TEMA: Introducción a la química, concepto de materia, estados de agregación.

SEMANA: 1, 2, 3

OBJETIVO:

Identificar los conceptos básicos para comprender la importancia del estudio de la

química y su campo de acción, distinguirá las propiedades físicas y químicas,

comparará los cambios físicos y químicos y aplicará la ley de la observación de la

materia y la energía, interpretando su relación con los procesos naturales.

EXPLICACIÓN TEMA

La química es la ciencia que estudia la composición, estructura, y propiedades de

la materia, así como los cambios que esta experimenta durante reacciones

químicas, históricamente la química moderna es la evolución de la alquimia tras la

revolución química.

Las primeras experiencias del hombre como químico se dieron con la utilización del

fuego en la transformación de la materia, la obtención de hierro a partir del mineral

y de vidrio a partir de arena son claros ejemplos, poco a poco el hombre se dio

cuenta de que otras sustancias también tienen este poder de transformación la

acumulación de experiencias alquímicas jugó un papel vital en el futuro

establecimiento de la química.

La química es una ciencia que estudia los fenómenos y objetos por medio del

método científico, es decir, por medio de la observación, la cuantificación y, sobre

todo, la experimentación. La química estudia las diversas sustancias que existen en

nuestro planeta, así como las reacciones que las transforman en otras sustancias.

Un ejemplo es el cambio de estado del agua, de líquida a sólida, o de gaseosa a

líquida. Por lo tanto, la química explica la composición de todo lo que nos rodea,

incluyéndonos.

al tener un amplio campo de estudio la química tiene las siguientes ramas básicas:

Química inorgánica - Estudia todos aquellos compuestos y reacciones de materiales que no contienen átomos con enlaces de carbono/hidrógeno como son los metales, los minerales o los materiales cerámicos. La fibra óptica, el hormigón utilizado en las construcciones o los chips electrónicos son aplicaciones de la química inorgánica.

Química orgánica - A diferencia de la inorgánica esta disciplina estudia el resto de compuestos que contengan átomos con enlaces carbono/hidrógeno como los hidrocarburos, las células o las proteínas.

Bioquímica - Estudia la materia y las reacciones que se producen en los organismos vivos como plantas, animales y seres humanos

Química analítica - Estudia los procedimientos y técnicas para la determinación de la composición interna de cualquier sustancia mediante técnicas de laboratorio. La cantidad de contaminantes contenidos en el aire, los detectores de alcohol o incluso el estudio del genoma humano son aplicaciones de esta rama.

Fisicoquímica - Estudia la materia y sus transformaciones aplicando conocimientos físicos como el movimiento, el tiempo, la energía, las fuerzas.

A partir de estas ramas básicas han surgido otras disciplinas científicas:

▪ Química de los polímeros - Estudia las reacciones y propiedades de las macromoléculas conocidas como polímeros, la fabricación de plásticos, adhesivos o pinturas son aplicaciones prácticas de esta disciplina.

▪ Química nuclear - Fuertemente ligada con la física de partículas esta ciencia estudia las propiedades y reacciones que ocurren en los núcleos atómicos, así como las relacionadas con la radioactividad. Aplicaciones como la energía nuclear, resonancias magnéticas o la datación de objetos antiguos son posibles gracias al desarrollo de esta rama.

▪ Astroquímica - Estudia la composición de las estrellas, planetas, cometas y demás elementos materiales que se encuentran en el universo.

▪ Petroquímica - Estudia las propiedades y procesos para la obtención y transformación en la industria de los combustibles fósiles como el petróleo o el gas natural

▪ Electroquímica - Estudia la relación existente entre las reacciones químicas que producen un movimiento o intercambio de electrones con la electricidad. Las pilas de combustible, la electricidad producida por las anguilas o los impulsos nerviosos de las neuronas de nuestro cerebro.

▪ Farmacoquímica - Estudia las propiedades químicas de los fármacos y cómo influyen en la actividad biológica de cualquier organismo, se aplica principalmente en el diseño de fármacos específicos para combatir determinadas enfermedades.

▪ Química medioambiental - Estudia las reacciones químicas que se producen en el ambiente con el objeto de protegerlo o mejorarlo, los estudios sobre la capa de ozono, el efecto invernadero o la lluvia ácida son aplicaciones de esta ciencia.

Estados de agregación de la materia

La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y

gaseoso.

Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias

pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.

La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto, los metales o las

sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el

oxígeno o el dióxido de carbono en estado gaseoso:

Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes, se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen, la variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son característicos de los líquidos.

Los gases: No tienen forma ni volumen fijo, en ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

Propiedades de los sólidos

Las partículas que constituyen un sólido están unidas entre sí por fuerzas muy

intensas, de manera que resulta muy difícil separarlas; por ello los sólidos tienen

una forma bien definida, las partículas que constituyen un cuerpo sólido están tan

próximas entre sí que por mucha fuerza que hagamos no las podemos acercar más;

los sólidos son difíciles de comprimir, no cambian de volumen.

Algunas propiedades de los sólidos se deben precisamente a la forma y a la fuerza

con que están unidas sus partículas. Estas propiedades son:

a) La dureza, o dificultad para rayar el cuerpo. Por ejemplo, el diamante es mucho más duro que un trozo de yeso.

b) La fragilidad, o tendencia de un sólido a romperse sin deformarse. Por ejemplo, el vidrio o el barro cocido son frágiles.

c) La ductilidad, o facilidad que ofrece un sólido a extenderse formando hilos. Por ejemplo, el cobre del que están hechos los hilos en el interior de los cables de la luz.

d) La maleabilidad, o capacidad que presenta un sólido para extenderse en forma de láminas. Por ejemplo, el oro y el aluminio son metales muy maleables.

e) La elasticidad, o tendencia de un sólido a recuperar su forma original tras ser sometido a una fuerza. Por ejemplo, una cinta de goma o un muelle son muy elásticos.

f) La flexibilidad, o facilidad de un sólido a doblarse sin romperse. Por ejemplo, podemos doblar una varita de mimbre o un folio de papel sin que se rompan.

g) La resistencia, o capacidad de un sólido para soportar pesos sin romperse. Por ejemplo, las casas se hacen con vigas de hierro o de hormigón, que soportan el peso de muros y techos.

Propiedades de los líquidos

Los líquidos no tienen forma propia, sino que adoptan la forma del recipiente que

los contiene, las partículas que constituyen los líquidos están más alejadas entre sí

que en los sólidos, pero esta distancia no se puede hacer menor; por ello el volumen

de un líquido no cambia, es decir, los líquidos tienen volumen constante.

Otras propiedades de los líquidos son la viscosidad y la volatilidad.

Propiedades de los gases

Las partículas que forman los gases están unidas por fuerzas muy débiles, debido

a ello, los gases carecen de forma y volumen propios, adoptan la forma y tienden a

ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene.

Si al inflar un globo, no paramos de soplar, llegará un momento en que la presión

sea tan grande que lo reviente, expandiéndose el aire de su interior.

Si con un dedo tapamos la boca de una jeringuilla y apretamos su émbolo, éste

avanzará pues el aire que hay en su interior se comprime, mientras que si tiene

agua, nos resultará imposible mover el émbolo, ya que los líquidos no se

comprimen.

Los gases pueden pues comprimirse y expandirse (los líquidos y sólidos no).

Comprimiendo o enfriando un gas, éste puede pasar al estado líquido, como sucede

con el gas licuado que contienen las bombonas de butano.

ACTIVIDADES

ACTIVIDAD 1: Realiza un mapa conceptual de las ramas básicas de la química y sus aplicaciones.

ACTIVIDAD 2: Investiga 10 aplicaciones de la química (por ejemplo, la fabricación de plásticos, petróleo, adhesivos o pinturas) y realiza un cuadro como el siguiente:

RAMA DE LA QUÍMICA APLICACIÓN DE LA QUÍMICA

ACTIVIDAD 3: Complementa el siguiente texto (apóyate en el texto anterior

ramas de la química):

1- Utiliza las_________________ para desarrollar y explicar los fenómenos químicos.

2- La farmacoquímica estudia las propiedades químicas de los ___________________.

3- La química _________________estudia las propiedades y reacciones que ocurren en los núcleos atómicos así como las relacionadas con la radioactividad.

4- Estudia la composición de las estrellas, planetas, cometas:_________________.

5- La petroquímica estudia las propiedades y procesos para la ________________ y transformación en la industria de los combustibles ___________ como el petróleo o el gas natural.

6- Se utiliza para el estudio de las reacciones que podrían afectar al medio ambiente________________, por ejemplo como se ha deteriorado la _________________.

ACTIVIDAD 4:

Investiga las características del esto sólido, líquido, gaseoso y realiza un cuadro comparativo. (Sugerencia libro de física 1, autor: Pérez-Montiel)

SEMANA: 4

TEMA Ley de la conservación de la materia, concepto de la energía,

tipos de energía, ley de la conservación de la energía.

OBJETIVO: Comprender los diferentes estados de la materia, así como sus

caracteristicas.

EXPLICACIÓN TEMA

ley de la conservación de la materia

Se le llama materia a todo aquello que ocupa un lugar en el espacio.

En el año 1745, Mijaíl Lomonosov enunció la ley de conservación de la materia de

la siguiente manera:

En una reacción química ordinaria donde la masa permanece invariable, es decir,

la masa presente en los reactivos es igual a la masa presente en los productos.

En el mismo año, y de manera independiente, el químico Antoine Lavoisier propone

que ”la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Es por esto que

muchas veces la ley de conservación de la materia es conocida como ley de

Lavoisier-Lomonosov.

1. El número de átomos en los reactivos debe ser igual al número de átomos en los productos.

2. El ajuste de la ecuación se logra colocando índices estequiométricos delante de cada molécula.

3. El índice estequiométrico es un número multiplica a los átomos de la sustancia delante de la cual está colocado.

Tomemos por ejemplo la reacción química de formación de amoníaco a partir de

nitrógeno e hidrógeno.

N2 + H2 ————-> NH3

Observamos que en los reactivos hay dos átomos de nitrógeno y dos átomos de

hidrógeno, mientras que en los productos hay sólo un átomo de nitrógeno y tres de

hidrógeno. Para que la ecuación química cumpla con la ley de conservación de la

materia, tenemos que agregar coeficientes estequiométricos, de la siguiente

manera:

N2 + 3H2 ————-> 2NH3

En conclusión, la materia (la masa) no puede crearse o destruirse durante una

reacción química, sino solo transformarse o sufrir cambios de forma. Es decir, que

la cantidad de materia al inicio y al final de una reacción permanece constante Ley

de la conservación de la materia.

ACTIVIDADES

Coloca los coeficientes para igualar las siguientes ecuaciones:

Na OH + H2S → Na__S + H__O

2K + 6CL + 4H2O → K CL + H__O

4 Fe + __H → __Fe H

__CU + ___O → Cu O

Complementa el cuadro:

Tipo de energía Concepto

Energía química

Energía luminosa

Energía eléctrica

Energía mecánica

SEMANA: 5

TEMA: Elementos compuestos y mezclas, separación de mezclas

OBJETIVO: Identificar la diferencia entre sistema y mezcla, tipo y características

de las mismas.

EXPLICACIÓN TEMA

Elementos compuestos y mezclas

Elemento es una sustancia pura, presenta composición definida, no se separa por

métodos físicos, por ejemplo: los elementos de la tabla periódica como oro (Au),

magnesio (Mg).

Mezcla: es aquel material que contiene más de una sustancia, los componentes se

pueden separar por métodos físicos.

Sistema: es una porción de mezcla que se aísla para estudiar sus propiedades

físicas

Fase: es una porción del sistema,

La materia se manifiesta en una diversidad de materiales que no son puros si no

mezclas, se clasifican según las fases en homogéneas y heterogenias.

✓ Una mezcla homogénea está formada de una fase en donde todo el sistema se observa uniforme a simple vista, tiene aspecto uniforme composición y propiedades iguales por ejemplo el aire, gasolina, leche etc. Entre otros.

✓ Una mezcla heterogénea está formada por dos o más fases, hay partes del

sistema que se observan diferentes por ejemplo el sistema agua-arena en donde las propiedades de la mezcla dependen de las propiedades individuales de cada fase.

ACTIVIDADES

Escribe diez ejemplos de mezclas homogéneas y diez de heterogenias.

Homogéneas Heterogéneas

Contesta las siguientes preguntas:

1- Que es una mezcla? 2- Como se clasifican las mezclas: 3- Que es un elemento? 4- Menciona tres ejemplos de elementos: 5- Qué diferencias existen entre un elemento y un compuesto? 6- La mayonesa en que estado de la materia se encuentra:___________ 7- ¿Que es un mezcla coloidal?

SEMANA: 6

TEMA: Separación de mezclas.

OBJETIVO: reconocer los mecanismos y métodos para separación de mezclas.

EXPLICACIÓN TEMA

Métodos de separación de mezclas

Los componentes de una mezcla se separan teniendo en cuenta varias de

sus propiedades físicas, tales como el estado de agregación, la solubilidad en agua

o en otro disolvente y la temperatura de ebullición.

Para la separación de los componentes de las mezclas se llevan a cabo una o más

operaciones, tanto en el laboratorio como en la industria y el hogar.

Ejemplo de separación de mezcla cromatografía en papel.

Se utiliza mucho en bioquímica, es un proceso donde el absorbente lo constituye un

papel de Filtro. Una vez corrido el disolvente se retira el papel y se deja secar, se

trata con un reactivo químico con el fin de poder revelar las manchas.

En la cromatografía de gases, la mezcla, disuelta o no, es transportada por la

primera especie química sobre la segunda, que se encuentran inmóvil formando un

lecho o camino.

Ambos materiales utilizarán las fuerzas de atracción disponibles, el fluido

(transportados), para trasladarlos hasta el final del camino y el compuesto inmóvil

para que se queden adheridos a su superficie.

Imagen 1. Cromatografía sencilla.

ACTIVIDADES

Investiga que tipo de pigmentos tiene una planta y completa la imagen anterior.

Relaciona las columnas:

SEMANA: 7

TEMA: Evolución de la teoría atómica.

OBJETIVO:

EXPLICACIÓN TEMA

En la naturaleza toda la materia está compuestos por átomos, el estudio de estos

data desde épocas antes de cristo revisaremos a lo largo de esta semana

autodidacta algunas teorías atómicas, lee con atención.

Modelo atómico de Demócrito y Leucipo.

Propuesta en el año 400 a. de C. descrita por Demócrito y Leucipo que propusieron

la primera teoría atómica llamada la "Discontinuidad de la Materia". Esta consistió

en que la materia se podía dividir indeterminadamente en partículas cada vez más

pequeñas hasta obtener unas diminutas e indivisibles, a las que Demócrito llamó

átomos, las cuales constituyen a la materia, esta teoría se originó en Grecia.

El atomismo mecanicista, además de ser uno de los principios de la química, es un

popular sistema filosófico que tuvo sus orígenes en Grecia en el siglo V A.C.,

mientras que en la India se lo ubica entre el año 200 y 100 A.C., que sostiene que

el universo se encuentra compuesto por combinaciones de pequeñas partículas

indivisibles conocidas como átomos, término que en griego refiere que no se puede

dividir.

De acuerdo al atomismo, los átomos son unas partículas materiales e indestructibles

que no poseen ningún tipo de cualidad, distinguiéndose entre sí nada más que por

la forma y la dimensión que presentan cada uno, mientras tanto, sus diversas

combinaciones en el vacío son las que constituyen los diferentes cuerpos.

Fuertemente criticado por Aristóteles, entre otros filósofos, el atomismo, de alguna

manera surge con la intención de superar las dificultades lógicas que proponía el

cambio de las cosas. En tanto, Leucipo, junto con su colega y discípulo griego

Demócrito de Abdera, son considerados los fundadores del mencionado sistema

filosófico.

Demócrito nació en Abdera en el año 460 antes de Cristo, se le atribuyen numerosos

viajes, a Egipto y a la India, entre otros, habiendo adquirido en el curso de ellos

conocimientos de teología, astrología, geometría, etcétera.

Respecto a su pensamiento parece que fue un hombre dedicado enteramente al

estudio y que tuvo una producción abundante. Al igual que Empédocles y

Anaxágoras la filosofía de Demócrito estará inspirada por la necesidad de conjugar

la permanencia del ser con la explicación del cambio, adoptando una solución

estructuralmente idéntica:

Estos elementos originarios serán concebidos como entidades materiales,

infinitamente pequeñas y, por lo tanto, imperceptibles para los sentidos, y de

carácter estrictamente cuantitativo, a los que Demócrito llamará átomos (término

griego que significa "indivisibles") por su cualidad de ser partículas indivisibles.

Algunos filósofos antiguos creyeron que lo que es debe ser necesariamente uno e

inmóvil, ya que siendo el vacío no-ente no podría existir el movimiento sin un vacío

separado (de la materia) ni existir una pluralidad de cosas sin algo que las separe.

Pero Leucipo creyó tener una teoría que concordando con la percepción de los

sentidos no hacía desaparecer el nacimiento, la corrupción, el movimiento ni la

pluralidad de seres. (Aristóteles, "Sobre la generación y la corrupción").

Estos átomos existen desde siempre en el vacío, sometidos a un movimiento que

les. es consustancial. Por lo tanto, todo lo que existe son los átomos y el vacío. La

introducción de la existencia del vacío es una novedad con respecto a Empédocles

y Anaxágoras y que choca frontalmente con la negación del vacío (no ser) que

exigía Parménides. Ahora bien, sin la existencia del vacío, dice Demócrito, resulta

imposible explicar el movimiento, por lo que necesariamente al existir el movimiento

el vacío tiene que existir. Los átomos se mueven en ese vacío en línea recta en un

principio, pero, por causas estrictamente mecánicas, algunos de ellos salen de su

trayectoria y chocan contra otros, a los que desvían, chocando el conjunto contra

otros átomos, provocando la agregación en conjuntos de átomos cada vez mayores,

que darán lugar a la constitución de los objetos tal como nosotros los conocemos.

Aunque los átomos no poseen diferencias cualitativas sí poseen diferencias en

cuanto a su forma y configuración: la forma, el orden y la posición.

Leucipo y su compañero Demócrito sostuvieron que los elementos son "lo lleno" y

lo "vacío", a los cuales llamaron "ser" y " no ser", respectivamente. El ser es lleno y

sólido; el no-ser vacío y sutil. Como el vacío existe no menos que el cuerpo, se sigue

que el no-ser existe no menos que el ser. Juntos los dos constituyen las causas

materiales de las cosas existentes. (Aristóteles, Metafísica,I,4, 985b).

Demócrito, bien puede calificarse como uno de los grandes filósofos griegos de la

antigüedad, que gracias a su particular inclinación hacia el saber, aportó notables

ideas que con el correr de los siglos no solamente serían aceptadas como verdades

irrefutables sino también cultivadas por toda la humanidad. Demócrito fue

contemporáneo de Sócrates, vivió entre los años 460 y 370 A.C., en tanto, su

nacimiento se produjo en la desaparecida ciudad griega de Abdera.

Según Demócrito, el universo se encontraba conformado por una enorme cantidad

de átomos idénticos, eternos, irrompibles e inseparables, los cuales, se movilizan

en el vacío y que hayan diferencias solamente cuando se interpone, el tamaño, la

posición y la forma entre ellos. Mientras tanto, esa inmutabilidad de la que son

dueños los átomos tiene su razón de ser en la solidez de su interior, que no admite

vacíos. Todas las cosas serían muy duras sin vacío, que en definitivas es lo que

permite el movimiento de aquellas cosas que existen.

ACTIVIDADES

En el texto identifica las fechas importantes y realiza una línea del tiempo.

TEMA: Teorías atómicas.

SEMANA: 8

OBJETIVO: distinguir la evolución y las diferentes teorías atómicas.

EXPLICACIÓN TEMA

Modelo de Dalton

El siguiente avance se dio recién en el año 1773, gracias al importante trabajo del

químico Francés Antoine-Laurent de Lavoisier, quien postuló que “la materia no se

crea ni se destruye, sino que simplemente se transforma.” Desde entonces se

realizaron importantes descubrimientos para la época, que poco a poco fueron

forjando la evolución de la teoría atómica para llegar al modelo atómico actual.

En 1794, el químico y físico francés John Dalton elaboró el primer modelo

atómico con bases científicas. En su trabajo se afirmaba que la materia está

compuesta por partículas muy pequeñas (átomos) indivisibles e indestructibles, aún

después de combinarlas mediante reacciones químicas. También descubrió que los

átomos de un mismo elemento son iguales, y que se podían formar compuestos

químicos uniendo dos o más átomos de distintos elementos.

Modelo de Thomson

En 1897, Joseph John Thomson descubrió la existencia de los electrones y las

cargas eléctricas que estos poseían (positivas o negativas). El premio Nobel de

química de 1908, Ernest Rutherford, estudió las emisiones radioactivas e identificó

los rayos alfa, beta y gamma. Esto lo llevó al descubrimiento de un nuevo modelo

atómico en el que los átomos se dividen en un núcleo formado por neutrones y

protones, y una corteza formada por electrones que giran alrededor del núcleo en

órbitas circulares.

Modelo de Bohr

Pocos años después, fue publicado el trabajo sobre la teoría atómica de Niels Bohr.

En su trabajo explica que el átomo puede tener ciertos niveles de energía definidos,

y descubre que las órbitas de los electrones pueden cambiar hacia otras órbitas de

niveles de energía superiores o inferiores, produciendo en el proceso fotones de luz.

Bohr colaboró en la creación de la primera bomba atómica y fue el primero en

preocuparse por el control de la energía nuclear y por el desarrollo de aplicaciones

pacíficas de la teoría atómica.

ACTIVIDADES

Dibuja el modelo atómico de Dalton.

Dibuja el modelo atómico de Thomson.

TEMA: Radioactividad.

SEMANA: 9

OBJETIVO: Reconoce las propiedades de los elementos e identifica su potencial

radioactivo e industrial.

EXPLICACIÓN TEMA

Concepto de isotopo

Se denomina isotopos a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen

una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto difieren en masa. La mayoría de

los elementos químicos así como esta posee más de 1 isotopo. Solamente 21

elementos (ejemplos: berilio, sodio) poseen 1 solo isótopo natural; en contraste, el

estaño es elemento con más isótopos estables.

Los átomos emiten espontáneamente radiación a esos isotopos se les conoce

radiactivos.

Algunos ejemplos son:

CARBONO 14: se utiliza para saber la edad de los objetos según la cantidad de

carbono-14 que allá en la muestra. Una de sus ventajas es que con el instrumento

apropiado se le puede detectar fácilmente. Su desventaja es que algunos son muy

inestables y pueden sufrir fisión espontanea.

DEUTERIO (HIDRÓGENO-2): Se utiliza como medicamentos, como un isotopo de

yodo que se utiliza para manejar cáncer de tiroides. Su ventaja es que algunos

pueden durar millones de años cosa que se aprovecha para tomar como referencia

la cantidad que había en ese tiempo y la actual, para saber el tiempo transcurrido.

Su desventaja es que unos son muy tóxicos para ciertos tipos de vida como la flora

y fauna.

URANIO-235: Algunos isotopos se utilizan como catalizadores en algunas

reacciones, acelerando o disminuyendo el avance de estas. Su ventaja es por la

configuración de algunos se utilizan para marcar genes (en la agricultura y en la

medicina para controlar el cáncer). Su desventaja es que algunas veces pueden

detectar y pueden ocasionar problemas o daños donde otro isotopo del mismo

elemento no lo haría.

COBALTO-60: Es un tratamiento para el cáncer porque emite una radiación con

más energía que la emite el radio y es más barato. Una de sus ventajas es la

esterilización de equipo médico, es una fuente de radiación para radioterapia

médica. También es una fuente de radiación para irradiación de elementos y

también para uso de laboratorio. Sus desventajas es que sin la etapa CO-60, no se

podría formar los elementos Nº27 a 83 en supernovas. La mezcla accidental de una

fuente radiactiva con cobalto puede formar acero radiactivo. Un ejemplo fue 1983

(uso médico) una fuente descargada de CO-60 causo contaminación de 5.000 t de

acero.

ARSÉNICO-73: Se usa como trazador para estimar la cantidad arsénica absorbido

por el organismo y arsénico en la localización de tumores cerebrales. Su desventaja

es que da intoxicación por arsénico, porque sus compuestos son tóxicos.

BROMO-82: Es útil para hacer estudio en hidrología, tales como: determinación de

caudales de agua, direcciones de flujos de agua y tiempos de residencia en aguas

superficiales y subterráneas. Determinación de la dinámica de lagos y fugas

embalses.

YODO -131: Se usa con fines médicos. Cuando se traga una pequeña dosis de I-

131, el mismo es absorbido hacia el torrente sanguíneo en el tracto gastrointestinal

(GI) y es concentrado desde la sangre por la glándula tiroides, donde comienza a

destruir las células de la glándula.

El yodo radioactivo I-131 : puede ser utilizado también para tratar el cáncer de

tiroides. Su desventaja es que su deficiencia causa retardo del crecimiento en la

infancia manifestándose con alteraciones permanentes del sistema nervioso central

las cuales incluyen sordera, cretinismo y retraso intelectual.

MERCURIO-147: De aplicación en celdas electrolíticas.

LANTANO-140: Usado en el estudio del comportamiento de calderas y hornos

utilizados en el sector industrial.

NITRÓGENO 15: Se emplea a menudo en investigación médica y en agricultura.

También se emplea habitualmente en espectroscopia de resonancia magnética

nuclear (NMR). Su ventaja es que se emplea habitualmente en espectroscopia de

resonancia magnética nuclear.

FÓSFORO-32: Es un isotopo que emite rayos beta y se usa para diagnosticar y

tratar enfermedades relacionadas con los huesos y con la médula ósea.

ACTIVIDADES

Contesta las siguientes preguntas:

1- Que es radiactividad.

2- Que efecto tiene al medio ambiente los residuos radiactivos.

3- Que es una planta nuclear.

4- Que usos se le pueden dar a los isotopos radiactivos.

5- Menciona 4 ventajas y desventajas del uso de isotopos radiactivos.

Investiga y realiza un resumen sobre quien fue Marie Curie y que descubrió.

TEMA: Teoría cuántica.

SEMANA: 10

OBJETIVO: Interpretar el principio de la teoría cuántica.

EXPLICACIÓN TEMA

Teoría cuántica

El modelo actual del átomo se basa en la mecánica cuántica ondulatoria, la cual

está fundamentada en cuatro números cuánticos, mediante los cuales puede

describirse un electrón en un átomo.

El desarrollo de esta teoría durante la década de 1920 es el resultado de las

contribuciones de destacados científicos entre ellos Einstein, Planck (1858-1947),

de Broglie, Bohr (1885-1962), Schrödinger (1887-1961) y Heisenberg.

En los siglos XVIII y XIX, la mecánica newtoniana o clásica parecía proporcionar

una descripción totalmente precisa de los movimientos de los cuerpos, como por

ejemplo el movimiento planetario, ciertos resultados experimentales introdujeron

dudas sobre si la teoría newtoniana era completa. Entre las nuevas observaciones

figuraban las líneas que aparecen en los espectros luminosos emitidos

por gases calentados o sometidos a descargas eléctricas. Según el modelo del

átomo desarrollado a comienzos del siglo XX por el físico británico nacido en Nueva

Zelanda Ernest Rutherford, en el que los electrones cargados negativamente giran

en torno a un núcleo positivo, en órbitas dictadas por las leyes del movimiento

de Newton, los científicos esperaban que los electrones emitieran luz en una amplia

gama de frecuencias, y no en las estrechas bandas de frecuencia que forman las

líneas de un espectro.

Las bases de la teoría fueron sentadas por el físico alemán Max Planck, que

en 1900 postuló que la materia sólo puede emitir o absorber energía en pequeñas

unidades discretas llamadas cuantos. Otra contribución fundamental al desarrollo

de la teoría fue el principio de incertidumbre, formulado por el físico alemán Werner

Heisenberg en 1927, y que afirma que no es posible especificar con exactitud

simultáneamente la posición y el momento lineal de una partícula subatómica.

Principio de incertidumbre de Heisenberg

El principio de incertidumbre de Heisenberg, también conocido la “relación de

indeterminación”, afirma la imposibilidad de realizar la medición precisa de la

posición y del momento lineal (cantidad de movimientos) de una partícula al mismo

tiempo. Esto produce que las partículas, en su movimiento no tienen una trayectoria

definida. Heisenberg presentó su modelo atómico, negándose a describir al átomo

como un compuesto de partículas y ondas, ya que pensaba que cualquier intento

de describir al átomo de dicha manera fracasaría. El prefería hacer referencia a los

niveles de energía o a las órbitas de los electrones, usando términos numéricos,

utilizando lo que llamó “mecánica de matriz”. Es importante insistir en que la

incertidumbre no se deriva de los instrumentos de medida, sino del propio hecho de

medir. Con los aparatos más precisos imaginables, la incertidumbre en la medida

continúa existiendo. Así, cuanto mayor sea la precisión en la medida de una de

estas magnitudes mayores será la incertidumbre en la medida de la otra variable

complementaria.

Esto significa, que la precisión con que se pueden medir las cosas es limitada, y el

límite viene fijado por la constante de Planck.

:Indeterminación en la posición

: Indeterminación en la cantidad de movimiento

h: constante de Planck (h=6,626 · 10-34 J · s)

Principio de dualidad de Broglie

Según la hipótesis de De Broglie, cada partícula en movimiento lleva asociada

una onda, de manera que la dualidad onda-partícula puede enunciarse de la

siguiente forma: una partícula de masa m que se mueva a una velocidad v

puede, en condiciones experimentales adecuadas, presentarse y comportarse

como una onda de longitud de onda, λ. La relación entre estas magnitudes fue

establecida por el físico francés Louis de Broglie en 1924.

Cuanto mayor sea la cantidad de movimiento (mv) de la partícula menor

será la longitud de onda (λ), y mayor la frecuencia (ν) de la onda

asociada.

ACTIVIDADES

Realiza un cuadro sinóptico de la teoría cuántica- Investiga qué es un quantum, partícula, átomo, protón, neutrón y electrón.

TEMA: números cuánticos.

SEMANA: 11

OBJETIVO: Reconocer los principales números cuánticos y su origen.

EXPLICACIÓN TEMA

Los números cuánticos son valores numéricos que nos indican las características

de los electrones de los átomos. Están basados, desde luego, en la teoría atómica

de Neils Bohr que es el modelo atómico más aceptado y utilizado en los últimos

tiempos. Pero además, la propuesta de Schorodinger, considerado como el 5°

modelo atómico, radica en describir las características de todos los electrones de

un átomo, y esto es lo que conocemos como número cuánticos.

Los números cuánticos más importantes son 4:

Número Cuántico Principal.

Número Cuántico Secundario.

Número Cuántico Magnético.

Número Cuántico de Spin.

Número Cuántico Principal (n): El número cuántico principal nos indica en

qué nivel se encuentra el electrón y por lo tanto también el nivel de energía. Este

número cuántico toma valores enteros 1, 2, 3, 4, 5, 6, ó 7.

Número Cuántico Secundario (l): Este número cuántico nos indica en

que subnivel se encuentra el electrón. Este número cuántico toma valores desde 0

hasta (n - 1). Según el número atómico tenemos los valores para l:

n=1 l = (n-1) = 0 = s

n=2 l = (n-1) = 0, 1 = p

n=3 l = (n-1) = 0, 1, 2 = d

n=4 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3 = f

n=5 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3, 4 = g

n=6 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3, 4, 5 = h

n=7 l = (n-1) = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 = i

Número Cuántico Magnético (m): El número cuántico magnético nos indica

las orientaciones de los orbitales magnéticos en el espacio. Los orbitales

magnéticos son las regiones de la nube electrónica donde se encuentran los

electrones. Este número cuántico depende de l y toma valores desde -l pasando por

cero hasta +l. La fórmula para encontrar cuántos orbitales posee un subnivel es: m

= 2l +1

Número Cuántico de Spin (s): El número cuántico de spinnos indica el sentido de

rotación en el propio eje de los electrones en un orbital. Ya sea si se mueve al igual

que las manecillas del reloj, o en sentido contrario, este número cuántico toma los

valores de -1/2 y de +1/2.

Utilizando los 4 números cuánticos se puede especificar dónde se encuentra un

determinado electrón, y los niveles de energía del mismo. Este tema es importante

en el estudio de las radiaciones, la energía de ionización, así como de la energía

liberada por un átomo en una reacción.

ACTIVIDADES

Contesta las siguientes preguntas:

I. Teoría creada en 1920, fundamentada en cuatro números cuánticos,

mediante los cuales puede describirse un electrón en un

átomo:____________________.

II. Principio formulado por el físico alemán Werner Heisenberg en 1927, afirma

que no es posible especificar con exactitud simultáneamente la posición y el

momento lineal de una partícula

subatómica;__________________________.

III. Cuanto mayor sea la precisión en la medida de una de estas magnitudes

mayores será la ________________en la medida de la otra variable

complementaria.

IV. _____________________menciona que cada partícula en movimiento lleva

asociada una onda.

V. Cuanto mayor sea la cantidad de movimiento de la ____________ menor

será la longitud de onda, y mayor la frecuencia de la onda asociada.

1. Define número cuántico:

2. Cuál es el modelo atómico más aceptado y utilizado:

3. Que son los orbitales magnéticos:

4. Que indica el número cuántico de Spin:

TEMA: Configuración electrónica

SEMANA: 12

OBJETIVO: Realizar y esquematizar configuraciones electrónicas.

EXPLICACIÓN TEMA

Al referirnos a la configuración electrónica (o periódica) estamos hablando de la

descripción de la ubicación de los electrones en los distintos niveles (con subniveles

y orbitales) de un determinado átomo.

Configurar significa "ordenar" o "acomodar", y electrónico deriva de "electrón";

así, configuración electrónica es la manera ordenada de repartir los electrones en

los niveles y subniveles de energía.

Científicamente, es la representación del modelo atómico de Schrödinger o modelo

de la mecánica cuántica. En esta representación se indican los niveles, subniveles

y los orbitales que ocupan los electrones.

Subniveles de energía

Valores de los números cuánticos.

VALOR DE L LETRA MÁXIMO NÚMERO DE ELECTRONES

0 s 2 1 p 6 2 d 10 3 f 14 4 g 18

Para obtener la configuración electrónica de un elemento, los estados se van

ocupando por electrones según la energía de estos estados, ocupándose primero

los de menor energía. Por el hecho de que el estado 3d (n=3 y l=2) está más alto

en energía que el 4s (n=4 y l=0), existen los metales de transición; y como en el

orbital d caben 10 electrones según la primera tabla (o bien haciendo l=2 en

2(2l+1)=10), hay diez elementos en cada serie de transición, lo mismo ocurre con

otros bloques de elementos que se pueden ver en la tabla periódica de los

elementos.

Se suele emplear una regla mnemotécnica consistente en hacer una tabla en donde

en la primera columna se escribe 1s, 2s, 3s,..., en la segunda columna, saltándose

una fila, 2p, 3p,... y así sucesivamente. Los primeros niveles que se van llenando

con electrones son los que quedan más a la derecha y arriba de la tabla, como

indica el sentido de las flechas en el diagrama.

Los orbitales se llenan en orden creciente de energía, con no más de dos electrones

por orbital, según el principio de construcción de Aufbau.

Por ejemplo:.

Litio (Z = 3). Este elemento tiene 3 electrones. Empezaremos llenando el orbital de

menor energía con dos electrones que tendrán distinto spin (ms). El electrón

restante ocupará el orbital 2s, que es el siguiente con menor energía:

Azufre (Z = 16). Este elemento tiene 16 electrones. Empezaremos llenando el orbital

de menor energía con dos electrones que tendrán distinto spin (ms).

ACTIVIDADES

1- Cuántos electrones tiene el orbital f? 2- ¿Explica el principio de construcción de Aufbau? 3- ¿Qué es configuración electrónica? 4- Investiga las aplicaciones de la mecánica cuántica:

Determina la configuración electrónica de:

Ca Fe Cu K P

Hg Ag He Mg Na

TEMA: Principio de edificación progresiva

SEMANA: 13

OBJETIVO: Interpretar la configuración electrónica de los elementos y

aplicaciones en los elementos de la tabla periódica.

EXPLICACIÓN TEMA

Se le conoce también como regla de auf-bau, que ya revisaste en la semana 12,

este principio o como regla de diagonales el cual establece que al realizar la

configuración electrónica de un átomo cada electrón ocupara el orbital disponible de

mínima energía, considerando las energías relativas de los orbitales de un átomo

poli-electrónico el orden de llenado de orbitales se podrá determinar por la anterior

figura de la semana 11 siguiendo las líneas diagonales:

1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p.

Principio de exclusión de Pauli

Dos electrones en un átomo no pueden tener idéntico número cuántico, este es un

ejemplo de un principio general que se aplica no sólo a los electrones, sino también

a otras partículas de espín medio-entero (fermiones), no se aplica a partículas de

espín entero (bosones).

Principio de máxima multiplicidad

La regla de Hund es un principio empírico formulado en 1927 por el físico

alemán Friedrich Hund (1896 – 1997) a partir del estudio de los espectros

atómicos y la distribución de elementos en la tabla periódica. La regla se enuncia

como sigue:

Al llenar orbitales de igual energía (los tres orbitales p, los cinco d, o los siete f)

los electrones se distribuyen, siempre que sea posible, con sus espines paralelos,

llenando los orbitales con la multiplicidad mayor. La configuración atómica es más

estable (es decir, tiene menos energía) cuanto más electrones desapareados

(espines paralelos) posee.

Los electrones se sitúan dentro de orbitales con la misma energía de manera que

estén desapareados al máximo.

En física atómica, las reglas de Hund se refieren a un conjunto de reglas simples

utilizadas para determinar cuál es el estado espectroscópico fundamental del átomo

estudiado. Las tres reglas son:

✓ para una configuración electrónica dada, el término de menor energía es

aquel que tenga el mayor espín total (St);

✓ para un espín total dado, el término de más baja energía es aquel que tiene

el número L más grande;

✓ para un término de espectroscopia dado, en un átomo teniendo su capa

externa medio llena o menos, el nivel de menor energía será el que tenga el

menor número J posible.

En un átomo que tenga su capa externa más que medio llena, el nivel de más menor

energía es aquel que tenga el mayor número J posible.

Estas reglas permiten encontrar de una manera sencilla el término fundamental de

espectroscopia.

Por ejemplo:

Tabla periodica

Cuando a principios del siglo XIX se midieron las masas atómicas de una gran

cantidad de elementos, se observó que ciertas propiedades variaban

periódicamente en relación a su masa. De esa manera, hubo diversos intentos de

agrupar los elementos, todos ellos usando la masa atómica como criterio de

ordenación.

• Triadas de Döbereiner (1829) (Enlace Web):

• Anillo de Chancourtois (1862).

• Octavas de Newlands (1864).

• Clasificación de Mendeleiev (1869).

En 1913 Moseley ordenó los elementos de la tabla periódica usando como criterio

de clasificación el número atómico. Enunció la “ley periódica”: "Si los elementos se

colocan según aumenta su número atómico, se observa una variación periódica de

sus propiedades físicas y químicas". A partir de entonces la clasificación periódica

de los elementos siguió ese criterio, pues en los átomos neutros el número de

protones es igual al de electrones y existe una relación directa entre el último orbital

ocupado por un e– de un átomo (configuración electrónica) y su posición en la tabla

periódica.

La tabla periódica se clasifica en cuatro bloques:

• Bloque “s”: A la izquierda de la tabla, formado por los grupos 1 y 2.

• Bloque “p”: A la derecha de la tabla, formado por los grupos 13 al 18.

• Bloque “d”: En el centro de la tabla, formado por los grupos 3 al 12.

• Bloque “f”: En la parte inferior de la tabla.

Imagen. Bloques de la tabla periódica.

ACTIVIDADES

Investiga cómo era la clasificación octavas de Newlands y

Mendeleiev.

Investiga los grupos de la tabla periódica y sus características

realiza una tabla.

Con ayuda de la tabla periódica completa la siguiente tabla.

NOMBRE SIMBOLO PESO ATOMICO

VALENCIA BLOQUE (AL QUE PERTENECE)

COBRE

Na

MAGNESIO

K

Fe

HELIO

ORO

PLATA

Hg

NIQUEL

PLATINO

PALADIO

Po

TEMA: TABLA PERIODICA

SEMANA: 14

OBJETIVO: establece la relación de los elementos y sus características en la

tabla periódica.

EXPLICACIÓN TEMA

Números de oxidación:

En este apartado se muestran los números de oxidación (excepto el cero) del

elemento. En el caso de poseer varios, se da en negrita el más importante. El

número de oxidación de un átomo en un compuesto es el número de electrones

ganados o perdidos por dicho átomo con respecto al mismo átomo aislado. Está

relacionado con la estructura electrónica del elemento. Las tablas III y IV dan los

números de oxidación de los elementos, excepto cero.

Electronegatividad:

Definida por vez primera por Linus Pauling; es la tendencia que tiene un átomo de

atraer hacia sí los electrones de su enlace con otro átomo. La diferencia de

electronegatividades entre los átomos que se unen, puede servir para establecer el

tipo de enlace entre ellos. Está relacionada con la afinidad electrónica y la energía

de ionización del elemento, de forma que si el elemento tiene altos valores de

ambas, tiene también alta electronegatividad y es no metal. Estos valores más altos

se encuentran en la parte superior derecha del Sistema Periódico. Los valores más

bajos se encuentran en la parte inferior izquierda.

Energía o potencial de ionización:

La primera energía de ionización es la energía necesaria para arrancar un electrón

a un átomo en estado gaseoso y transformarlo en un ion monopositivo, se ha

expresado en kJ/mol, valores altos indican carácter no metálico del elemento. Los

factores de que depende el potencial de ionización son:

o La distancia al núcleo del electrón que se pierde, la energía de ionización de un átomo depende del tipo de orbital situado en el nivel más externo en que se encuentre el electrón que se trata de arrancar, decreciendo en el orden s > p > d

Afinidad electrónica o electroafinidad:

Es la energía que suministrada cuando un átomo gaseoso en su estado fundamental

capta un electrón y se transforma en un ion negativo. Es una magnitud difícil de

medir y en muchos casos no se conoce el valor exacto. Los valores positivos indican

que cuando el átomo gaseoso gana un electrón se desprende energía. Los valores

negativos indican que hay que suministrar energía para que el átomo gaseoso gane

el electrón. Se ha expresado en kJ/mol. Valores altos indican carácter no metálico

del elemento.

Radio atómico:

Valores

más altos

Valores más

bajos.

Es la mitad de la distancia entre los centros de dos átomos contiguos del elemento.

En el caso de los metales se utiliza la distancia entre los centros de dos átomos en

una muestra sólida. En el caso de de los no metales se utiliza la distancia entre los

centros de dos átomos unidos por enlace químico y se denomina también como

radio covalente. Se ha expresado en pm (1 pm = 10-12 m). El radio atómico

aumenta en un grupo y disminuye en un periodo al aumentar el número atómico.

Punto de fusión

El punto de fusión de cualquier elemento es la temperatura a la cual el elemento

cambia de estado sólido a líquido o al contrario. Esta magnitud se puede emplear

para cualquier sustancia, aunque no sea un elemento, como, por ejemplo, el agua.

El agua congela (solidifica) y el hielo funde a 0ºC; por tanto el punto de fusión del

agua es 0ºC (273 K).

Punto de ebullición:

El punto de ebullición de cualquier elemento es la temperatura a la cual cambia de

líquido a vapor o de vapor a líquido. Es función de la presión. Igual que el anterior

se emplea para cualquier sustancia. Para el agua el cambio líquido a vapor y al

contrario se produce a 100ºC a presión normal. Por tanto el punto de ebullición del

agua es 100ºC.

Densidad

La densidad de un elemento indica el grado de empaquetamiento de sus átomos,

se da en kilogramos por metro cúbico. Por ejemplo, el magnesio (Mg) tiene una

densidad a 293 K (20ºC) de 1738 kg/m3. Esto significa que un trozo de magnesio

de forma cúbica, de dimensiones de 1 x 1 x 1 m, a temperatura ambiente (293 K),

tendrá una masa de 1783 kilogramos. Cuanto mayor es la densidad, más pesado

es el elemento.

ACTIVIDAD:

En tu tabla periódica busca el número de oxidación:

O Po

K Fe

Ag Cu

Au Mg

Según tu tabla periódica ordena los siguientes elementos de menor a mayor electronegatividad:

O Po

K Fe

Ag Cu

Au Mg

Completa la tabla:

ELEMENTO PUNTO DE

FUSIÓN

PUNTO DE

EBULLICIÓN

DENSIDAD

Cu

Ag

Na

Hg

Pt

Fe

Ni