuál de lo s s i g u ie nte s e lemento s , per tenec ie ntes a l -

grupo IV, posee mayor carácter metá lico:

C, S i , Ge, Pb.

I nd ique cua l de lo s s i g u i ent es e lemento s , per te nec ien-

tes a l g r upo I I I - A , po see c a r á c ter n o -metá l i c o :

B, A l, Ga, In.



E n l a t ab la pe r i o d i c a que se da a co n t i nua c i ó n ,

úsense

f l e ch a s l a rga s pa ra i n d i c a r có mo aument a genera lmen t e e l c a -

rác t e r me t á l i co de l o s e l emen t o s den t ro de l o s reng lo ne s y -

co lumnas de la t ab la.

Gam

In ertes

1

H

2

He

HA

III A

IVA VA

V IA V I I A 4 00

3

4

b

6 7

8 9 10

u 8a

B

C

N

0 P Na

6 94 9 01

10 8 12 0 14 0

16 0 19 0 20 1

t 1

12

13 14

15 16 17

18

Na

Mg

V I I I

Al

S i P S

CI

Ar

23 0 24 3

1118 IVB VB V1 8

V I I IB

1 1

IB

MB

27 0

28 . 1 31 0

32 1 35 5 40 0

19 20

21 22 23

24

25

26

27

28

29 30 31

32 33

34

35

38

K Ca

Se

Ti V

Cr M n

Ft Co

Ni

Cu Zn

Ga Ga Aa

Sa

Br Kr

39 1 40 1 45 Ú 47 9

50 9 52 0 54 9

55 . 8 58 9 58 7

63 5 65 4 69 7

72 6

74 9 79

O

79 9 83 8

37 38

3 9 4 0

41

42

4 3 4 4

45 46

47

48 49 50 51

52 53

54

Rb

Sr

Y

Zr N b

M o Te

Ru

Rh

Pa

S

Cd

In

Sn

Sb ía 1 Xa

85 5 87 6

88 9 91 2 92 9 96 0

99 0 101 103

105 108 112

115 119 122 128

127 131

55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

C. B a

La

HI

Ta W Ra

Oj

Ir

Pi Au Hg

TI

Pb 8 i Po A i Rn

133 137

139

179

181

184

186 190 192

195 197

201

204

207 209

210 2 iO 222

87

88 89

Fr

Ra A Í

223 226 227

58 59 60

61 82 83 64

85 66 67

6 8 6 9

70

71

lanlanido«

C. Pi N d

Pm Sm

Eu Gd Tb

Oy

Ho Er Tm

Y b L u

140

141 144

1 4 5

150 152 157

159 163 165 167

169 173

1 75

90

91

92

93

94

95 96 97 98

99 1 00 101

102 103

Act in idj .

Th

Pa U

Np

Pu

Am

Cm 8 *

C I E s Fm

M d N o I r

232 231 238 237

242

2 4 3 2 4 5 2 4 5 2 4 8

2 5 3 2 5 4 2 5 6

2 5 3 2 5 7

E n l a t ab la pe r i ó d i ca s i g u i e n t e , Úsen se f l e cha s l a rq a s

para ind ica r como aumenta generalmente e l car áct er no metál i -

co de los e lementos dentro de los renglones y co lumnas de 1?

Gsss

Inert«,

"g Gupo

Lantsmdos

Acu'mOos

A U T O E V A L O A C I O N

E nunc i e l a L ey Pe r i ó d i ca

Qué en t i ende po r Tab la Pe r i ó d i ca , ¿ C uá l e s s u u t i l i d ad ?

(En un período ¿Dónde será más probable hal lar un e lemento de e leva

p o t e n c i a l d e i o n i z a c i ó n ?

¿Qué es un período, un grupo?

¿Por qué e l ca lc io No. atómico ve i nte y e l zinc No. atómico t re int a

pesar de tener ambos dos e lectrones de valencia no están en e l mism

grupo ?

¿ Có mo aument a l a e l e c t r o neg a t i v i dad en l a Tab la Pe r i ó d i ca ?

D i f e ren c i e me t a le s y no me t a le s en ba se a s u s p ro p i edad e s f í s i c a s y

qu ím i ca s .

D e a c u er d o a l a c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó n i c a e s t a b l e z c a l a d i f e r e n c i a

t r e e l e m en t o s de t r a n s i c i ó n y de t r a n s i c i ó n i n t e r n a .

M enc i o ne e l no mbre de cua t ro f am i l i a s o g rupo s .

¿ Qué e s un e lemen t o s i n t é t i co ?

¿Cuál es e l e lemento más e le ctr one ga t iv o, cuá l es e l menos?

¿ Qué t i po de co mpue s t os s e fo rma a l rea cc i o na r l o s ó x i do s m e t á l i co s

con e l agua?

¿ Qué t i po de co mpue s to s s e f o rma a l reac c i o na r l o s ó x i do s no me t á

co s ( anh í d r i do s ) con e l agua ?

¿Qué t ipo de compuesto se fo rma al reaccionar un e lemento no metál i

co n e l h i d ró gen o ?



I N T R O D U C C I O N

Durante mucho t iempo después de que fuero n ide nt if i cad os con certeza

los pr imeros compuestos químicos, los enlaces entre los átomos que forma-

ban parte de ellos permanec ían todavía en el mister io. S in embargo, a par

t i r de l s i g lo X I X se h i c i e r on numero sa s t enta t i va s p a r a exp l i c a r l a na tu -

ra leza de las fuerzas que mantienen unidos a los átomos en un compuesto,-

lo s i ones y l a s mo léc u la s en un c r i s t a l , e t c .

Poco a poco surg ieron numerosas teor ías y se l legó gradua lmente a —

con sid era r cada vez más importante el estu dio del enlace químico. Esto —

c ons t i t uy e , en la a c tua l i d a d , uno de lo s p r i n c ipa le s c a mpos de i nve s t i g a -

c i ón de la c i enc i a qu ímic a .

Un c r i t e r i o impor ta nte pa r a p r edec i r e l t i p o de en la c e que se f o rma

ent r e do s á tomos e s e l c r i t e r i o de sus e lec t r onega t i v i d a des . E s te c onc ep -

to fue i n t r oduc ido po r p r imera vez po r L i nus Pa u l i ng , s i g n i f i c a ndo un

a va nc e en la c omprens i ón de lo s d i f e r entes t i p o s de en la c e .



O B J E T I V O S

OBJETIVO GENERAL

Al término de la unidad, e l a lumno:

Comprenderá las di f er en te s fo rmas de combin ación entre lo s e lementos -

en ba se a l o s p r i n c i p i o s de l a e s t r u c t u ra a t ó m i ca .

OBJETIVOS ESPECIFICOS

El alumno:

5 . 1 De s c r i b i r á l a s cau sa s de f o rmac i ó n de en lace .

5 . 2 D i s t i n g u i r á l o s d i s t i n t o s t i p o s d e e n l a c e s q u í m i c o s .

5 . 3 R e l a c i o n a r á l a e l e c t r o n e g a t i v i d a d c o n l o s d i f e r e n t e s t i p o s d e e n la c e s .

5 . 4 Re lac i o na rá l a s p ro p i eda de s de l o s co mpue s t os con el t i po de en lace .

5 . 5 E xp l i ca rá l a f o rmac i ó n e impo r t anc i a de l " puen t e de h i d ró geno " .

5 . 6 D e s c r i b i r á l o s t i p o s de f u e r z a s e i n t e r a c c i ó n i n t e r m o l e c u l a r .

E n l a s un i dade s an t e r i o re s hemos e s t ud i ado l o s co ncept o s de co mpue s t

y e lemen to en l o que re spec t a a s u s p ro p i edade s f í s i c a s y qu ím i ca s . A s í h

mos aprendido que algunos compuestos están formados por moléculas, y lo s

e lementos, por átomos.

E n l a un i dad 4 ap rend imo s co mo e s t án co n s i t u í d o s , a s u ve z , e s t o s ú l

t imo s . S abemo s que l a s pa r t í c u l a s f undament a le s de l á to mo so n t re s : l o s

p ro t o ne s , l o s neu t ro ne s y l o s e l e c t r o ne s . Tamb ién sabemo s có mo se re l ac i o

n an y d i s t r i b u y e n e s t a s p a r t í c u l a s .

Aho ra es ap ro p i ado p l an t e a r una s e r i e de p regu n t a s : ¿ po r qué s e f o r

man l o s co mpue s t o s ? , ¿ qué f ue rz a s o r i g i na n que l o s á t omo s i nd i v i d ua l e s s e

ag rupen en mo léc u la s ? , ¿ e s t án t o do s l o s co mpue s t o s fo rmado s por mo lé cu la s

Las fuerz as que mant ienen jun tos a lo s átomos en los compuestos se l lam an

e n l a c e s

o

u n i o n e s q u í m i c a s .

S i n embargo , e s t a s imp le de f i n i c i ó n no no s d

mucha infor ma ción . Para poder responde r adecuadamente a est as preg unta s e

nece sa r i o que co mprendamos a l guna s p ro p i eda de s de l o s á t o mo s , de r i v a das d

l a e s t ru c t u ra que po seen é s t o s .



, 1 e n e r g i a d e i o n i z a c i o n

E s po s i b le med i r e xpe r imen t a lmen t e l a s ene rg í a s reque r i da s pa ra s £

pa ra r e l e c t ro n e s de l o s á t omo s ga seo so s . A s í , l a ene rg í a de i o n i z ac i ó n

ha s ido def in ida como la energía necesa ria para desalojan el eZe cjtA on -

en el más alto nivel de energía de un átomo gaseoso. Cuando un e le ctr ón

e s s epa rado de un á t o mo , é s t e s e i o n i za ; e s de c i r , s e co nv i e r t e en un -

i o n po s i t i v o . L a t ab la 1 co n t i ene a l gu nas ene rg í a s de i o n i zac i ó n e xpe r i_

mental es.

( K C A L / M O L )

A T O M I C O

E L E M E N T O

( E . I . ) i

(E . I . ) 2

E . I . ) 3 ( E. I. :

1

H 3 1 3

_ _ _

2

H e 5 6 7 1 2 5 4

-

-

3

L i

1 2 4 1 7 4 4 2 8 2 3

-

4

B e

2 1 5 4 2 0 3 5 4 8 5 0 2 0

5

B 1 9 1

5 8 0 8 7 4 5 9 8 0

6

C 2 6 0

5 6 2

1 1 0 4

1 4 8 7

7

N 3 3 5

6 8 3 1 0 9 4

1 7 8 6

8

0 3 1 4

8 1 1 1 2 6 7 1 7 8 5

9 F

4 0 2

8 0 7 1 4 4 5

2 0 1 2

1 0 N e 4 9 7 9 4 7

1 5 0 0 2 2 4 1

11

N a

1 1 8 1 0 9 1 1 6 5 2 2 2 8 0

12

Mg

1 7 6 3 4 7 1 8 4 8 2 5 2 1

1 3

A l

1 3 8 4 3 4 6 5 6 2 7 6 6

1 4

S i 1 8 8

3 7 7 7 7 2 1 0 4 0

1 5

P

2 5 4

4 5 3 6 9 5 1 1 8 4

16

S

2 3 9 5 4 0 8 0 8 1 0 9 0

17

C 1

3 0 0 5 4 9 9 2 0

1 2 3 0

18

A r 3 6 3 6 3 7 9 4 3 1 3 7 9

19 K

1 0 0 7 3 4 1 1 0 0 1 4 0 5

2 0

C a

1 4 1 2 7 4

1 1 8 0 1 5 5 0

35

B r

2 7 3 4 9 8 8 2 8

1 1 5 4

3 6

K r 3 2 3 5 6 6

8 5 1

-

3 7

R b 9 6

6 3 4

9 2 0

-

3 8

S r

1 3 1 2 5 4

-

-

5 3 I 2 4 1 4 4 0 7 2 3

-

5 4

X e 2 8 0 4 8 9 7 4 0

-

5 5

C s

9 0 5 7 9

- -

5 6

B a 1 2 0 2 3 1

-

-

8 6 R n

2 4 8

-

- -

T AB LA 1 . E n e r g í a s d e i o n i z a c i ó n

L a p r i m er a e n e r g í a de i o n i z a c i ó n , ( E . I . )

l s

e s la e n e r g ía r e q u e r

da pa ra l a reacc i ó n

átomo gaseoso + energí a

M° ( g ) + ( E . I . ) i

en donde M°(g) co rresp onde a un átomo de cu alq uie r e lemento en e l es t

do gaseoso.

L a s e gunda ene rg í a de i o n i zac i ó n , ( E . I . )

2

, e s l a ene rg í a r eque r i d

para e l proceso

i on gaseoso monoposi t i vo + energí a »• i on gaseoso di pos i t i vo + e lec t

M

+

( g ) + ( E. X . ) 2 —

1

* M

+2

( g ) +

e

~

De manera s im i l a r s e de f i nen l a t e r ce r a , cua r t a y mayo re s ene rg í

d e i o n i z a c i ó n .

. 1 . a L A S E NE R GI A S DE I ON I Z A CI O N D E L L I T I O Y D E L S ODI O

C o n s i de remo s l a s ene r g í a s de i o n i zac i ó n de l l i t i o ( numero a t ó m i c

= 3 ) . E n l a t ab la 1 vemo s que se requ i e ren 124 Kcal/mo l pa ra l a i o n i z

c i ó n de l p r ime r e le c t ró n en l a r eacc i ó n

+ e~

+ e"

E n e s t a re p re s en t ac i ó n apa recen e l núc leo a t ó m i co - f o rmado po r 3

p r o t o n e s -

y

l a co r t e za e le c t r ó n i c a - f o rmada po r 3 e l e c t ro ne s ( l s

2

2 s

1

)

l o que nos da po r re su l t ad o un á to mo e lé c t r i c amen t e neu t ro ; A l ap l i c a

le ( E . I . ) i a é s t e s e de sp rende un e le c t ró n , dando po r co n secuenc i a un

exce so de ca rga p o s i t i v a i gua l a 1 , f o rmándo se e l i o n mo no p o s i t i v o .

S i co n t i nuamo s ap l i can do ene rg í a , l a i o n i za c i ó n de l s i gu i en t e e l

t ró n en l a reacc i ó n

i on gaseoso monoposi t i vo + el ectr on

M

+

( g ) + e"

L i ( g) + ( E. I . ) i

[ © ( 1s

2

2s

1

) -

3

]

0

+ ( E. I . ) l

Li ' ( g)

[ @ ( 1s

2

) -

2

]



L i 4

+ energi a

Li

+

'

4

e l e c t r o n

i on gaseoso monoposi t i vo + energí a

i on gaseoso + el ectr on

di s po si t i v o

_ 2

3+) ( l s )

+ ( E . I . )

3+) ( l s

1

)

+<

4 e-

requ i e re ca s i qu i n ce vece s más ene rg í a , 1744 Kca l . L a p r ime ra i o n i z a '

c i ó n d i o po r re su l t ado un i o n co n una capa l l en a de e le c t ro ne s ( l s

2

) -

y pa ra e so s e req u i r i ó re l a t i v a men t e po ca ene rg í a . Pe ro l a s e gunda -

i o n i zac i ó n requ i e re pa sa r de una co n f i gu rac i ó n co n capa l l ena de e le ;

t ro ne s a o t ra i n co m ple t a . H ace f a l t a una g ran can t i dad de ene rg í a pa-

ra efec tua r tal camb io, lo que claramente ind ica que este cambio no •

e s f a v o r a b l e .

Anal ic emos ahora e l ca so del sodi o (número atómico = 11) . En la-

t ab la 1 enco n t ramo s que se requ i e re n 118 Kca l/mol pa ra l a i o n i z ac i ó n -

de l p r ime r e le c t ró n de acue rdo a l a reacc i ó n

Na(g)

1 ri ( I s

2

2s

2

2p

6

3s

1

) "

11

4 ( E . I . )

+ ( E . I . )

Na

+

( g )

14) ( l s¿ 2s¿ 2p

b

)

.15J+1

+ e-

+ e-

De manera s im i l a r a l ca so de l l i t i o , e l núc leo á t o m ico apa rece co -

mo ( í í j p o r p o s e er 1 1 p r o t o n e s y l a c o r t e z a e l e c t r ó n i c a , f o rm a da a s u —

vez po r 11 e le c t ro ne s , apa rece como ( 1 s

1

2 s

2

2 p

6

3 s

1

)

_ 1 1

, lo que nos da --

po r re su l t ad o un á t omo e lé c t r i c amen t e n eu t ro . A l ap l i ca r l e a e s t e l a - -

( E . I . ) j s e de sp rende un e le c t r ó n , dando , po r co n s i gu i en t e , un e xce so de

ca rg a s po s i t i v a s i gu a l a 1 , f o rmándose e l i o n mo no po s i t i v o .

S i co n t i nuamo s ap l i cando ene rg í a , l a i o n i zac i ó n de l s i gu i en t e e le£

t ró n en l a reacc i ó n .

f e

N a

+

( g )

+

( E . I )

2

_ i o

+ ( E . I . )

2

Na

+2

( g )

1+ ( l s

2

2s

2

2p

5

) "

9

+ e-

+ e-

( l s

2

2s

2

2p

6

)

requ i e re ca s i 10 vece s más ene rg í a , 1091 Kc l /mo l . Veamos que l a pé rd i da

del primer e le ctr ón dio por res ult ad o un ion con una capa l le na de -

e l e c t r o n e s ( 1 s

2

2 s

2

2 p 6 ) " i o

y p a r a e l l o s e r e q u i r i 5 p o c a e n e r g í a

.

L a

__

forma del ion Na

+2

( s e g u nd a i o n i z a c i ó n ) r e q u i e r e p a s a r d e u na c o n f i -

gu rac i ó n co n capa l l ena de e le c t ro n e s a o t ra i n co mple t a . A l i gua l que

en e l caso ante rio r se ve claram ente que tal cambio no es f avo rab le.

l . b ¿ PORQUE EL MAGNESI O FORMA UN I ON + 2?

E l magnes io (número atómico = 12) t ien e una primera e nerg ía d e-

i o n i z ac i ó n de 176 Kca l/mo l ; y una t e rce ra ene rg í a de i o n i za c i ó n de -

3 ¿

7

K ca l/mo l . De e s t o s da t o s s e puede co n c lu i r que no e s d i f í c i l s e -

pa ra r do s e l e c t r o ne s de l magne s i o a t ó m i co , pe ro e s muy d i f í c i l re mo -

ver un ter cer e lec tró n. De acuerdo al modelo que hemos venido emplean

do l a i o n i za c i ó n de l magne s io s e r í a :

M g ( g )

( l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

) "

1 2

( l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

1

) ~

1 1

0

f ( E. I . ) } —.

+ ( E. I . ) —

+ 1

+ ( E . I . )

2

M g

+

(g )

2 4 ) ( l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

1

)

1 1

4 e-

+ 1 + e -

l s

2

2 s

2

2 p

6

)

- 1 0 : + 2

J

4 e-

Vemos que l a pé rd i da de l o s do s p r ime ro s e le c t ro ne s l l e v a a l a -

formación de un ion Mg

+

2,

C

o n capa l l e na de e le c t ro ne s ( l s

2

2 s

2

2 p 6 ) . -

L a t e rce r a i o n i zac i ó n requ i e re i r de una co n f i gu r ac i ó n de capa l l en a -

de e le ctr one s a una incomple ta; e l hecho de que este cambio re qu ier a-

tan ta ener gía -más de 10 veces que en primer a ion iz ac ión y más de 7-

veces que en la segunda- in dic a que no es un cambio favor ab le. Las —

ene rg í a s de i o n i zac i ó n apo yan e l hecho expe r imen t a l de que el m ag ne -

s io fo rma iones 42 en lugar de iones 43.

También e s po s i b le , aunque co n más d i f i c u l t a d , med i r l a e ne rg í a -

l i be r ada cuando un á to mo ga seo so acept a un e le c t ró n pa ra c o nv e r t i r s e -

en . un i o n nega t i vo .

En la reacción de f lúor (número átomico =9) :

F (g ) + e - F (g )

( 94) ( l s

2

2s

í

2p

6

)

+ e-

© <l s

2

2 s

Z

2 p V

0

- 1

energí a

4 energí a



se desprende energía que puede ser medida. Esa energía se l lama la e—

lcctnoa{lnldad

de l á to mo de l f l o u r . L a s ene rg í a s de i o n i za c i ó n y 1 a s -

e l e c t ro a f i n i d ade s m iden l a s p ro p i edad e s de re t en c i ó n o a t ra cc i ó n de —

e le c t r o ne s , pe ro s ó l o pa ra l a s co nd i c i o ne s muy e sp ec i a l e s ba j o l a s cua

les han s id o medida s.

La

afinidad elcctn6nica

se mide en

kilomíenla* pon átomo gnomo--

o

en

clcctnón volt* pon átomo.

Habiendo ganado un átomo un e le ct ró n, -

aqué l s e ca rga e le c t ro neg a t i v amen t e y l a ad i c i ó n po s t e r i o r de más e le£

t ro ne s i n v o lu c r a un nuevo de sp rend im ien t o de ene rg í a ; l a s a f i n i dad e s -

e l e c t r ó n i c a s s u b s i g u i e n t e s a l a p r i m e ra l l e v a r á n s i g n o n e g a t i v o .

L a s a f i n i dad e s e le c t ró n i ca s no pueden med i r s e d i re c t ament e , pe ro -

e s po s i b le ca l cu l a r s u s v a l o re s ap ro x imado s po r c i e r t o s mé t o do s . L a s -

a f i n i dad e s e le c t r ó n i c a s de l a l guno s e lemen t o s apa recen en l a Tab la 2 . -

L o s ha l ó g e n o s p os e en a l t a s a f i n i d a d e s e l e c t r ó n i c a s , y a qu e l a a d i c i ó n -

de un e lectrón completa su capa más externa.

T A B L A 2 A F I N I D A D E S E L E C T R O N I C A S D E A L G U N O S E LE M E N T O S

E l e m e n t o C a m b io e n s u c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó n i c a

A f i n i d a d

e l e c t r ó n i c a

( e V )

S o d i o N a ( l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

1

) + e = N a " ( l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

)

0 . 6

C o b r e

C u ( l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3 p

6

3 d

1 0

4 s

1

) + e

= C u - ( l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3 p

6

3 d

1 0

4 s

2

)

2 . 0

F l u o r

F ( l s 2 s 2 p ) + e = F ~" ( l s 2 s 2 p )

3 . 6

C l o r o C l ( l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3 p

5

) + e = C l " ( l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3 p

5

) 3 . 8

O x í g e n o 0 ( l s

2

2 s

2

2 p

4

) + 2 e = 0 ~ ( l s

2

2 s

2

2 p

6

)

- 7 . 3

E l hecho de que se l ibere energía nos dice que la

atracción

en t re

e l núc leo de f l úo r y e l e l e c t ró n ad i c i o na l e s

mayor que la nepuJUlón -

en t re l o s e l e c t ro ne s de l át omo de f l úo r y e l e l e c t r ó n ad i c i o n a l . L a - -

l i b e r a c i ó n d e e n e r g í a i n d i c a , p o r c i e r t o , q u e h a y u na c i e r t a e s t a b i l i -

dad asoc iada al hecho de comp letar la capa de val en cia del f l úo r. Un -

ion f l úo r, que posee e l n i ve l 2 comp leto, t ien e mayor energ ía y es más

e s t a b l e q u e u n á t o m o d e f l ú o r , q u e? t i e n e e l n i v e l 2 i n c o m p l e t o .

estable que un átomo de f lúor, que t

iene e l n ive l 2 incompleto,

Ambo s da t o s - a f i n i d ad e le c t ró n i ca y po t enc i a l de i o n i za c i ó n - puede

co mbina r se pa ra p redec i r qué á t o mo s s o n capace s de a r ranca r e l e c t ro ne s a

o t r o s .

L o s co mpue s t o s s e co n s i de ran p redo m inan t ement e e le c t ro va len t e s cuando

su po rcen t a j e de e le c t ro va lenc i a e s de 50% , o mayo r .

Los compuestos en que predomina ¡a cov ale nci a se div i de n a su vez en

no po la r e s y po l a re s ; e l l ím i t e e s a r b i t ra r i o . E n t é rm ino s gene ra le s , un

co mpue s t o s e co n s i de ra p redo m inan t ement e co va len t e po la r , cuando t i ene de

25 a 50% de ca rác t e r i ó n i c o .

Un átomo que ha perd ido o ganado uno o más e le ctr one s se denomina i o

También recibe este nombre un grupo de átomos con una carga e léctrica como

el ion SO

4

.

La covalencia pura se produce só lo cuando se unen dos átomos del mis

mo elemento no met ál ic o para pro duc i r una moléc ula.

Cuando rea ccio na un no metal con otr o no metal, e l car áct er i ón i co d

la unión es pequeño (C0

2

. 22%; C l, 16%) .

Cuando rea ccio na un metal con un no metal, la unión t ien e un al to p o

c e n t a j e d e e l e c t r o v a l e n c i a ( v . g r . : N a C l , 6 7 % ; K F , 9 2 % ; C a C l

2

, 63% ) .

L a un i ó n co va len t e s e s imbo l i za co n una raya .

Por ejemplo:

H H H N H, H 0 H, H Cl

be

H

:

^o Mg

.9 1.2

Ca

.3 1 .0

:b Sr

' .8 1.0

Cs Ba

.7 0.9

r

Ra

.7 0.9

Na

+

Cl

Se

i . :

Y

1 Ì -

Lo s e l e m e n t o s c o m p r e n d i d o s e n t r e e l b a r i o y e l h a f n í o t i e n e n v a l o r e s d e 1 , 1 a 1 . 2

B C N O F

L a un i ó n e le c t ro va n t e s e puede repre sen t a r a s í : 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 5 4 . 0

Al Si P S C l

1.5 ì . 8 2. 1 2 . 5 3 . 0

Ti V

Cr Mn

Fe Co

N i

Cu

Z n

G a

G e

As Se

Br

1.5

1.6

1.6

1.5 1.8 1.8

1.8 1.9

1.6

1.6

1.8

2.0 2.4

2 .

Zr

Nb Mo Te

Ru Rh

Pd

A g

C d

In

Sn

Sb

Te

1

1 .4

1 .6 i. 3 1 „9

2.2

2 . 2 2 . 2

Ì . 9

1.7

1.7

1.8

1.9

2 . 1

2 .

Hf

Ta

W Re

Os Ir

Pt

Au

Hg

TI

Pb Bi

Po Ai

1.3 1.5 1.7 1.9 2 . 2 2.2 2 . 2 2 . 4

1.9

- 1.8

ì . 8

1.9

2 . 0

N

D i f . E l e c t r ,

0 1 0 . 2 0 .

3 0 . 4 0 . 5 0 .

60 . 70 . 80 . 91 . 01 .

1

1

.2 1 . 3 1 .

41 .

51 . 6

Po rcen t a j e

0 5 1 2

4

6 9 12

1 5 19 22

26 30 34 39

4 3

47

D i f . E l e c t r .

1.

7 1.8 1.

9 2.0 2.1 2.2

2.3 2.4

2.5 2.6 2.7

2.8

2.9 3.0

3.1 3.2

Po rcen t a j e

51 55 9 63 67 70

74

76

79 82 84

86 88 89

91

92



2 . e l f . c t r o n e g a t i v i d a d

Pa ra poder e s tu d ia r l a s c a r a c t er í s t i c a s de un en la c e qu ímico en-

tre átomos, el químico debe tener a lguna forma de comparar la s f u e r -

zas de atracc ión entre electrones de átomos ya combinados químicamen-

te . Desa fo r tuna da mente, no e s po s ib le t oda v í a med i r d i rec ta mente esa s

propiedades de los átomos. Consecuentemente, los químicos han ideado-

med io s i nd i r ec to s p a r a c ompa ra r l a s f uer za s de a t r a c c ión e lec t r ón i c a -

de los átomos en los enlaces químico*.

Ba jo v i g o r o sa i n f luenc i a de l qu ímic o no r tea mer i c a no L i nus Pa u—-

ling, se ha podido ca lcular una importante propiedad de los átomos, -

a la que se ha dado el nombre de electronegatividad. L a e l e c t r o n e g a —

t i v i d a d de un á tomo es una med ida r e l a t i v a de l p oder de a t r a er e le c -

trones que tiene un átomo cuando forma parte de un cnla.cc químico. —

Ha y que ha cer no ta r que lo s qu ím ic o s c a lc u la n la e lec t r one ga t i v i d a d -

de lo s á tomos po r d i s t i n to s método s , de suer te que ex i s ten d i f e r entes

esc a l a s p a r a e s te t i p o de med i c i one s . Lo s va lo r es a r b i t r a r i o s p a ra la

electronegat ividad de Pauling se dan en la Tabla 3 . E lementos como el

s o d i o y e l c a l c i o t i e n e n b a j o s v a l o r e s de e l e c t r o n e g a t i v i d a d , m i e n — -

t r a s que o t r o s , c omo e l ox í g eno y e l c lo r o , t i enen va lo r e s e leva d o s . -

E l va lo r de 4 . 0 par a la e lec t r o neg a t i v i d a d de l f lúo r e s e l más a l t o -

de todos lo s elem entos, l o que ind i ca que el átomo que trae con m ás -

fuer za e lec t r ones en loé compútelo* e s e l de f lú o r .

. 3 , f o r m a c i o n d e c o m p u e s t o s :

Hemos hablado antes del fenómeno químico, como de la alteración

que experimenta la materia cuand o tienen lugar exten a* y permanen -

te6 modificacione s en la* pnopledade* fundame ntales de una *u*tancla

determinada. Una a l te r a c i ón en la c la se de ma ter i a supond rá la p r o -

duc c ión de una nueva sub s ta nc i a a pa r t i r de una u o t r a s va r i a s . Pue¿

to que cada substanc ia está representada por su propia c lase de mole

c u l a s , el cambio químico es s implemente una nueva distribución de á-

tomo* pana con*tltulr nuevo*, conjunto* moleculares.

Ahora b ien, p a r a que ex i s t a i n te r a c c ión ent r e á tomos e s nec es

r io que éstos se pongan en ínt imo con tact o. Además, puesto que las

p a r tes de lo s á tomos que ent r a n en c onta c to son la s e x te r i o r es , l a

f o rma c ión del e n la c e ent r e lo s á tomos en una mo léc u la se debe, se gu

r a mente, a l c ompor ta miento de sus e lec t r ones ex ter i o r es .

Tengamos en cuenta, de momento, que cada átomo, como conjunto,

es eléctr icamente neutro. Sobre esta base, no podemos esperar ningun

atr acc ión in terató mica a menos que ex i sta a lguna fu erte ten denc ia de

t r o de l á tomo, c a pa z de per turba r l a neut r a l i z a c i ón e léc t r i c a . En

l idad hemos ha llado ya esta tendenc ia ; s i comparamos los va lores de

po tenc i a l de i on i z a c i ón meno r va lo r de la e lec t r one ga t i v i d a d , y de

f o rma s imi l a r , a ma yor po tenc i a l de i on i z a c i ón mayo r e lec t r on ega t i v

da d . Ca b r í a entonc es e sper a r que do s e lemento s c on va lo r es d i f e r e nt

e n s u s e l e c t r o n e g a t i v i d a d e s y p o t e n c i a l e s d e i o n i z a c i ó n s u f r i e r a n , a

ponerse en contacto, reacomodos de sus electrones para que ambos qu

d a r a n c o n s u s c o n f i g u r a c i o n e s l l e n a s . S i n e m b a r g o , e s t o i m p l i c a r í a ,

a l menos, que todos los compuestos así formados tuvieran propiedade

f í s i c a s y qu ímic a s semeja ntes , y j u s ta mente lo s qu ímic o s , a l l l ega r

reconocer que hay d iferentes t ipos de compuestos se dan cuenta de l

nec es id a d de po s tu l a r l a e x i s t enc i a de más de un t i p o de en la c e o

un ión qu ímic a .

a , t e o r i a d e l e n l a c e q u i m i c o ,

El descu br imie nto de que la mater ia puede descomponerse en c ie

to número de cuerpos s im ples p la ntea la cue st ió n del enlace químic o.

La cuestión fue abordada de una manera puramente formal en la

teoría

dualista de A . L . La v o i s i e r , r ec og ida en la Nomenclatura de lo* A c á

domlco* franceses ( 1 7 8 7 ) . Se funda en la c ons ide r a c ión de que lo s e l

mentos se combinan dos a dos para formar compuestos b in ar i os que p u

den, a su vez, unir se para dar cuerpos más complejos.



La teo r í a dua l í s t i c a c ons ider a c omo r esponsa b le de la un ión la

ex istenc ia de un antagonism o bastant e d ifu so entre l os elementos que --

se c omb ina n. La s i nves t i g a c i ones sob re la a c c i ón qu ímic a de la c o r r i en

t e e l é c t r i c a - e s p e c i a l m e n t e l a d e s co m p o s i c ió n de l o s h i d r ó x i d o s a l c a l i -

no s r ea l i z a da po r H . Da vy med ia nte la p i l a de Vo l t a ( 1 8 0 5 -1 8 1 0 ) - i nd i -

c a n que una de la s c a usa s po s ib le s de l en la c e r e s i de en la a t r a c c ión -

e lé c t r i c a . E s ta noc ión e s l a que fue desa r r o l la da po r J . J . Ber ze l i u s -

en la t eo r í a e lec t r o qu ímic a ( 1 8 1 2 ) , en la que e l a nta gon i smo ent r e lo s

c uerpo s se i dent i f i c a con la d i f e r enc i a en c a r á c ter e lé c t r i c o . Según —

el c ompor ta miento , en la e lec t r ó l i s i s d i s t i ngue do s e lemento s en e lec

t r o p o s i t i v o s y e l e c t r o n e g a t i v o s , c l a s i f i c a n d o l o s e l em e n t os en u n o r -

den que i nves t i g a c i one s p o s te r i o r e s ha n c onf i rma do a g r a ndes r a s go s .

S i l a s c o n s i d e r a c i o n e s e l e c t r o q u í m i c a s s o n c i e r t a s , d e c í a , s e -

deduce que toda combinac ión química depende únicamente de dos fuerzas

opues ta s , l a e lec t r i c i d a d po s i t i va y l a nega t i va ; c a da c omb ina c ión se

ha l la r á f o rma da po r do s pa r tes c ons t i t uyentes r eun ida s po r e fec to de -

su r ea c c ión e lec t r oqu ím ic a , supues to que no ex i s t a una te r c er a fu er za .

De el lo se deduce que todo compuesto, cu a lqu iera que sea el número de

sus p r i nc ip i o s c ons t i t uy ent es , puede d i v i d i r se en do s pa r te s , una de-

la s c ua le s po see c a r ga po s i t i va y l a o t r a nega t i va . A s í p o r e jemp lo , -

el sulfato sód ico no se ha lla formado por azufre, ox ígeno y sod io, s i_

no po r á c ido su l f ú r i c o y so sa c á us t i c a , lo s c ua le s , a su vez , pueden-

d i v i d i r se en o t r o s do s e lemento s .

11

Según la s c ons ider a c iones expues ta s e l en la c e qu ímic o e s , en -

un pr in c i p i o, un fenómeno el éc tr i co que depende esenc ia lme nte de la -

pol ar ida d de los átomos. Por tant o, un cuerpo que pueda comb inar se- —

c on o t r o s a c tua ndo ya como e lec t r one ga t i vo ya como e l ec t r op o s i t i v o—

podrá formar el pr imer t ipo de combinac iones a menos que se una a un-

elemento más elec tro po sit ivo que él y en el segundo caso cuando se —

una a e lemento s má s e le c t r o neg a t i vo s .

En una se r ie de trab ajo s memorables, J.B. Dumas y sus d isc íp u-

lo s c on s i g u ie r on, en c i e r to número de c uerpo s o r gá n i c o s y e spec i a l —

mente en e l á c ido a c é t i c o , l a su s t i t uc i ón de á tomos de h id r ógeno po r -

c loro (1834-18 40). E l que los der i vado s hidrogenado s (CH

3

- C00H) y *

c lorados (CHC1

2

- C00H, CH

2

C1 - C00H, CCT

3

- C00H)

presentasen entre el lo s ana log ías marcadas condujo a J.B. Dumas a - —

enunc iar la

l e . y

de la

¿>uA£itu cÁ óvi

y a poner la teonla

d e .

lo-ó tÁpo¿*

Considera como pert ene c ien tes a l mismo t ip o químico a los cuerp os —

que contienen el mismo número de equiva lentes, unidos de la misma ma-

nera y que gozan de las mismas propiedade s quím icas fund ame nta le s".

E s to s des c ub r imiento s a lc a nza ba n de modo d i r ec t o a l a t eo r í a -

e lec t r oqu ímic a pues to que most r a ban que pod ía sus t i t u i r s e e l h i d r óge -

n o , c u er p o e l e c t r o p o s i t i v o p o r el c l o r o , e l e c t r o n e g a t i v o , s i n m o d i f i -

c a r de una ma nera funda mental e l e d i f i c i o qu ímic o sede de la s i t ú a —

c ión.

La pub l i c a c i ón de es to s hec ho s e i dea s enfa dó a J . J . Ber z e l i u s

quien por la pub lica c ión de los informe s anua les sob re el progreso de

la química se había adju dic ia do el papel de arb itr o en est e dominio -

de la c i enc i a . Uno y o t r o r ec ib ie r on e l a poyo de sus d i sc í pu lo s , e n -

ta b lá ndo se una de la s d i sc us i ones má s v i o lenta s de la s que ha ya c ons -

tanc ia en los ana les de la química.

, 5

. e l

e n l a c e i o n i c o

0

e l e c t r o v a l e n t e .

Cuando se ponen en contacto sod io metá lico y c lorogaseoso, es-

tos reacc i onan muy ráp idamente produc iendo c lo ruro de sod io b lan co y —

c r i s t a l i n o . S i q u i s i é r a mos determina r que t i p o de en la c e qu ímic o ex i s -

te en este compuesto ¿podr íamos hacer lo tomando en con sid era c ión a lg u-

nos de lo s a ntec edentes p r esenta do s en lo s punto s a n ter i o r e s ?

La r e spues ta e s a f i rm a t i va , un a n á l i s i s de lo s va lo r e s de la s—

e l e c t r o n e g a t i v i d a d e s , e n e r g í a s de i o n i z a c i ó n y a f i n i d a d e s e l e c t r ó n i c a s

reportados para cada uno de estos elementos nos debe de servir de guía

para determinar el t ipo de enlace formado.



De acuerdo a la tab la 3 el c lor o debe de mos trar una gran

a t r a c c ión po r sus e lec t r ones , má s a un, e l a l t o va lo r de su e lec t r o

nega t i v i d a d ( 3 . 0 ) no s i nd i c a que es tá en po s ib i l i d a d es de a r r a nc a r

lo s e lec t r ones de va len c i a a o t r o s á tomos de o t r o s e lemento s que p o -

sea n un va lo r b a jo de e le c t r on ega t i v i d a d ; t a l e s e l c a so de l sod io que

con una electronegat ividad de 0.9 no posee una fuerza muy grande para-

r e tener sus e lec t r on es de va le nc i a . En e s te o rden de c o sa s e l p o te n —

c ia l de i on i z a c i ón de l sod io ( 1 1 8 .0 Kc a l/ mo l ) no s i nd i c a que se r equ ie

r e poc a ener g í a pa r a a r r a n c a r le un e lec t r ón y , su ba ja a f i n id a d e lec ^ *

t r ón i c a no s mues t r a la poc a tendenc ia que t i ene pa r a a t r a e r e le c t r o —

nes .

Ca so d i s t i n t o e l de l c l o r o , que con su a l t o va lo r de a f i n i d a d -

e lec t r ón i c a y po tenc i a l de i on i z a c i ón ( 3 . 8 eV y 3 00 Kc a l/ mo l r e s pec t i -

va mente) nos i nd i c a la g r a n a t r a c c ión que e je r c e sob re lo s e le c t r on es -

y lo d i f í c i l q ue r e su l t a a r r a nc a r le uno de es to s .

De acuerdo a todo lo anter ior es de esperar que se presente una

t r a n s fe r enc i a de e lec t r ones de l sod io a l c lo r o , de t a l f o rma que es to s

se c onv ie r ta n en i ones y adqu ie r en un oc tete de e lec t r ones ( ve r c ua d ro

1 ) , po r lo t a nto la f o rma c o r r ec ta de r ep resenta r a l c lo r u r o de sod io -

es Na

+

Cl

S i n emba r go no todo es t an sen c i l l o , s i b i en se l i b e r a ene r g i a -

cuando el átomo de c lo ro adq uiere un ele ctr ón , ésta no es suf ic iente—<•

para compensar la que requiere el á tomo de sod io para l iberar su elec-

t r ón:

N a ( g ) + ( E . I . h N a

+

( g ) + e - ( E . I . ^ = 11 8 Kc/ m

Cl ( g ) + e - *

C1

"( g ) + 3 .8 eV

donde los 3 .8 eV son igua les a 87.2 Kc/m.

C lo r o # a t . 1 7 e lec t r one ga t i v i d a d 3 . 0 ,A . E lec t r ó n i c a 3 .

300 Kcal/mol

8 eV, ( E . D J

Sod io # a t . 1 1 e lec t r o nega t i v i d a d 0 . 9 ,A . E lec t r ón i c a 0

(E . I . ) i 1 1 8 Kc a l/ mo l .

.6 eV,

C1 ls

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3 p

5

© © ( O ) © © © ©

Is 2s 2px 2py 2pz 3s 3px

© ©

3py 3pz

Na ls

2

2 s

2

2 p

6

3 s

1

©©©€>©©

ls 2s 2px 2py 2pz 3s

C1 1 s

2

2 s

2

L 'p

6

3 s

2

3 p

6

©©©©©©©

ls 2s 2px 2py 2pz 3s 3px

©©

3py 3pz

Na ls

2

2 s

2

2 p

6

©©©©©

ls 2s 2px 2py 2pz

Pero esto no para ahí, también debe absorberse energ ía para

transfo rmar el so d io metá lico só l id o en átomos gaseo sos y para que

las moléculas gaseosas de C1

2

se tr a ns fo rmen en á tomos de C1 g a s eo -

so s .

Este d éf ic it en ergé t ico apare nte se ve más que compensado por

la l i b e r a c i ón de ener g í a que se da dur a nte e l p r oceso de j unta r i o -

nes sod io y c lo r ur o en un c r i s t a l só l i d o . E s ta ener g í a se c onoc e c o -

mo zneAgla neUcuZaA o del oAlstal. A s i l a c ons t r u c c ión de un c r i s -

t a l i ón i c o e s p a r te i n te g r a nte de la f o rma c ión de una un ión i ón i c a .



E n ba se a l o e xpue s t o cabe de s t aca r l o s i g u i e n t e :

U n en lace i ó n i c o re su l t a po r l a t ran s f e r enc i a de e le c t ro ne s en t re un á -

t om o c o n b a j a e l e c t r o n e g a t i v i d a d , a f i n i d a d e l e c t r ó n i c a y p o co r e q u e r i -

m ien t o de ene rg í a de i o n i zac i ó n y o t ro co n a l t a e le c t ro n ega t i v i d ad , a fi _

n i dad e le c t r ó n i c a y mayo r reque r im ien t o de ene rg í a de i o n i zac i ó n ; de l a

que e l primero se convierte en un ion pos i t ivo y e l segundo en uno nega

t i v o .

E n l a mayo r í a de l o s ca so s , e l número de e le c t ro ne s ganado s y pe rd i do s -

e s t a l que cada uno de l o s i o ne s re su l t a n t e s adqu i e re una co n f i gu ra c i ó n

e le c t ró n i ca e s t ab le , e s dec i r , adqu i e re un o c t e t o en s u capa ex t e rna . -

H ay s i n embargo e xcepc i o n e s impo r t an t e s .

L o s co mpue s t o s i ó n i co s no co n s t an de s imp le s pa re s i ó n i co s o ag ru pac i o -

ne s pequeñas de i o ne s , s a l v o e xcepc i o ne s que s e p re sen t an en e l e s t ado -

ga seo so . E n camb i o a l f o rmarse un c r i s t a l i ó n i c o , cada i o n t i ende a ro -

dea rse con ione s de carg a opues ta ( ) , de lo que re su lta que e l —

c r i s t a l queda f o rmado po r un g ran número de i o ne s po s i t i v o s y nega t i vo s

o rdenado s a l t e rnadament e .

5 . a E L C A S O D E L F L U O R U R O D E L I T I O .

Habiendo estudia do ya e l t ip o de enlac e que se forma al u ni r -

se átomos de sodi o con átomos de cl o ro , debe ser más se nc i l lo de ter -

m ina r e l t i po de en lace que ex i s t i r á a l un i r s e á t o mos de f l úo r co n -

á t o mo s de l i t i o .

En e l punto 5.1.a v im os que e l l i t io # at . 3 requi ere de poca

ene rg í a pa ra l i b e ra r s u e le c t ró n de va le nc i a

L i + ( E . I . • ^

L 1

* +

e

_

" © ( l s

2

2 s i r

3

] ° +

( E - I . ) i ( l s

2

) - 2 ] +

e

_

adqu i r i end o una co n f i gu rac i ó n e s t ab le ce a l queda r l l e no s u o rb i t a l —

l s . Además l a e l e c t r o ne ga t i v i da d de l l i t i o e s de 1 . 0 ca s i i gua l a l a

de l s o d i o , l o m i smo se puede dec i r de s u a f i n i da d e le c t ró n i ca ( ap ro x .

. 7 eV ) l o que no s i nd i ca que f ác i lmen t e e l l i t i o puede de s p r end e rs e -

de s u e le c t ró n de va lenc i a .

En e l caso del f l úo r, que es e l e lemento más e le ctr one ga t ivo y

co n g ran a f i n i da d e le c t ró n i ca ( 4 . 0 y 3 . 6 eV re spec t i v am ent e ) requ i e re

de una g ran can t i dad de ene rg í a pa ra pe rde r un e le c t ró n ( 401 . 5 Kc a l ) -

lo que nos muestra la gr an fac i l id ad que posee este e lemento para a —

t r a e r e l e c t r o n e s .

Es ev iden te que e l F mant iene y at rae a lo s e l ect ron es mucho -

más f ue r t ement e que e l át o mo de L i ; y l a t ran s f e re nc i a de e l e c t r o -

nes se efec tuar á del L i a l F tal como se muestra en e l cuad ro 2.



CUADRO 2

F lúo r # a t . 9 e lec t r one ga t i v i d a d 4 . 0 ,A . E lec t r ón i c a 3 . 6 eV , ( E - 1 . )

x

401.5 Kca l/mol

L i t i o # a t . 3 e l e c t r o n e g a t i v i d a d 0 . 9 , A . E l e c t r ó n i c a 0 . 7 eV , ( E . I . )

x

124.0 Kca l/mol.

d i f e r e n c i a 3 . 1

F l s

2

2 s

2

2 p

5

©©©©

©

ls 2s 2px 2py

2pz

L i l s

2

2 s

1

©©

ls 2 s

F ls

2

2s

2

2 p« 6

©©©©

©

ls 2s 2px 2py

2p 2

L i l s

2

©

l s

La relac ión en que se unen los átomos de l i t io y f lúor esta -

determinada por el número de ele ctro ne s que requ iere n aque llos para-

a dq u i r i r una c onf i g ur a c ión e le c t r ón i c a e s ta b le , en e s te c a so c omo —

cada átomo de f lúor requiere de un solo electrón para completar su -

oc teto y c a da á tomo de l i t i o nec es i t a desa lo j a r un so lo e lec t r ón pa -

r a que quede su c onf i g ur a c ión e lec t r ón i c a de una fo rma es ta b le , se -

uni rán un átomo de f lú or con uno de l i t io , t a l como se muestra a co£

t i n u a c i ó n

©©©©© ©© © © ©

Flú or ls 2s 2px 2py 2pz ls 2s 2px 2py 2pz

© © ©

L i t i o l s 2 s l s

La.> forma de repre sen tar este compuesto se r ía L i

+

F

5. b. EL CASO DEL OXIDO DE POTAS IO.

Intentemos ahora determinar el t ipo de enlace que se forma a l reacc

nar átomos de ox ígeno con átomos de potasio.

O O A

E l ox í geno # a t . 8 y c onf i g ur a c ión e lec t r ón i c a l s 2 S 2 p po see un

a l to va lo r de e lec t r one ga t i v i d a d ( 3 . 5 ) y una g r a n a f i n i d a d e lec t r ón i c a

( 2 . 2 eV ) , e l va lo r r epo r ta do pa r a su p r imera ener g í a de i on i z a c i ón e s d

3 1 4 .0 Kc al/ mo l ; s i c ompa ra mos e s to s d a to s a lo s r epo r ta do s pa r a la e l e

t r o n e g a t i v i d a d , a f i n i d a d e l e c t r ó n i c a y p o t e n ci a l d e i o n i z a c i ó n d e l p o t a

sio y que son respect iva men te 0.8, 0 .5 eV y 100 Kca l. Deduc imos f ác i l me

te cua l es la tendenc ia en el comportamiento de estos dos elementos con

l o s e l e c t r o n e s .

Esta comparac ión nos ind ica que, por un lado, el ox ígeno muestra un

g r a n a f i n id a d po r lo s e lec t r ones y un g r a n poder pa ra r e ten er lo s y , p o r

el otro lado el potasio, con un bajo poder de atracc ión y de retenc ión s

b r e lo s e lec t r ones .

Podemos pues a f i rma r que se p r esenta una t r a ns fe r enc i a de e lec t r one

del potasio a l ox ígeno y la relac ión en que los átomos se unen esta ' dete

minada por el # de ele ctro nes de va l en c ia que cada uno neces ita ganar o

perder pa r a l lega r a una c onf i g ur a c i ón e lec t r ón i c a e s ta b le , veamos e s to

más detenidamente (ver también cuadro 3 ).

8° 1

S

2

2S

2

2

P

4

i q

K

n

2 6 2 6 1

ls 2s 2p 3s 3p 4s

de estos dos

elementos son:

®©

©

©

©

ls 2 s

2px

2py

¿pz

® ©

©

©

© ©

®

1 s ?.s 2px

2py

2pz 3s

3px

© © ©

3py 3pz 4s



De esto observamos que si se combina un solo átomo de oxigeno con uno

de po ta s i o só l o e s te ú l t im o a dqu ie r e un oc teto de e lec t r ones mient r a s que

e l ox í geno no lo lo g r a r í a .

? 2 5

0 1s 2s 2p

u -I

2 6 2 6

K ls 2s 2p 3s 3p

©

l s

©

2s

©

2px

©

2pz

©

©

l s

©

2s

©

2px

©

2py

© ©

2pz 3s

©

3px

CUADRO 3

Ox í geno # a t . 8 E lec t r one ga t i v i d a d 3 . 5 , A . E lec t r ó n i c a 2 . 2 eV , ( E . I )

1

314.0 Kca l/mol

Po ta s i o # a t . 1 9 E lec t r one ga t i v i d a d 0 . 8 , A . E lec t r ón i c a 0 . 5 eV ( E . I . )

100.0 Kca l/mol

S i busca mos en la t a b la 3 l a segunda ener g í a de i on i z a c i ón de l po ta -

sio vemos que esta es muy elevada (734 Kcal) por lo que el mismo átomo de

pot asi o no ced er ía otro el ect rón a l ox íge no, además de que,de suceder es -

to el prop io átomo de potasio ver ía descompletarse su octeto rec ién forma

do; asi el ox ígeno debe completar el suyo aceptando un electrón de va len-

c ia de otro átomo de potasio para que éste a su vez lo adquiera.

o

1 S

2

2 S V

K I s ^ s V a s W

©

l s

©

2s

©

2px

©

2py

®

2pz

©

l s

©

2s

©

2px

©

2py

©

2pz

©

3pz

©

4s

lo que nos dar ía por resultado

0 l s

2

2 s

2

2 p

6

© © © © ©

ls 2s 2px 2py 2pz

K l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3 p

6

( Q ) ( h ) © © © © © ( u )

ls 2s 2px 2py 2pz 3px 3py 3pz

de esto podemos conc luir que por cada átomo de ox ígeno se unen a e¿

te dos átomos de potasio y se representa por K

2

+

0

. 6

,

p r o p i e d a d e s d e l o s c o m p u e s t o s

La ex i s ten c i a de l en la c e i ón i c o permi te exp l i c a r l a s p r op ieda

des de c iertos compuestos como son: a ltos puntos de fusión y

e b u l l N

c ión, c onduc c ión de la c o r r i ente e lé c t r i c a en so luc i ón a c uo sa o en -

estado fundido etc .; pero no permite explicar las propiedades de una

g r an c a nt id a d de c ompues to s , e s dec i r no exp l i c a po r que o t r o s c o m -

puestos no conducen la corr iente eléctr ica (o raramente lo hacen) o-

po seen ba jo s punto s de fu s i ón y ebu l l i c i ón .

La exp l i c a c i ó n la enc ont r a mos en la p r opues ta que G i lber t N . -

Lewis presenta en su trabajo "E l á tomo y la mo léc ula ", en el cua l su

g ie r e que lo s c ompues to s mo lec u la r es no i ón i c o s se o r i g i na n po r l a -

c ompa r t i c i ón de e lec t r o nes ent r e á tomos .

- 7 ,

e l

e n l a c e c o v a l e n t e :

LewTs propuso que el enlace formado a l produc irse un compues-

to -mo lec u la r im p l i c a la ex i s te nc i a de un pa r de e lec t r o nes c ompa r t i -

dos entre dos átomos. L lamaremos a este enlace o unión, a l igua l que



L ew i s , en l ace co va len t e .

M i e n t r a s q ue e n e l e n l a ce i ó n i c o , l a t r a n s f e r e n c i a d e e l e c -

t rones impl ica por un lado un átomo con un gran poder de atracción-

y reten ción de e lect ron es y por e l o t ro un átomo con baja fuerz a de

a t ra cc i ó n y re t e nc i ó n , en e l en l ace co va len t e l a co mpart i c i ó n de -

un pa r de e le c t ro ne s imp l i ca f ue rz a s s eme j an t e s o i gu a le s .

Anal ice mos e l caso de la moléc ula diatómic a de h idróg eno —

( H

2

) , ésta es ta fo rmada por dos átomos idén t ic os de h idrógen o (mis

mo v a l o r d e e l e c t r o n e g a t i v i d a d , d e a f i n i d a d e l e c t r ó n i c a y d e p o t e n

c i a l de i o n i za c i ó n ) a s i , e s impo s i b le ad m i t i r que de do s á t omo s i gua

le s uno ceda e le c t r o ne s a l o t r o .

E n e l ca so de l h i d ró geno # a t . 1 s u co n f i gu rac i ó n e le c t r ó n i -

ca I s

1

nos ind ica que no posee completo su or bi ta l y lo s hechos ex-

perimentales señalan que no es pos ible que uno de los átomos ceda -

s u e le c t ró n a l o t ro .

1 H

i s l ® j H

1H O ^ '

L o que p ro po ne l a t eo r í a de l en l ace co va len t e e s l o s i g u i e n -

te: s i dos átomos de h idrógeno (átomo 1 y 2) se acerca n, e l e lec tró n

del átomo 1 será at rai ' do por e l núcleo del átomo 2. Análogamente, e l

e l e c t ró n de l á t o mo 2 s e rá a t ra í d o po r e l - nú c leo de l á to mo 1 . Tan t o -

e l e le ctr ón 1 como el 2 permanecen parte del t iempo en e l esp acio —

co mprendi do en t re ambo s núc le o s . E n e s t a re g i ó n , cada e le c t ró n e s -

a t ra í do po r ambo s núc leo s , e s t a a t racc i ó n e s l a f ue rza que man t i ene -

unid os a lo s d os átomos. E l enlace químico del H

2

se debe a que cada

uno de los dos e lectrones es at raído s imultáneamente por ambos proto

ne s . De sde el pun t o de v i s t a en e rgé t i co e s t a d i s t r i bu c i ó n e s más e s

tab le que la de los átomos no comb inados, en la cual cada e l ec tr ón -

e s a t ra í do po r un s o l o p ro t ó n .

C o nv i ene tene r en cuen t a que t amb ién ex i s t en re pu l s i o ne s cuan -

do dos átomos se aproxim an. Los dos e le ctr one s se repe len; tamb ién -

s e repe len l o s do s núc leo s . E s t a s re pu l s i o ne s t i enden a s epa ra r a l o s

dos átomos.

¿ C uá l de l a s do s t endenc i a s e s más impo r t an t e , l a a t racc i ó n o -

l a r e p u l s i ó n ? L a

exp er i enc i a

s eña l a que debe s e r l a a t rac c i ó n , pue s t o

que se forma un enla ce químico esta bl e. ¿Po r que? Encontrare mos la

r e s p u e s t a en la m o v i l i d a d de l o s e l e c t r o n e s . L o s e l e c t r o n e s n o o c u -

pan po s i c i o ne s f i j a s , s i no que s e mueven a l rededo r de l o s nú c leo s . -

E n e s t o s mo v im ien t o s , s e a l e j an de l a s p o s i c i o ne s en l a s que se e n -

c o n t r a r í a n muy c e r c a , p e r o p e r s i s t e n e n h a l l a r s e l o m ás p o s i b l e e n -

t re l o s do s núc leo s .

7 . a . ESTRUCTURAS D E L E W I S

Una forma de representar la molécula de H

2

e s l a de p re sen t a r -

e l núc leo y l o s e l e c t ro ne s i n t e r i o re s de l á to mo co n e l s ímbo lo de l -

e l ement o y l o s e l e c t r o ne s de va le nc i a po r med io de pun t o s o c ruce s ,

pa ra e l ca so de l h i d ró geno que da r í a :



i H

l s l H .

H - H

1

H

ls

1

M»

H i d r o ge n o # a t . 1 E l e c t r o n e g a t i v i d a d 2 . 1 , A. E l e c t r ó n i c a 0 . 7 , ( E . l j j

313 Kca/mol

H i d r og e n o # a t . 1 E l e c t r o n e g a t i v i d a d 2 . 1 . A, E l e c t r ó n i c a 0 . 7 , ( E . I . )

1

313 Kca/mol .. .

d i f e r e n c i a 0

© 7. b LA MOLECUL A DEL CLORO

E s t e e s un ca so s im i l a r a l de l h i d ro gen o . S e t ra t a de do s á-

tomos idént icos (ver cuadro 5) por lo que es poco probable que uno

de e l lo s ceda e lec tro ne s al o t ro , además de que uno de los dos no •

co mple t a r í a s u o c t e t o de e le c t ro n e s .

C U ADRO 5

C l o r o # a t 17 e l e c t r o n e g a t i v i d a d 3 . 0 . A , E l e c t r ó n i c a 3 . 8 eV ( E . I . )

2

300 Kcal/mol

C lo ro # a t 17 e le c t ro n ega t i v i d ad 3 . 0 . A , E l e c t ró n i ca 3 . 8 eV ( E . I .

300 Kcal/mol.


246

Ci 1 s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3 p

5

CI

1 s

2

2 s

2

2 p

6

3 á

2

3 p

5

©©©©©©<£>©©

ls 2s 2px 2py 2pz 3s 3px 3py 3pz

© © © © © © © © ©


E s t o no co i n c i de co n l a s e v i den c i a s e x pe r im en t a le s , l o que debe

de sucede r e s , que s e p re sen t a l a co mpa rt i c i ó n de un pa r de e l e c t ro -

nes, esto lo v i sual izaremos mejor s i empleamos e l diagrama de Lewis.

C1 ls

2

2 s

2

2 p

5

3 s

2

3p~ 17 1 s

2

2 s

2

2 p 6 3 s

2

3 p 5

:

¿ j t

C1 ls

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3 p

5

1 7

C1

I s

2

2 s

2

2 p 6 3 s

2

3 p 5 < A '

©©© ©@©©© ©

ls 2s 2px 2py 2pz 3s 3px 3py

© © © © © © © ©


3pz

o

3pz

t a n . QJLdct/wviíc.0

-<- compcuvtldo.

, 8 , e l c l o r u r o d e h i d r o g e n o .

Despúes de haber estudiado la fo rma en que se unen dos átomos

de un m ismo e lemen t o , aho ra podemo s co n s i de ra r , en de t a l l e , e l en l a -

ce qu ím i co f ormado en t re á t omo s de h i d ró geno y c l o ro a l f o rmar c l o -

ruro de h idróg eno g as.

E l át omo de h i d ró geno t i ene l a co n f i g u rac i ó n e le c t ró n i ca

©

l s

H l s

1



E l á tomo de c lo r o t i ene la c onf i g ur a c ión e lec t r ón i c a .

17

C1

l s

2

2 s

2

2 p 6 3 s

2

3 p

5

© ( U ) © © © © ( U ) © 0


Si observamos el cuadro s iguiente nos daremos cuenta de c ierto

g r a do de semeja nza que ex i s te ent r e la s p r op ieda des a h í enumera da s -

para el c loro y el hidrógeno.

CUADRO 6

H id r ógeno # a t . 1 E lec t r one ga t i v i d a d 2 . 1 ,

A . E lec t r ón i c a 0 . 7 .

( E . I . )

x

313 Kcal/mol

C lo r o # a t . 17 E lec t r one ga t i v i d a d 3 . 0 , A .


E l e c t r ó n i c a 3 . 0 , ( E . I . )

x

300 Kca l/mol.

Lo importante es la conc lusión que podamos obtener; por un la

do la semejanza en sus potenc ia les de ionizac ión (300 Kca l para el-

C1 y 3 13 Kc a l p a ra e l H ) , no s mues t r a n lo d i f í c i l q ue es a r r a nc a r -

le s un e lec t r ón a c ua lqu ie r a de e l lo s . Má s a ún, l a poca d i f e r en c i a

ent r e lo s va lo r es de sus e lec t r one ga t i v i d a des ( 0 . 9 ) no s i nd i c a que-

es d i f í c i l q ue se p r esente una t r a n s fe r enc i a de e lec t r o nes de l h i -

drógeno a l c loro.

Además , pa r a c omp leta r su o r b i t a l l s , e l á tomo de h id r óg en o -

r equ ie r e un e lec t r ón más . Aná logamente, un e lec t r ón más c om p l et a -

r ía la capa 3s

2

3 p

5

de l c lo r o . La teo r í a de l en la c e c ova lente i nd i c a

que es to s r equ i s i t o s se sa t i s f a c en c ua ndo se c omb ina n lo s á tomos -

d e

hidrógen o y c lo ro para formar molé culas de c lo rur o de hidróge no

c on un pa r de e lec t r one s c om pa r t i do s . R ep resenta mos e s ta c onf i g ur a -

c i ón med ia nte una es t r uc tur a de Lewi s :

1 ^ C l l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3 p

5

1

H

l s

1

C1 ls

2

2 s

2

2 p B 3 s 2

3 p

B © © ( £ ) ( Q ) ( U ) © ( t i ) ©


1

H

l s

1

La H repre senta el n úc leo del hidróge no y el punto ( . ) repr e-

senta e l e lec t r ón de va len c i a que es tá f uer a de l núc leo . E l C1 r e -

p r esenta e l núc leo de l c lo r o y l a s c a pa s e lec t r on i c a s l l ena s -

l s

2

2 s

2

2 p

6

que están a l rededor del núc l eo. Los s ie te elect ron es de

la capa 3s

2

3p

5

es tá n r ep resenta do s po r l a s s i e te ( ) .

Lo s punto s r ep resenta n e l en la c e c ova le nte f o rma do ent r e h id r óge -

no y c loro . En el HC1, el par de ele ctro nes del enlace cova lente - -

e s a l a vez pa r te de la c onf i g ur a c ión e l ec t r ó n i c a de l átomo de h i -

d r ógeno y de l c lo r o . S imu l tá nea mente, entonc es , l a s c a pa s e lec t r o ' —

n i c a s de va len c i a t a nto de l h id r ógeno como de l c lo r o e s tá n l le n a s -

en. ' el compuesto molecular .

Lo s s ímbo lo s e sc og ido s pa r a r ep resenta r lo s e lec t r ones de va -

len c i a de l h id r ógeno y de l c lo r o , r e spec t i va mente, son d i f e r e nte s—

s imp lemente po r c onven ienc i a .

^CV

Cl *

VaA

n¿co

tídO

. 9 ,

e l

c a s o d e l a g u a

y

d e l a m o n i a c o ,

Consideremos aho ra el caso del agua ydel amoniaco, dos de las

substanc ias más comunes. Para el agua, empezemos por considerar que-

está formada por la unión de átomos de ox ígeno e hidrógeno y compare

mos los va lores del cuadro 7 .



- l i d rógeno # a t . 1 E lec t r one ga t i v i d a d 2 . 1 ,A . E le c t r ón i c a 0 . 7 . eV -

( E . I . )

2

313 Kca l/mol.

Ox i geno # a t . 8 E lec t r on ega t i v i d a d 3 . 5 , A E lec t r ón i c a 2 . 2 eV


(E . I . ) 3 1 4 Kc a l/ mo l

®

é

©

u )

( d ( d

ls 2s 2px 2py 2pz

La semejanza en lo s p o tenc i a le s de i on i z a c i ón no s i nd i c a 1 o -

d i f í c i l q ue se r i a a r r a nc a r un e lec t r ón a uno de lo s á tomos y de ja r -

i na l te r a do a l o t r o , l a r e la t i va m ente poc a d i f e r enc i a ent r e lo s va l o

r es de sus e lec t r oneg a t i v i d a des ( 1 . 4 ) a l menos en c ompa ra ción a la -

d i f e r enc i a most r a da po r lo s c ompues to s e lec t r ova lentes no s mues t r a -

que e l ox i g eno no po see c on r e spec to a l h i d r ógen o , l a f uer za s u f i -

c i ente pa r a a r r a nc a r le a aque l su e lec t r ón de va l en c i a . Po r lo t a n«

to e s d i f í c i l q ue se p r esente una t r a ns fe r enc i a de e lec t r ones .

Para completar su orb ita l ls, el á tomo de hidrógeno requiere

un^electrón más; s in embargo el ox igeno, para completar su capa 2s

2

2

P

r equ ie r e de do s e lec t r o nes má s ; l a t eo r í a de l en la c e c o va le nt e -

ind ica que esto se logra a l combinarse un átomo de ox ígeno con dos-

de hidrógeno, con un par de electrones compart idos entre el ox ígeno

y cada uno de los átomos de hidrógeno. Representemos esto mediante-

una es t r uc tur a de Lewi s :

j H l s

1

8

0

l s

2

2 s

2

2 p

4

XX

x x

2 2 4

8

0 ls 2s 2p X 0 X

xx

De forma si mi la r a l caso ant er i or , la H repre sent a el núc leo de hid

no y e l punto ( . ) r ep resenta e l e l ec t r ón de va le nc i a . E l 0 r ep resenta e l

c leo de l ox í geno y l a c a pa e lec t r ón i c a l lena l s

2

. Lo s se i s e lec t r ones de

capa 2s 2p están represen tados por las se is (x ).

Los .x representan los enlaces cova lentes formados entre los dos át

de hidrógeno y el á tomo de ox ígeno, cada par de electrones de los enlace

va len tes , e s a l a vez pa r te de la c onf i g ur a c ión e lec t r ón i c a de l h id r ógen

de l ox í geno , entonc es , l a s c a pas e lec t r ón i c a s de va len c i a t a nto de lo s d

hidró geno s como del ox íge no, es tán l le na s. Es de espe rar que los dos par

de electrones permanezcan mayor cant idad de t iempo en la vec indad del nú

de l ox í geno , e s to lo i nd i c a su ma yo r va lo r de e lec t r on ega t i v i d a d . La r e

sentac ión de la molécula del agua es H2O.

CUADRO 8

Hidrógeno # at.

1 E lec t r one ga t i v i d a d 2 .

1 , A . E lec t r ón i c a 0 . 7

(E . I . ) ] 3 1 3 Kc a l/ mo l

N i t r ógeno # a t .

E lec t r onega t i v i d a d 3 . 0 , A .

E lec t r ón

i c a 2 . 0 ( E . I . ) ]


335 Kcal/mol

©

1

H

l s

1

l s

7

N l s

2

2 s

2

2 P

3

® ® ©

©

©

l s

2s 2px

2py

2pz



En el cas o de amo niaco , formado por la un ión de átomos de —

hidróge no y nit róg en o, s i an a lizam os el cuadro 8 obtendremos una con

c lus i ón semeja nte a la de l c a so a nter i o r , l a poc a d i f e r enc i a ent r e -

lo s va lo r es de la s e le c t r on ega t i v i d a d es de e s to s e lemento s ( 0 . 9 ) y -

l a semeja nza en sus va lo r es de po tenc i a l de i on i z a c i ón no s l l eva n a -

a f i rma r que es poc o p r oba b le la t r a n s fe r enc i a de e lec t r o nes de l h i -

d r ógeno (menor e le c t r on ega t i v i d a d ) a l n i t r ógeno (mayo r e le c t r on ega —

ti vi dad).

El á tomo de hidrógeno requiere de un electrón más para comple_

ta r su o r b i t a l I s , mient r a s que e l n i t r ógeno r equ ie r e de t r e s e le c -

trones para completar su capa 2s 2p; la teor ía del enlace cova lente-

in d ic a, que para logr ar e sto , se deben de combinar un átomo de ni —

t r ógeno c on t r e s de h id r ógeno , c on un pa r de e lec t r ones c ompa r t i do s -

entre el nitrógeno y cada uno de los átomos de hidrógeno. Representa

mos esto por medio de una estructura de Lewis:

t

H

I s

1

l s

1

jH l s

1

y

N l s

2

2 s

2

2 p

3

Ca da pa r de e lec t r ones de lo s en la c es c ova lentes , e s a l a vez

pa r te de la c onf i g ur a c ió n e lec t r ó n i c a de l h id r ógeno y de l n i t r óge no -

entonc es , t a nto la s c a pa s e le c t r ó n i c a s de lo s t r e s h id r ógeno s c omo—

de l n i t r ógeno queda n l lena s . La r ep resenta c ión de la mo léc u la de l a -

moniaco es NH

3

.

xx

N x. H

x

H

1 0 , d i f e r e n c i a d e e l e c t r o n e g a t i v i d a d

y

e n l a c e s o u i m i

c o s

.

Hemos v i s t o que c ua nto ma yo r e s l a d i f e r enc i a en la e lec t r o -

negat ividad de dos átomos, más probable es que los electrones sean -

t r a ns fe r i do s de uno a l o t r o . Según la t a b la 3 , e l c es i o C s , y e l

f l ú o r F , t i e n e n l a m a y o r d i f e r e n c i a e n e l e c t r o n e g a t i v i d a d e s :

F Cs

4.0 - 0.7 = 3.3

Como es de espe rar el compuesto formado es puramente ió ni co .-

Como ya v imos , ent r e e l sod io y el c lo r o la d i f e r e nc i a en sus e l e c -

t r onega t i v i d a des e s t a mb ién g r a nde:

C1 Na

3.0 - 0 .9 - 2 .1

c omo pod r ía a n t i c i p a r se en e s te c a so , e l sod io c ede su e lec t r ón a l —

c l o r o .

E l f ó s fo r o y e l h i d r ógeno r ea c c iona n pa r a f o rma r t r i h i du r o de -

f ó s f o r o , P H

3

, Como el f ósf oro y el h idrógeno t ien en el mismo va lor de

e lec t r on ega t i v i d a d , o sea , 2 . 1 , n i nguno puede tomar e lec t r ones de l —

otro; se a formado un enlace cova lente.

E l p r ob lema es t r i b a en determina r desde que va lo r de d i f e r e n

c i a en e lec t r onega t i v i d a des se puede c ons ider a r un en la c e c omo i ón i c o

o c ova lente . E l c r i t e r i o que se ha e s ta b lec ido t r a ta de e s ta r en c on-

sona nc ia c on lo s hec ho s expe r iment a le s ,

1. Se cons ider a un enlace como ión ico cuando la d ife ren c ia en electro_

neg at ivi dade s es igua l o mayor que 1.7 .



2 . Se hab la de un en lace co va len t e po la r cuando l a d i f e ren c i a en - -

e l e c t ro n ega t i v i d ade s s e ub i ca en t re 1 , 1 . y 1 . 6 .

3 . E x i s t e en lace co va len t e no po la r cuando l a d i f e renc i a de e le c t r o

nega t i v i dade s v a de 0 . 1 a 1 . 0 .

4. La covalencia pura se produce cuando se unen dos átomos del mis-

mo e lemento para pro duc i r una molé cula , o dos átomos de e l em en -

t o s d i f e ren t e s pe ro co n l a m i sma e le c t r o neg a t i v i dad .

E l hecho de que una molécula posee un enlace covalente po lar

indica que uno de los átomos de que esta const i tu ida at rae a las pa

rej as de e le ctr on es comp art id as en mayor grado que e l o t ro átomo, -

l o s e l e c t ro ne s s e rán a t ra í do s hac i a e l á t o mo que t i ene l a e l e c t ro - ne

ga t i v i dad mayo r .

A p a r t i r d e l a s d i f e r e n c i a s d e e l e c t r o n e g a t i v i d a d e s e n t r e l o s

átomos de un compuesto es pos ible predeci r e l t ipo de enlace; una ^

vez p ro no s t i cado e s t o , es po s i b le en t o nce s i n f e r i r con c i e r t a e xac -

t i t u d a l gunas de l a s p ro p i edade s de l co mpue s t o . Por e jemp lo , l a d i -

f e renc i a en e le c t ro n ega t i v i d ad e n t re C a y C1 e s 2 . 0 . E s t o no s l l e va

a esp era r que e l compuesto formado posea un enla ce i óni co y en con-

secu enci a que ten drí a un e leva do punto de fu s ió n (e l p . de f . es de

7 7 2

9

C ) . Debe r í a d i s o l v e r s e en agua , y e f e c t i v am en t e , s u s o lu b i l i da d

e s g ra n d e ; e s t a s o l u c i ó n d e b e r í a c o n d u c i r l a c o r r i e n t e e l é c t r i c a y -

a s f e s .

E l ca rbo no y e l c l o ro t i enen una d i f e ren c i a de e le c t ro n ega t i -

v ida d de só lo 0.5 por lo que e l compuesto que formen tendrá un e n -

lace c ova len te, como era de esp er ar, e l comp uesto t iene un punto de

f u s i ó n ba j o C so lo - 22 . 8 °C l y muy po ca s o lu b i l i da d en agua ; pe ro e s -

t o t a lmen t e s o lu b le en benceno , e s t a s o lu c i ó n no co nduce l a co r r i e n -

t e e l é c t r i c a .

1 1 . r e g l a s p a r a d e r i v a r l a s e s t r u c t u r a s d e l e w i s .

C uando se i n t en t a deduc i r pa ra una mo lécu la s u e s t ru c t u r a

e l e c t r ó n i c a s e g ún L e w i s , u s an d o pu n t os p a ra r e p r e s e n t a r l o s e l e c

ne s , e s co nven i en t e s e g u i r un co n j un t o de re g l a s que e s t én de ac

co n l a t eo r í a y l a e xpe r i en c i a , a l g unas de e l l a s ya l a s hemo s em

do a co n t i nu ac i ó n l a s enunc iamo s t o da s e l l a s :

1 . Repre sen t e se ún i cament e l o s e l e c t ro ne s de va le nc i a de un e lem

e l s ímbo lo de é s t e repre sen t a l o s demás e le c t ro n e s y e l núc leo

un el em en to . ••«/

2 . Do nde l a co n f i gu r ac i ó n e le c t ró n i ca i n d i ca un pa r de e le c t ro ne s

un de t e rm inado o rb i t a l , s e rep re sen t a n co n un pa r de marca s . S

de t e rm inado o rb i t a l e s t á o cupado po r un s o l o e l e c t ró n , s e u sa

so l a marca para rep res ent ar esto (en ambos caso s se t ra ta de

e le c t ro ne s de va l enc i a ) . A co n t i n uac i ó n s e dan a l guno s e j emp l

Elemento

Configuración

Electrónica

/

7

N

ls*2s*2p*

J »O

l j

2

2í

2

2p

4

/ °

F

is

2

2s

z

2p

s

Representación

Gráfica

15

1

1 1

2 p 2 p 2 p

1 11

2

p 2 p

2 p

i l l

2 p 2 p 2 p

Estructura

de Lewis

• N •

..

• O :

F :



3 . C uando l a co n f i g u ra c i ó n e le c t ró n i ca s y p de va le nc i a de un e l e -

ment o no co nduce a l a s c a r ac t e r í s t i ca s o bse rvad as e xpe r imen t almen

te para e l enlace c oval ente de ese e lemento, debe ded uci r una con

f i g u ra c i ó n de en lace h i b r i d i za do . E n nue s t ro ca so l o s co m pue s t o s -

de l ca rbo no s o n l o s ún i co s que no s i n t e re sa ran . L a co n f i g u ra c i ó n -

e le ctr ón ica del átomo de carbono neutro e s:

ls*2s*2p*

o 1

i í . o

2p 2

p 2p

y

s e co nv i e r t e en una s i t u ac i ó n en lazan t e a :

ls*2(sp

3

)* o

I _ _ J L t

0

2 ( s f ) 2 ( s p

3

) 2(sp

3

) 2( xp

3

)

4. Excepto e l H y e l He, e l número máximo de e le ctr one s de v ale nci a

s y p que pueden esta r p rese ntes en un átomo neutr o es oc ho.

, 1 2 , m o l e c u l a s h u e t i e n e n e n l a c e s c o v a l e n t e s m u l t i p l e s

En e l caso de muchos compuestos mole cula res hay que ad mi t i r -

que la p res enc ia de más de un enlace cova lent e entr e dos átomos de -

d i cho s co mpue s t o s pa ra po de r e xp l i ca r adecuadament e l a s ca rac t e r í s t i

ca s de l en l ace . L o s en l ace s co va len t e s doble tnlple son las dos —

c la s e s de en lace co va len t e m ú l t i p l e que f o rman pa r t e de l a t eo r í a - -

moderna.

C o n s i de remo s l a mo lécu la de d i ó x i do de ca rbo no C 0

2

. A p a r t i r -

de l a s e s t r u c t u ra s de L ew i s pa ra e l ca rbo no y e l o x i geno ,

da r í amo s l a s i g u i en t e e s t ruc t u ra de L ew i s pa ra e l CO-

o

5 o ; c : o í o » o - c - o :

• • » • i

S i n embargo o bsé rve s e que l a re g l a de l o c t e t o no e s t a s a t i s f e cha

mnguno de l o s t re s á t o mo s . C ada á t o mo t i ene s i e t e e le c t ro ne s de va le

pe ro e l de ca rbo no t i ene s e i s . L a re g l a de l o c t e t o s e s a t i s f a ce co n má

c i l i dad pa ra l o s t re s á t o mo s s i s e f o rma un segundo e n l a c e c ov a l e n t e e

el átomo de carbono y cada átomo de oxígeno:

:

? r 9 ñ ?

: 0

: o ^C t t O: o : o = c =o :

i i

o más se nci 1 lamente

o = c = o

Aho ra cada á t o mo en l a mo lécu la t i ene o cho e le c t ro ne s de va lenc i a .

C omo segundo e j emplo de l en l ace c o va len t e m ú l t i p l e , co n s i de ramo s e

gu i da l a mo lécu la s e nc i l l a de N

2

. Aqu í t amb ién l a e s t ru c t u ra de L ew i s

e l átomo de n i t rógeno es:

• N •

N •

• •

Comenzamos con la est ructura de Lewis para e l

»« •• sa ••

" N —N •

0

- N : N •

» • i •

y aho ra cada á to mo t i ene s e i s e l e c t r o ne s de va le nc i a . L a fo rmac i ó n de u

gundo en lace co va len t e en t re l o s do s á t o mo s de n i t ró geno .

• N - N « o • N ^ N « o .

•• » . . » . . J S

co nduce a s i e t e e le c t ro n e s de va lenc i a pa ra cada uno . La re g l a de l o c t e t

so lo s e s a t i s f ac e co n l a f o rmac i ó n de un t e rc e r en lace co va len t e en l a m

cu la .



N o N N o N

N

o más se nci 1 lamente

N

h

N

Como ejemplo de un compuesto en e l que están, tanto enla ces cov alen tes

se nc i l l o s como mú l t i p l e s , ve remo s e l e teno ( e t i l e no ) , C

2

H

4

H H ^ H

H : c : c : H

ft

H - C - C - H

y observamos que mientras cada átomo de h idrógeno t iene l lena una capa e lec

t ró n i ca de va le nc i a ( do s e l e c t ro n e s ) , l o s á to mo s de ca rbo no t ienen s i e t e —

e lec t ro ne s de va l enc i a . L a re g l a de l o c t e t o pa ra l o s á t o mo s de ca rbo no s e -

s a t i s f ac e co n la f o rmac i ó n de un s e gundo en lace co va len t e en t re e l l o s :

H H

H H H H

i i i i v \

H

- ? A ? - H

0

H - f e C - H o H —C = C —H

13. EL ENLACE COVALENTE COORDINADO

Una rea cció n química muy cono cida ocur re en la mayoría de los labo rato

r i o s p a r a b a c h i l l e r a t o , u n i v e r s i d a d o t e c n o l ó g i c o e s la s i g u i e n t e :

N H

3

(g ) + H C l ( g ) = NH

4

C l ( s)

L a ca rga po s i t i v a de l

i o n

( N H

4

)

+ 1

r e S

u l t a de l p ro t ó n ex t ra ( H

+ 1

)

se separó del átomo de clo ro y ahora está unido a la molécula de amoni

L a ca rga neg a t i v a s o b re e l i

o n

C l "

1

e s deb i da a l e l e c t ró n que ha de j ado

nuc leo de l h i d ró geno a l s epa r a r se de l á t o mo de c l o ro .

S i e xam inamo s cu i dado sament e l a e s t ru c t u ra de L ew i s de l i o n t e t ra

co (NH

4

) , o b se rvamo s que l a re g l a de l o c t e t o e s t á s a t i s f e c ha pa ra e l

mo de n i t rog eno y que cada uno de los c uatr o átomos de h idróg eno t ien e

pleta una capa de valencia de dos e lectrones. S in embargo en un caso, e l

lace cova lent e de dos e lec tro nes hay entre e l átomo de n i t r óge no y e l á

de idro geno se ha podido re al iz ar s ó lo porque e l átomo de n i t r óge no ha

t r i b u i d o co n ambo s e le c t r o ne s de l pa r e l e c t r ó n i c o . U n en lace c o va len t e

el que un atomo contribuye con ambos e lectrones del enlace se denomina

ce co va len t e co o rd i nad o .

To do s l o s i o ne s nega t i vo s de rad i ca le s ác i do s t i enen e s t r uc t u ra s d

L ew i s que imp l i can en lace s co va len t e s co o rd i n ado s . A l de r i v a r t a l e s e s t

t u ra s no hay que o l v i da r l a p re se nc i a de e le c t r o ne s e x t ra l o que exp l i ca

ca rga nega t i v a . Veamos s u l f a t o , ( S 0

4

) ~

2

L a c o n f i g u r a c i ó n e l e c t r ó n i c a d e l a z u f r e e s :

,. S U

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

4

o 1 1 1 I L H U 1 1

0

* c *

lí 25 2p 2p 2p 3s 3p 3p 3p *«

E s l a rad i ca l ( S 0

4

) "

2

,

u n

á t omo cen t r a l de azu f re , que ca rece de d

e le c t ro ne s pa ra t ene r co mple t a una capa de va le nc i a , e s t á ro deado t e t ra e

camente por cuatro átomos de oxíg eno, cada uno de los cua les tam bién re q

ren dos e lectrones mas para completar su capa de valencia. Con los dos e

T T

1 í i ti

ti

15 25

2 p 2 p 2 p

5



t ro ne s ad i c i o na le s que e s t án p re sen t e s en e l i o n ( S O4 ) s e pueden de r i v a r -

va r i a s " d i f e r en t e s " e s t ru c t u ra s de L ew i s que imp l i quen en lace co va len t e

co o rd i na do . S e dan a co n t i nuac i ó n t re s e j emp lo s , en l o s cua le s do s e l e c t ro -

ne s ad i c i o na le s impar t en l a ca rga - 2 s e i nd i can po r l o s s i gno s meno s :

:

O- SOS SOS

• • • « • • • . . « - . .

s o : s : o i s o ; s : o i s o s s i o s

• • » • • • • « « . . . . X I

: 0 : s o:

:

o :

Nuevamente, aunque en s ímb olos l as t re s est r uc tur as de Lewis para e l (SO4

pa recen d i f e ren t e s , l o s en l ace s en e l i o n so n e xpe r imen t a lmen t e i dén t i co s -

en t re s í .

14. EL ENLACE POR HIDROGENO

Es bien conocido e l hecho de que

táneamente por dos átomos de carácter

se so lamente a uno de e l lo s, actuando

tre ambos.

e l h i d ró geno puede se r a t ra í d o s im u l -

mas e le c t ro n ega t i vo , en l u ga r de un i r

entonces como un puente o enlace en—

Aún cuando in ic ialmente se admit ió que e l h idrógeno que actuaba as í es_

t aba en lazado co va len t ement e , s e adm i t e ac t ua lmen t e que e l en l ace e s f unda -

men t a lmen t e de ca rá c t e r e l e c t ro s t á t i c o . E l át omo de h i d ró geno co n s u ún i c a -

o rb i t a l l s , e s i n capaz de fo rmar más de un s o l o en lace co va len t e ; po r e l l o -

no pueden adm i t i r s e l a s re p re s en t ac i o ne s que ex i j a n l a ad i c i ó n de o t ro p a r -

de e le c t ro ne s a l á to mo de h i d ró gen o . N i puede dec i r s e s i empre que e l h i d r ó -

geno a f e c t ado s u f r a una s e r i e de de sp lazam ien t o s de sde uno de l o s á t o mo s —

e l e c t r o n e g a t i v o s a l o t r o .

La reacción t iene lugar cada vez que se co loca un f rasco abierto

ác i do c l o rh í d r i co ce rca de un f ra s co ab i e r t o de h i d ró geno de amo n i o .

mo blanc o formado se de pos i ta con e l t iempo, como un f ino po lvo bla nco

ven t anas , me sa s de l ab o ra t o r i o , e t c .

E s t a e s una reacc i ó n muy i n t e re san t e en l a que do s ga se s mo lecu l

NH

3

y CH|, donde so lo está n pres ente s enla ces co val ent es, se combinan

f a se ga seo sa pa ra fo rmar un s ó l i do i o n i co , ( NH

4

)

+ 1

C l "

1

es deci r, pod

v o l v e r a e s c r i b i r l a r e a c c i ó n a s í :

NH ( g ) + H C l ( g ) = ( NH

4

)

+ 1

d ' ^ s )

Recordando la es t ru ctu ra de Lewis para las moléc ulas NH3 y HC1,

H

H Í N S y H ; c i :

H

l l e guemo s a l a s i gu i en t e e s t r uc t u ra de L ew i s pa ra e l NH

4

C1

H

H : Ñ s H ; ci : •

X . • •

H

Se ha v i sto que e l NH4CI es ion ico y cont iene (NH

4

C 1 )

+1

y

c i "

1

por lo

l a s e s t ru c t u ra s de L ew i s pa ra e s t o s i o ne s s o n :

. x

H x

N

X H

y

. ' ci "

«

. X



Los pr imeros en reconocer que el enlace por cuenta del hidró-

geno se presenta con frecuenc ia fueron probablemente Lat imer y Rode-

bush. La t imer y R odebush ut i l i z a r o n es te conc ep to pa r a exp l i c a r l a -

a soc i a c i ón m o lec u la r en e l a gua y en el f l o r u r o de h id rógeno l i q u ido

l a e x i s t e n c i a d e c o n s ta n t e s d i e l é c t i c a s e l e v a d a s en e s t a s s u s t a n c i a s ,

l a d é b i l i o n i z a c i ó n d e l a m on ia co en d i s o l u c i ó n a c u o sa y l a a s o c i a -

c ión del ác ido acét ic o en molé culas d im eras. Después se ha descubi er

to un gran número de ejemplos de enlaces por puentes de hidrógeno.

Los enlaces de hidrógeno no se forman únicamente entre átomos

fuer temente e lec t r one ga t i v o s t a le s c omo e l f lou r , el o x i g eno , e l —

c loro y el nitrógeno, aún cuando ex isten pruebas de que el carbono,-

c uando t i ene c omo á tomos en la za do s a o t r o s de t i p o muy e le c t r on eg a -

t ivos (como en el SHC1

3

o HCN), también puede tomar parte en la forma

c ión de enla ces por puente de hidró geno . Pueden señ a lar se enl aces ta -

les como FHF, OHF, NHF, 0H0, NHO, CHO, NHN, CHN y 0HC1. Se deduce por

tanto,, que estos enlaces no sólo son fác i les de romper, s ino que tam-

b ién se f o rma n c on i g ua l f a c i l i d a d . Cua ndo se c omb ina n sus ta nc i a s a —

decuadas a

1

os enla ces por puentes de hidrógeno se esta blec en a tempe

ra tur a a mb iente .

Parece que cuando un átomo de hidrógeno se enlaza a un elemen-

to e lec t r onega t i vo , l a f uer te a t r a c c ión que és te e je r c e sob re lo s e—

lectrones de enlace deja a l á tomo de hidrógeno en posesión de una car

g a p o s i t i v a e f e c t i v a , l a c u a l e s s u f i c i e n t e , a ca u s a d e l a a u s e n c i a -

de e lec t r o nes que e je r za n a c c iones de pa nta l la , p a r a e je r c e r una a t r a e

c ión sobre el se.gundo átomo electronegat ivo. E l que un átomo de hidró

geno no pueda enlazar más que a dos de tales átomos, se debe sin duda

a l poco espac io que queda d isponib le en torno a l á tomo de hidrógeno -

relat ivamente muy pequeño.

1 5 ,

e l

e n l a c e . m e t a l i c o , n a t u r a l e z a d e l f s t a d o m e t a l i

CO, " "

Se descr iben genera lmente como elementos metá licos a aquellos

que como c onsec uenc ia de la p r esenc i a de poc o s e lec t r o nes r e la t i v a -

mente en la capa de va l en c ia de sus átomos, t ien en tende nc ia a ma n i

fe s t a r c a r á c ter e lec t r op o s i t i v o s . E s ta e s una desc r i p c i ó n a decua da

en lo que c onc ie r ne a la s c a r a c t er í s t i c a s qu ímic a s per o no s i r v e pa r

ind ica r qué c las e de fuer zas actúan en un meta l so l id o. E l e nlace me

tá l i c o se comprende mejo r a t r a vés de la c ons ide r a c ión de la s c a r a c

te r í s t i c a s f í s i c a s y de como és ta s pueden i n te rp re ta r se en func ión de

un c onc epto lóg i c o .

Ent r e la s p r op ieda des f í s i c a s que son c a r a c t er í s t i c a s de l t i p o

de a g r ega c ión l l a ma mos es ta do metá l i c o se enc uent ra n la s s i g u ien tes :

1. FENOMENOS VE CONVUCCION.- La s sub s ta nc i a s metá l i c a s en genera l -

p r esenta n e levada c onduc t i v i d a d e l éc t r i c a s i n t r a nspo r te de ma te-

r i a y e leva da c onduc t i v i d a d té rmic a . La c onduc t i v i d a d e léc t r i c a e s

una func ión per iód ica del número atómico, s iendo máxima (por áto—

:• mo) para los m eta les mon ova lentes menor para los d iv a le nte s y míni

ma pa r a lo s meta le s con múl t i p le s e le c t r on es . En gene ra l , dec rec e-

a i acumular la temperatura, como consec uenc ia del aumento de l a s -

f r ec uen c ia s de la s v i b r a c i ones a tómic a s . La c onduc t i v i d a d té rm ic a

no ha s ido tan estudiada.

2.

CARACTERISTICAS OPTICAS

Lo s meta le s e s tá n p r ov i s t o s un i f o rmemen-

te de b r i l l o y t odo s sa lvo e l c ob re y e l o r o son p la tea do s o g r i s i

ceos. Es evid ente que sa lvo en el oro y el cobre lo s meta les deben

a b so rber luz de toda s la s f r ec ue nc ia s e i nmed iata mente i r r a d i a r la .

3. CARACTERES MECANICOSLo s meta le s se c a r a c ter i z a n po r po seer p r o -

p ieda des mec á n i c a s t a le s c omo duc t i l i d a d , ma lea b i l i d a d , des l iz a mien

to a nte la a c c i ón de un e s fue r zo , Aún c ua ndo t i enen poc a r e s i s te n-

c i a de i n tensa s f uer za s de c ohes i ón que imp iden la f r a c tur a t o ta l -

de lo s ob jeto s m etá l i c o s .



4. FENOMENOS VE MISION.- Muchos me ta le s, cuando son sometido s a la

a c c ión de r a d i a c i ones de c o r ta lon g i tud de onda, o c uando se c a -

l i e n t a n h a s t a t e m p e r a t u r a s s u f i c i e n t e m e n t e a l t a s e m i t e n e l e c t r o -

nes . Se t r a ta r e spec t i va mente de lo s f enómenos de emi s i ón f o to e -

léc t r i c a ex i s te emi s i ón a lguna . E s ev idente que e l e lec t r ón debe-

r ec ib i r una c i e r ta c a nt id a d l im ina r de ener g í a s i n l a c ua l no p

B

e

de esc a pa r de l meta l . La emi s i ón f o to e lé c t r i c a e s i nd epe nd i ent e -

mente de la temperatura hasta aquella en que se inic ia la emisión

termo ión i c a . Po r enc ina de e s ta tempera tur a lo s e lec t r on es son -

emit idos como consecuenc ia de su energ ía térmica.

5.

CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES.

- A l cont rar io de lo que sucede con-

lo s e lemento s só l i d o s no me tá l i c o s , que es tá n f o rma dos po r a g r ega -

c i ón de mo léc u la s d i sc r e ta s , y que son r e la t i va mente a b ie r to s y de

dens ida des ba ja s , l o s meta le s po seen empa queta miento s denso s , e n ~

lo s que ca da pa r t í c u l a e s tá a soc i a da c on un g r a n número de p a r t í -

c u la s i nmed ia ta s . En c ompa ra ción con o t r a s sub s ta nc i a s su s dens tda

des r e su l t a n a s í e leva da s ,

Aun cuando todas estas propiedades son las que def inen el comporta

miento metá l i c o , debe r ec o rda r se que ex i s ten muc hos c a so s l ím i tes en^

lo s que e l e lemento se c a r a c ter i z a po r t ener a lg una s p r op ieda des m e -

t á l i c a s y o t r a s n o - m e t á l i c a s . L os el e m e nt o s d e l t i p o d e l a n t i m o n i o , -

germa n io o te lu r o se enc uent r a n en e s ta s i t u a c ió n .

Cua lqu ie r exp l i c a c i ón r a zona b le de la e s t r uc tu r a met á l i c a , o c ua l -

qu ie r f o rmula c ión que se dé sob re la na tur a leza de l en la c e metá l i c o -

debe poder se c onc i l i a r c on la s c a r a c ter í s t i c a s p r oc edentes . E s ev iden

te que lo s e n la c es deben tener lug a r po r med io de e le c t r on es , pues to -

que muchos de estos fenómenos o dependen de los electrones o pueden -

exp l i c a r se en func ión de lo s mi smos . De a c uerdo c on Bern a l , un en la c e

m e t á l i c o d eb e p r e s e n t a r l a s s i g u i e n t e s c a r a c t e r í s t i c a s :

1 - Ca pa c ida d pa ra a c tua r ent r e átomos metá l i c o s i d ént i c o s

I t r e T

t 1 S m P 0 P a r a h a C 6 r 1

°

6 n t r e 5 t

°

m 0 S m e t S l í W S

" V

2 - F a l t a de c a r á c ter d i r i g i do , como lo demuest ra la c o ns er

va r o n de p r op ieda des en e s ta do l í q u id o y de sa tur a c ió n c omo lo i nd

ca la presenc ia de

u n g r a

n número de átomos vec inos muy próx imo s.

3 . - F uer za s de a t r a c c ión que s i g a n una ley i nver sa de a lguna

po tenc ia e leva da de la d i s t a n c i a i n te r nu c lea r .

4 . - F uer za s r e pu l s i va s que da n o r i g e n a l equ i l i b r i o y que so

de natura leza átoimtca.

5 . - Ca pac ida d pa r a perm i t i r l a t r a ns fe r e nc i a de e lec t r o nes -

de un átomo a otr o. Todos estos ca racte res se in c luy en las modernas-

t e o r í a s e l e c t r ó n i c a s .

La teor ía de bandas de los meta les es part icularmente adecuada

p a ra j u s t i f i c a r l a c o n d u c t i v i d a d e l é c t r i c a .

Según es ta teo r í a , p r esenta da en f o rma s im p l i f i c a da en la f i

g u r a , l a s p o s i c i on es r e t i c u l a r e s e s un meta l e s tá n oc upa da s po r i one

metá l i c o s po s i t i vo s que es tá n f o rma dos po r lo s núc leo s á tomic o s y po r

e lec t r o nes de la s c a r ga s i n te r i o r es . Lo s e lec t r ones de la s c a pa s e x

terna s no e s tá n a soc i a do s c on n ingún á tomo en pa r t i c u la r , s i no que se

enc uent r a n en n i ve le s de ener g í a super i o r es que se a g r upa n en ba nda s .

Dentro de la feahda es fá c i l promover ele ctro ne s de un nivel a -

otro, s iempre que el número de niveles energét icos sea super ior a l de

e l e c t r o n e s , E s to s e lec t r o nes e s tá n des lo c a I i z a do s . La s ba nda s ene r gét

cas parc ia lm ente ocupadas de un meta l se denominan bandas de c on du c-

c i ón .



D e s l o c a l i z a c i ó n s i g n i f i c a qu e c i e r t o s e l e c t r o n e s no e s t á n —

firmemente unidos a c iert os átom os, s ino que pueden migra r l ibreme n-

te po r e l c r i s t a l metá l i c o c ua ndo se a p l i c a una d i f e r enc i a de po ten-

c i a l . Otra teor ía co nsid era que un meta l en su estado elementa l se -

e n c u e nt r a c r i s t a l i z a d o e n a r r e g l o s g e o m é t ri c o s b ie n d e f i n i d o s . L o s —

átomos se ha llan unidos entre s í por una nube de electrones de va len

c ia que rodean a lo s k ern els .

1 6

,

f u e r z a s d e v a n d e r w a a l s

N oso t r o s nunca tr a ta mos con mo léc u la s a i s la da s s i no c on g r a n -

d e s c o l e c c i o n e s e i n c l u s o m e z cl a s de m o l é c u l a s . L as f u e r z a s de i n -

te r a c c ión ent r e la s mo léc u la s ( f uer za s i n te rmo lec u la r es ) t i enen g r a n-

impor ta nc i a c ua ndo se c ons ider a e l c ompor ta miento de la s c o le c c ion es -

de mo léc u la s . E s ta s f uer za s de i n te r a c c ió n no rma lmente se conoc en c o -

mo fuerzas de Van der Waals y genera lmente, son de cuatro t ipos.

Un t ipo de fuerz a surge cuando las molé culas se aprox iman ta n-

to que la s nubes e le c t r ó n i c a s l l e na s emp iezan a t r a s la p a r s e . E s to s —

t r a s l a p e s p r o v o c a n f u e r z a s r e p u l s i v a s i n t e n s a s e n t r e l a s m o l é c u l a s . —

Como c onsec uen c ia , podemos dec i r que la s mo léc u la s t i enden a r ep e le r -

se c ua ndo se a p rox ima n muc ho . La s o t r a s t r e s f uer za s i n te rm o lec u la r es

son má s b ien de a t r a c c i ón que de na tur a leza r ep u l s i va .

Un segundo t i p o de i n te r a c c ión se p r esenta ent r e la s mo léc u la s

po la r e s . Deb ido a que la s mo léc u la s po la r e s t i enen c ent r o s de c a r g a -

po s i t i v a y nega t i va sepa r a do s , pueden a t r a er s e ent r e s í p o r f uer za s -

e le c t r o s t á t i c a s . E s dec i r , l o s ex t remos nega t i vo s de la s mo léc u la s po

la r e s son a t r a íd o s ha c i a lo s ex t remos po s i t i vo s de la s o t r a s y v i c e -

ver sa , c omo se i lu s t r a a c ont i nua c ión.

E s to se c onoc e c omo i n te r a c c ión d ipo lo -d ipo lo y so lo oc ur r e -

ent r e mo léc u la s que t i enen momento s d ipo la r es . Un te r c e r t i p o de - —

fuer za i n te rmo le c u la r o c ur r e en una mezc la de mo léc u la s po la r es pue*

den a t r a er lo s e lec t r ones móv i le s de la s mo lé c u la s no po la r es . E s to

da como resultado un d ipolo induc ido en la moléculas no polar como se

i l u s t r a a c o n t i n u a c i ó n .

E s to se l l a ma i n te r a c c ió n d ipo lo -d ipo l o i n duc ido .

La ú l t ima de es ta s i n te r a c c ione s e s , p o s ib lemente, l a má s i m

por ta nte pero , desg r a c i a da mente, e s muy d i f í c i l d e r ep re sent a r . E S te

t i po de i n te r a c c ión se debe a la a t r a c c ió n i n s ta n tá nea de lo s núc leo

de una mo léc u la po r lo s e lec t r o nes de o t r a y puede oc ur r i r c on c u a l

q u i e r t i p o de m o l é c u l a . E st a i n t e r a c c i ó n s e i l u s t r a a c o n t i n u a c i ó n —

y se conoc e como i n f r a c c i ón de d ipo lo i nduc ido i n s ta ntá nea mente. E s

tas int era cc i on es pueden formarse y romperse con mucha ráp idez y se

p r esenta n r epet id a mente en una c o lec c ión de mo léc u la s .

Ento nces , una cole cc ió n de molé culas puede con side rars e como

s i c ons i s t i e r a de a g r ega do s de mo léc u la s que se i n te r a c túa n me d ia nte

la s f uer za s i n te rm o lec u la r es p o s ib l e s que se r e sumen en la T a b la 9 - 2

S in emba r go , una c o lec c ión a s í e s b a s ta nte d iná mic a , y l a ex tenc ión-

y durac ión de ta l agregac ión depende de la temperatura y otros facto_

res. S i la temperatura es lo suf ic ientemente a lta como pera que esté



T AB LA 9 . 2 T i p o s d e i n t e r a c c i ó n m o l e c u l a r

TI PO DE FUERZA

Repul s i va

NATURALEZA DE LA FUERZA

E l con tac to de l os orb i -

ta l es de l as mo l écul as

dan l ugar a f uerzas de

repul s i ón i n s tantáneas .

REPRESENTACI ON GRAFI CA

© o

o

©

Atracc i ón

d i p ol o - d i p o l o

Centr os de mol écul as po-

l ares con carga opuesta

p rovocan l a at r acci ón e i

t r e l a s mo l é c u l a s .

At racc i ón

d i p ol o - d i p o l o

i nduc ido

El centr o de carga de -

una mo l écul a di pol o a - —

tr ae los e lec t rones de -

mo l écul as no po l a res .

o

_ _

© o ©

Atracc i ón

de d i pol o i ndù

c i d o i nstant a ' - •

neamente.

At r a cc i ó n e nt r e l o s n u —

c i eos de l as mo l écul as

hac i a l os el ec t rones de

o tras mo l écul as .

©

n

g

©

0

d i sp o n i b le s u f i c i e n t e en e rg í a de mo v im ien t o , l a s f ue rza s co nducen a

agreg ac i o ne s i n s t an t ánea s que s e ro mpen co n s t an t ement e pa ra f o rmar -

nueva s , Como ave r i gua remo s p o s t e r i o rm en t e , puede co n s i de ra r se que—

es t a s f o rmas de i n t e r acc i ó n i n t e r v i en en en l a f o rmac i ó n de l o s e st a_

d o s s ó l i d o s y l í q u i d o s d e l a s c o l e c c i o n e s m o l e c u l a r e s .

a c t i v i d a d e s c o m p l e m e n t a r i a s :

1 . - Dadas l a s e l e c t ro n ega t i v i da de s de l o s e l emen t o s , de t e rm ine s i

mo lécu la f o rmada po see en lace e le c t r o va l en t e o a l gún t i po de c

v a l e n t e :

HF, C0

2

, M g C l

2

, , 0

2

, CH

4s

H

2

0, CC1, , N

2 >

HC1, NH

3

, Fe

2

0

3

, H

2

,

A I

2

O

3

2. - Repre sente por medio de los diagram as de Lewis la s s igu ien te s

m o l é c u l a s :

C H

3

- C H

3 s

C l

2

, KC1, CaO, Na

2

0 , S i C l

4

, C C V

3 . - C o mpare y s eña le l a s d i f e r enc i a s en t re l a s p ro p i edade s de l o s

co mpue s t o s co n en lace e le c t ro va len t e y co va len t e no po la r y pu

4 . - D e sa r ro l l e una l i s t a de co mpue s to s con en lace :

a ) E l e c t r o v a l e n t e

b) Covalente no po lar

c ) C o va len t e po la r

d) Covalente puro

e ) C o va len t e co o rd i nado

Mínimo cinco compuestos de cada t i po .

5 . - Pa ra l a reacc i ó n en t re e l me t a l L i t i o ( L i ) y el ga s F l úo r ( F ) :

a ) E s c r i b i r l a s c o n f i g u r a c i o n e s e l e c t r ó n i c a s de l o s át om o s a n

t e s de l a re acc i ó n

b ) L a s co n f i gu r ac i o n e s e le c t ró n i ca s de spué s de l a reacc i ó n

c) La fórmula del compuesto obtenido

d ) L a s p ro p i edade s F í s i ca s y Qu ím i ca s que debe p re sen t a r e l co

pue s t o .

e) T i po de enl ace

Para cada uno de l os s i gui ent es casos:

6. " Dos átomos de Fl uor se unen par a f ormar una mol écul a di at óm ca

7 . - E l L i t i o reacc i ona con e l Oxí geno

8.- E l Carbono se une al Oxí geno



D e t e r mi n e :

a )

C o n f i g u r a c i o n e s e l e c t r ó n i c a s

de

l o s á t o m o s a n t e s

d e l a s

r e a c c i o n e s

b ) C o n f i g u r a c i o n e s e l e c t r ó n i c a s d e s p u é s

d e l a

r e a c c i ó n

c ) T i p o

de

e n l a c e f o r ma d o

d ) F o r mu l a

de el

c o mp u e s t o o b t e n i d o

e ) P r o p i e d a de s F í s i c a s

y

Q u í m i c a s

qu e

d e b e p r e s e n t a r

e l c o mp u e s t o .

9 . -

Da r l a s

c o n f i g u r a c i o n e s e l e c t r ó n i c a s p a r a c a d a

uno d e l o s

s i g u i e n

t e s i o n e s :

H

+ 1

, C a

+ 2

, N -

3

, S c

+ 3

, S -

2

, F e

+ 2

. F e

+ 3

, C u

+ 1

, C u

+ 2

.

10.- U s a n d o

l a

t a b l a

de

<e l e c t r o n e g at i v i d a d es . p a r a

l a

d e t e r m i n a c i ó n

d el

t i p o

de

e n l a c e

en una

mo l é c u l a , ¿ Q u é p r o p i e d a d e s

es de

e s p e r a r

-

q u e p o s e a n

l o s

s i g u i e n t e s c o mp u e s t o s :

a ) R b

2

0 ,

b )

Cs ^C

c ) CH

k

d ) C a

2

C

e ) N a

2

0 .

11. -

C o l o q u e

l as

s i g u i e n t e s mo l é c u l a s

en

o r d e n d e c r e c i e n t e

de su

c a r á c

t e r i ó n i c o : P H

3

, N H

3

, A l B r

,

R b C l , C a S , M g O, G a S e , K C 1 , N a l ,

CO,

C u

2

0 .

1 2 . -

Dar

c u a t r o p r o p i e d a d e s

qu e

p u e d a n h a c e r

a una

a l e a c i ó n má s ú t i l

-

q u e l o s me t a l e s

q u e l a

f o r ma n .

13.- Señ a le para que usos puede se r pre fe r ib le un meta l puro a una

a l e a c i ó n .

A U T O E V A L U A C I O M

1 . - ¿ Q u é s i g n i f i c a

el

t é r m i n o e l e c t r o n e g a t i v i d a d ?

2 . - ¿ C uá l

e s l a

d i f e r e n c i a e s e n c i a l e n t r e

un

e n l a c e e l e c t r o v a l e n t e

y

v a l e n t e ?

3 . - ¿ Q u é d i f e r e n c i a s e x i s t e n e n t r e

un

e n l a c e c o v a l e n t e

y uno

c o v a l e n t

l a r ?

4 . - ¿ Qu é r e l a c i ó n e x i s t e e n t r e

l a

e l e c t r o n e g a t i v i d a d

y l a

p o l a r i d a d

e

e n l a c e s ?

5 . - S e g ún

el

t i p o

de

e n l a c e q u e p o s e a n , ¿ Q u é d i f e r e n c i a s e x i s t i r á n

e n

p r o p i e d a d e s

de dos

c o mp u e s t o s : c o mp u e s t o a p o s e e e n l a c e e l e c t r o

t e , c o mp u e s t o b e n l a c e c o v a l e n t e ?

6 . - ¿ Q ué e n t i e n d e

po r

p o t e n c i a l

de

i o n i z a c i ó n ? ¿ Q ué e n t i e n d e

po r

s e g u

e n e r g í a

de

i o n i z a c i ó n ?

7 . -

De el

c o n c e p t o

de

i o n , s e ñ a l e

l a

d i f e r e n c i a e n t r e a n i ó n

y

c a t i ó n .

8 . -

Dé l a

e s t r u c t u r a

de

L e w i s

d e l a s

s i g u i e n t e s mo l é c u l a s :

a )

C H

4

,

b )

c )

NH

3

.

9 . -

¿

C ó m o

s e

d e f i n e u ni ó n me t á l i c a ?

1 0 . -

De l as

s i g u i e n t e s s u s t a n c i a s s e ñ a l e c u á l e s p o s e e n un i ó n m e t á l i c a :

a ) C l

2

,

b ) K, c ) C, d )

B r o n c e ,

e ) S, f )

N a ,

g )

A c e r o , h )

Or o

B l a n c

i ) L a t ó n ,

j )

P e t r ó l e o .

1 1 . - S e ñ a l e

l a

d i f e r e n c i a e n t r e a l e a c i ó n

y

a ma l g a m a .

1 2 . - ¿ C ó mo

s e

e s t a b l e c e

el

p u e n t e

de

H i d r ó g e n o ?

1 3 . -

¿En qué

g r a d o a f e c t a

el

p u e n t e

de

H i d r ó g e n o

a l a s

p r o p i e d a d e s

de

p u e s t o ?

1 4 . - D e t e r m i n e

l as

d i f e r e n c i a s e n t r e e n l a c e q u í mi c o

y l a s

f u e r z a s

de V

Wa a l s .

1 5 . - M e n c i o n e

l os

c u a t r o t i p o s

de

f u e r z a s

de Van der

Wa a l s

y

c o m o

s e

e

c e n .



A P E N D I C E

Â

T BL S QUIMIC S

Tabla A - l . lgunas propiedades de los elementos

A r

A s

At

S

Ba

Bk

Be

Bi

B

Br

Cd

Ca

Cf

C

Ce

Cs

Cl

Co

Cu

Kr

Cr

Cm

Dy

Es

Er

Se

Sn

Sr

En

Fm

18

33

85

16

56

97

4

83

5

35

48

20

98

6

58

55

17

27

29

36

24

96

66

99

68

21

50

38

63

1

39.948

74.9216

[2101

32.06

137.34

[247]

9.01218

208.9804

10 81

79.904

112.40

40.08

[251]

12.011

140.12

132.9054

35.453

58.9332

63.546

83.80

51.996

[247]

162.50

[254]

167.26

44.9559

118.69

87.62

151.96

[257]

- 1 8 9 . 2

814

[ 3 6 a t m )

119

725

9 8 6

1 2 7 8

2 7 1 . 3

2200

- 7 . 2

321

843

3550

798

28.59

- 1 0 3

1 4 9 3

1 0 8 3

- 1 5 7 . 2

1 8 7 5

1 3 5 0

1 4 0 7

1 5 2 2

1 5 3 9

2 3 1 . 9

789

826

- 1 8 5 . 8 6

613

s u b l i m a )

444.6

1 6 3 7

2970

1 5 6 0

2550

58.76

767

1 4 8 2

4827

3257

690

- 3 4 . 6

3 1 0 0

2582

- 1 5 2 . 8 9

2 1 9 9

2335

2 5 1 0

2727

2260

1 3 8 0

1 4 3 9

*l I Indica el número másico de l isótopo d e vida má s larga.

A c

1 . 8 8

6.9 3

4 ) — 2 . 6

2 .5

70

Al

1 . 2 6

5.98

3-+-)

—1 . 6 6

2 . 5 8 0.2154

7 0 . 1 3

A m

1.74

6.05 (3 4 ) — 2.36

2.9

—

51.7

Sb

1 . 3 6

8.642

5

+ -+3 + )

+ 0 .75

4 . 7 5 0.0495

46.665

Ar

1 . 8 8

1 5 . 7 6

—

0.284

0 . 1 2 4

1 . 5 5 0

A s

At

1 . 1 8

1.4

9 .81

9.5

1 — ) 4 0 .3

6 .63

0.0785

885

( sub l i m a

S

1 . 0 4

10.360

' ? - ) -0 .447

0 . 4 1 1

0.16973

2.2

Ba

2.24

5.21

(2 +

) - 2 . 9 0

1.83 0.0362

4 1 . 7 4

Bk

1 . 7 6

(4

4

'3 — )

- M . 6

—

—

—

Be

1.06 9 32

{2 +

J - 1 . 8 5 2 . 9 2 0.436

69.89

Bi

1 . 8 2

7.287

—

2 . 7 0

0.0294

42.69

B

0 . 8 8

8.30

—

5

0.307

90

Br 1 .11

11.81

(1 - ) +

1.0652

2.527

0 . 1 1 3

7 . 0 6

Cd

1 . 4 8

8 . 9 9 ( 2 + )

-0 .402

1 . 4 8

0.055

23.79

Ca

Cf

C

1 . 9 6

6.11

( 2 4 ) — 2 . 8 7

2 . 0 4 0 . 1 4 9 36.72

a

Cf

C

0 . 7 7

11.264

— —

0.1697

170

Ce

1 . 8 2

5 . 6 5

(3 +

) - 2 . 4 8

(4 4 —»3 4-)

4-1.74

1.305

0.0460

99

Cs

2 . 6 5

3.894

l-

1

- ) - 3 . 0 2

0.52

0.052

19.4

Cl

0 . 9 9

1 2 . 9 6

( 1 - ) 4 1 . 3 5 9 5 1 . 5 3 1 0 . 1 1 4

4.878

Co

1.25

7.86 (2

4 - ) - 0 . 2 8

3 -—»2 4- ) 41.84

3.87

0.1056

9 0 . 0

Cu

1 . 3 5

7.72 (1 4-)

+ 0 .52

( 2 4 ) + 0 . 3 4

3.14

0.0924

7 1 . 7 7

Kr

2 . 0 0

1 4 . 0 0

— 0.392. 0.059 2.162

Cr

1 . 2 8

6.76 (2

4 - ) - 0 . 9 1

( 3 4 - - » 2

4 - ) - 0 . 4 1

4.047

0.11

82.3

C m 1 . 7 5

— — — —

Dy 1 . 7 8

5.93

(3

4

) - 2 . 35

2.64

0.0414

55.0

Es

— — — — — —

Er 1 .76 6 .10 (3

4 ) - 2 . 3 0

4 . 7 6

0.0402 62.47

Se

1.64

6 . 5 4

( 3 4 ) —1 . 8 8 3 . 3 7

0 . 1 3 4

7 5 . 1

Sn

1 . 4 0

7.344 ( 2 - - ) - 0 . 1 3 6

(4 4 —»2 4- ) + 0. 15

1 . 6 7

0.0530

7 0 . 8

Sr

2 . 1 4

5.696

(2

4 - ) - 2 . 8 9

2 . 1 9

0 . 1 7 6 3 3 . 2

Eu

Fm

1 . 9 8 5 . 6 8 ( 3

4 ) - 0 . 4 3

(3

4—>2

4 ) —2 . 4 1

2 . 2 0

0.042 34.30

2 7 5

t r a z a s

8 . 2 3

0.00002

0.000004

0.00018

t r a z a s

0 0260

0.0425

0.00028

0.000017

0.001

0.00025

0.00002

4 . 1 5

0.02

0.006

0.0003

0.0130

0.0025

0.0055

0 01

0.0003

0.00028

0.0022

0.0002

0.0375

0.00012



ti

Fósforo

Flúor

Francio

Gadolinio

Galio

Germanio

Hafnio

Helio

Hidrógeno

Hierro

Holmio

Indio

Iridio

Iterbio

Itrio

Lantano

Laurencio

Litio

Lutecio

Magnesio

Manganeso

Mendelevio

Mercurio

Molibdeno

Neodimio

Neón

Neptunio

Níquel

Niobio

Nitrógeno

Nobelio

Or o

Osmio

Oxígeno

Paladio

Ho

In

Ir

Yb

Y

La

Lr

Li

Lu

Mg

M n

M d

Hg

Mo

N d

N e

N p

Ni

N b

N

N o

A u

Os

O

Pd

67

49

77

70

39

57

1 0 3

3

71

12

25

101

80

42

60

10

93

28

41

7

102

79

76

8

46

164.9304

114.82

192.22

173.04

88.9059

138.9055

[ 2 5 6 1

6 . 9 4 1

174.97

24.305

54.9380

[258]

200.59

95.94

144.24

20.179

237

58.70

92.9064

14.0067

[255]

196.9665

1 9 0 . 2

15.9994

106.4

1 4 7 0

157

2443

816

1 5 0 9

920

1 8 0 . 5

1 6 7 5

651

1 2 4 4

- 3 8 . 8 7

2610

1016

- 2 4 8 . 6 7

639

1 4 5 3

2468

210.01

1 0 6 3

3050

- 2 1 8 . 7 9

1 5 5 2

2720

2075

4662

1 1 9 3

3200

3454

1 3 2 6

3 3 1 5

1 1 1 0

2097

357

5560

3 1 2 7

-

246.02

3902

2730

4927

- 1 9 5 . 7 9

2808

4227

- 1 8 2 . 9 7

2747

0.0000899

7.8733

8 . 7 8

7 . 3 1

22.65

6.972

4.472

6.166

0.534

9.842

1 . 7 4

7.44

13.546

10 22

7.004

0.00090002

20.25

8.908

8.57

0.0012506

1 9 . 2 8

22.61

0.001429

12.02

•[ ] Indica el número másico del isótopo d e vida má s larga.

APENDICE A

••Zjgs asag

.v

p

1 . 1 0

10.487

—

0.628

0 . 1 8 9

J/fSSBañ. •••• 4

1 2 . 4 8 0 . 1 0 5

F

0.64

1 7 . 4 2

1 — ) + 2 .87

0 . 1 2 2

0 . 1 9 7

1.562

0.0625

Fr

2 .7

4 .1

—

Cd

1 . 8 0

6 . 1 6

(3 + )

—2.40

2 . 4 0

0.056

8 5 . 9

0.00054

Ga

1 . 2 6

6 . 0 0

(3 +

) - 0 . 5 3

1 . 3 3 5

0.0977

6 1 . 4 6

0.0015

Ge

1 . 2 2

7.809

—

8.83

0.074

79.1

0.00015

Hf

1 . 4 4

7.0

(4 + ) - 1 . 7 0

5 . 7 5

0.0350

137

0.0003

He

0 . 9 3

24.58

—

0.002

1 . 2 4 1

0.020

0.0000003

H

0 . 5 3

13.599

( 1 + )

0.000

0.028

3 . 4 4

0 . 2 1 9

0.14

Fe 1 .26

7 . 9 0

(2 +

) - 0 . 4 4

3 . 3 0

0 . 1 0 7

83.55

5 . 6 3

(3 +

-+2-^) 4-0.77

5 . 6 3

H o

1.77

6 . 0 2

( 3 + ) — 2 . 3 2

2 . 9 1

0.0414

57.6

0.00012

In

1 . 4 4

5 . 7 9

(1 +

) - 0 . 1 4 7

0 . 7 8

0.058

55.4

0.00001

3 + ) - 0 . 3 3 8

0.00001

c

1 . 3 5

9.2

— 6.3

0.0307

1 4 6 . 3

0.0000001

c

1.94

6.25

(3 + J - 2 . 2 7

1 . 8 3 0.0355

3 0 . 8

0.0003

c

1.81

6.379

3 + ) - 2 . 3 7

2.724 0.0731

8 6 . 8

0.0033

La 1 .87

5 . 6 1

(3

4 - ) - 2 . 5 2

1 . 4 8 1

0.0451

9 8 . 9

0.0030

Lr

—

—

—

_

Li 1 .52

5.392

1 + } — 3.02

0 . 7 1 7

0.784 35.4

0.002

Lu

1 . 7 4

6 . 1 5

(3 +

) - 2 . 2 5

4 . 4 6

0.0364 85.06

0.00005

M g 1 . 4 0

7.64 (2 +} —2.37

2 . 1 4 0

0.245 30.45 2 . 3 3

M n

1 . 2 5

7 . 4 3

(2 + ) —1 . 1 8

(3 + —»2 +

)

+ 1 .54

2 . 8 8

0.114 54 .0

0.095

M d

-

- —

—

— —

Hg

1 . 4 8

10.43 (2 + )

+ 0 .854

0.548

0.033 14.172 0.000008

M o

1 . 4 0

7.10

(3 +

) - 0 . 2 0

6.65

0.0597 1 4 1 . 6 0.00015

Nd 1 . 8 2

5 . 4 9

(3 + ) - 2 . 4 4

1.71

0.0451

6 5 . 2

0.0028

Ne

1 . 5 8

2 1 . 5 6

—

0 . 0 8

0.246

0.429

—

N p

1 . 5 6

5.8

(3 +

)

—1 . 8 3

2.3

0.030

9 4 . 3

—

Ni

1.24

7.63

(2 + ) - 0 . 24

4 . 1 7 6

0.1225

8 8 . 5

0.0075

Nb 1 . 4 7

6.883

(3 + ) - 1 . 0 9 9

6 . 3 0 0.06430 163 0.0020

N

0 . 7 0

1 4 . 5 3

—

0 . 1 7 2

0.249

1 . 3 3 5

0.0020

N o

—

— —

— — — —

A u

1 . 4 3

9 . 2 2

(1 + )

+ 1 . 6 9 1

3 + ) + 1 . 4 9 8

2.955

0.03077 80.88

0.0000004

O s

1 . 3 5

8.7

— 7.6 0.0309 1 6 2 . 0

0.0000001

O

0 . 6 6

13.618

— 0 . 1 0 6

0.439

1 . 6 3 0 4 6 . 4

Pd

1 . 3 7

8 . 3 3

(2 +

) + 0 . 9 8 7

4.2

0.0584

8 5 . 4

0.000001

2 7 7



3827

1 7 4 4

3327

9 6 2

7 5 6

3 0 1 7

3 2 1 2

1 1 4 0

-

64.99

5630

3727

688

4 1 1 9

1 9 0 0

684.8

2355

883

1 4 5 7

5427

5030

990

3 0 4 1

3260

4000

1 7 2 7

3 8 1 8

3000

5930

- 1 0 7 . 0 9

184.35

907

4377

2 1 . 4 5

1 1 . 3 4

1 9 . 8 6

9.4

0.856

6.475

6.772

1 5 . 3 7

5

0.00973

2 1 . 0 4

1 2 . 4 1

1 . 5 3 2

1 2 . 4 5

7.536

4 . 7 9

2 . 3 3

0.9674

11.85

16.654

1 1 . 4 9

6.24

8.234

4.507

1 1 . 7

9 . 3 1 4

1 8 . 9 7

6 11

1 9 . 3

0.005897

4 . 9 3

7 . 1 3 3

6.506

*[ J Indica el número

niàsico

del

isòtopo

de

vida

n m

larga.

1769.3

327.5

640

254

6 3 . 7

9 3 5

1 0 8 0

1 5 6 0

7 0 0

- 7 1

3 1 7 0

1 9 6 0

38.98

2 3 1 0

1 0 7 2

2 1 7

1 4 1 0

9 7 . 8

303

2996

2 1 7 0

4 5 0

1 3 6 0

1668

1 7 5 0

1 5 4 5

1 1 3 2

1 8 9 0

3 4 1 0

- 1 1 1 . 9

1 1 3 . 5

419

1 8 5 0

Platino

Plomo

Plutonio

Polonio

Potasio

Praseodimio

Promectio

Protactinio

Radio

Radòn

Renio

Rodio

Rubidio

Rutenio

Samario

Selenio

Silicio

Sodio

Talio

Tantalio

Tecnecio

Telurio

Terbio

Titanio

Torio

Tulio

Uranio

Vanadio

Wolframio

Xenón

Yodo

Zinc

Zirconio

Elemento 104

Elemento 105

180.9479

97

127.60

158.9254

47.90

232.0381

168.9342

238.029

50.9414

183.85

131.30

126.9045

65.38

9 1 . 2 2

[257]

[260]

Piata

207 2

[244]

[209]

39.098

140.9077

[145]

231

226

[222]

186.207

102.9055

85.4678

101.07

1 5 0 . 4

78.96

28.086

22.98977

204.37

0.000007

0.03136

0.0000005

0.00125

0.00082

.0458

0.0442

0.029

t r a z a s

t r a z a s

0.0244

t r a z a s

0.03262

0.0000001

0.0000001

0.0551

0.0000001

0.0006

0.000005

0.1597

0.000045

1.64

2 . 2 0

2 . 2

1.37

1 . 3 5

2 . 4 8

1 . 3 3

1 80

1.14

1 . 1 7

1 . 8 6

1.71

1.41

2.17

1 28

1.31

1.45

5 . 2 8

10.745

7 . 8 7

7.464

4 . 1 7 7

7.366

5 . 6 3

9.75

8 . 1 5 2

5 . 1 3 9

6 108

7.0

6.18

6 . 0 8

6 . 7 4

7.98

12.130

1 0 . 4 5

9.394

6.337

0.0271

1 2 3 . 0

0.0382

45 .6

0 .02778

1 1 0 . 9

0 .1 2 0

1 0 8 . 0

0.0321

0.0378

0.0518

0.0928

0.0664

1 9 7 . 0

3 . 0 2 1

9.99

27.62

139

0.0000002

0.00009

0 . 5 7

0.00096

0.000048

0.00027

0.0135

0.00015

0.00005

0.007

0.0165

0.0340

0.0586

0.0481

0.0437

0.13

182 1

152

13.65

79.1

100 6

3 . 8 5

4.02

2.036

8.46

0.548

3 . 7 1

1.765

4.0

{1 + ) —2 . 7 1

(1 • ) 0.3363

( 3 ) - 0 . 7 2

( 2 f ) 4 - 0 . 4

(2 - ) — 1 . 1 4 3

3 - ) - 2 . 3 9

(2

A

)-1.628

(3 - -»2

*

) -

0.369

(4 - ) 1 .90

(3-) 2.28

3 + ) - 1 . 8 0

( 4 + - » 3 + ) -

0.607

(2+)-1. 186

(3 - —2 - ) -

0.256

( 1 - 1 + 0.5355

(2 + )

0.762

(4

J

) - 1 .529

3 - 1 + 0 . 3

3 + 1 + 0 . 8 0

1 + 1 - 2 . 9 9

(2 +

1+ 0 .45

3 + 1 - 2 . 4 1

2 - ) - 0 . 9 2



Tabla A-2.

elementos

Estados de oxidación formales más importantes de los

14 -

Cobre (I)

Franc io

Indio (I)

Iridio (I)

Mercurio (1)

Oro (I)

Rodio (I)

2 4

Americ io (II)

Berilio

Ca l i fornio (II)

Cromo (II)

Einstenio (II)

Estaño (II)

Europio (II)

Fe rmio (II)

Germanio (II)

Ite rbio (II)

Mende levio (II)

Mol ibdeno (II)

Niobio (II)

Nobe l io (II)

Pa ladio (II)

P la t ino (II)

R a d i o

Silicio (II)

Ti tanio (II)

Vanadio (II)

3 4

Act inio

Americ io (III)

Ant imonio (III)

Arsénico (III)

Berke l io (III)

Boro

Ca l i fornio III

Coba l to III

Cromo (III)

Curio (III)

Disprosio

Einstenio (III)

E rb i o

E s c a n d i o

Europio (III)

Fe rmio (III)

Gadol inio

Gal io

Holmio

Indio (III)

Iridio (III)

Ite rbio (III)

It rio

L a n t a n o

Lutec io

(Ver también la Tabla 4-3 de l Cap. 4.)

M a n g a n e s o ( I I I )

Mende levio (III)

Mol ibdeno (III)

Neodimio

Neptunio (III)

Nobe l io (III)

Oro

Osmio (III)

P la t ino (III)

P lutonio (III)

Praseodimio

Promec t io

Protac t inio

Rodio (III)

Rutenio (III)

Samario

Ta l io (III)

Terbio

Ti tanio (III)

Torio (III)

Tul io

Uranio (III)

Vanadio (III)

4 +

Americ io (IV)

Azufre (IV)

Berke l io (IV)

Cerio (IV)

Cromo (IV)

Curio (IV)

Estaño (IV)

Germanio (IV)

Hafnio (IV)

Iridio (IV)

Manganeso (IV)

Mol ibdeno (IV)

Neptuno (IV)

Niobio (IV)

Osmio (IV)

Pa ladio (IV)

Pla t ino (IV)

Plomo (IV)

Plutonio (IV)

Protac t inio (IV)

Renio (IV)

Rodio (IV)

Rutenio (IV)

Selenio (IV)

Tanta l io (IV)

Tecnec io (IV)

Te lurio (IV)

Terbio (IV)

Ti tanio (IV)

Torio (IV)

Uranio (IV)

Vanadio (IV)

W o l f r a m i o ( IV )

Zirconio (IV)

5 4

Americ io (V)

Ant imonio (V)

Arsénico (V)

Bismuto (V)

Cromo (V)

Manganeso (V)

Mol ibdeno (V)

Neptunio (V)

Niobio (V)

Plutonio (V)

Protac t inio (V)

Renio (V)

Tanta l io (V)

Tecnecio (V)

Uranio (V)

Vanadio (V)

6 +

Americ io (VI)

Azufre (VI)

Cromo (VI)

Iridio (VI)

Manganeso (VI)

Mol ibdeno (VI)

Neptunio (VI)

Osmio (VI)

Pla t ino (VI)

Plutonio (VI)

Rodio (VI)

Rutenio (VI)

Selenio (VI)

Te lurio (VI)

Uranio (VI)

W o l f r a m i o (V I )

7 4

Manganeso (VII)

Neptunio (VII)

P lutonio (VII)

Renio (VII)

Tecnec io (VII)

8 4

Osmio VIII

P lutonio (VIII)

Rutenio (VIII)

1 -

Asta t iuro

2 -

T e l u ru ro

3 -

A n t i m o n i u ro

Arseniuro

4 -

Si l ic iuro

A P E N D I C E B

DEF IN IC ION DE P ATRON ES

1 m e t r o e s i g u a l a 1 6 5 0 7 6 3 . 7 3 l o n g i t u d e s d e o n d a d e l a l u z ro j o - n a ra n j a

d e l " K r a 1 a t m y 1 5 ° C . L a t r a n s i c i ó n e s 2 p i o 5 d s .

1 l i t r o e s i g u a l a 1 0 0 0 . 0 2 ^ m

3

.

1 s e g u n d o e s i g u a l a 9 1 9 2 6 3 1 7 7 0 p e r i o d o s d e l a o s c i l a c i ó n e l e c t ro m a g -

n é t i c a n a t u r a l d u ra n t e l a t r a n s i c i ó n d e l c e s i o 1 3 3 q u e s e r e p r e s e n t a

c o m o (F = 4 , niF

=

0}<—>(F = 3, m

F

= 0).

v e l o c i d a d d e l a l u z - 2 . 9 9 7 9 2 5 0 X 1 0 ' ° c m / s

N ú m e r o d e A v o g a d r o = 6 . 0 2 2 1 6 9 X 1 0 " / m o l

C o n s t a n t e d e F a r a d a y = % 4 8 6 . 7 0 c o u l o m b s / f a r a d a y

C o n s t a n t e d e P l a n c k = 6 . 6 2 6 1 9 6 X 1 0

27

e r g / h e r t z

1 c a l o r í a = 4 . 1 8 4 0 0 0 j o u l e = 4 . 1 8 4 0 0 0 X 1 0

7

e rg

1 e l e c t ro n v o l t = 1 . 6 0 2 1 9 X 1 0 " j o u l e

c o n s t a n t e d e l o s g a s e s i d e a l e s = 0 . 0 8 2 0 5 3 l i t r o - a t m / m o l - K ° = 1 . 9 8 7 2

c a l / m o l - K °

V o l u m e n m o l a r g a s e o s o i d e a l a T P N = 2 2 . 4 1 3 6 l i t r o s



Ca pi l l a A l f o n s i n a

U. A . N . L .

¡ c a c i ó n d e b e r á s e r d e v u e l t a

ú l t i m a f e c h a a b a j o i n d i c a d

El libro U niversitario al alcance de t od os .. .

Programa Editorial Preparatoria 8

Univers idad Autónoma de Nuevo León



I f l M f f f f t f t t f t M t l f

f i n i u e r s f i r i o

1 9 6 7

1992

quimica libro mexico

Documents