DEFINICIN Y CLASIFICACIN DE LA QUMICA La qumica es la ciencia que trata de la composicin, estructura, propiedades y transformaciones de la materia, as como de las leyes que rigen esos cambios y transformaciones.

LA QUMICA: SU IMPORTANCIA EN LA VIDA COTIDIANA Y RELACIN CON OTRAS CIENCIAS La qumica es una ciencia que ha permitido conocer, interpretar y transformar nuestro ambiente; la qumica est presente en nuestro entorno diario, proporcionndonos beneficios invaluables, pero la falta de control y tica en su uso tambin puede causarnos problemas.

DIFERENCIA ENTRE CAMBIOS FSICOS Y QUMICOS Cambio fsico.- Cuando las modificaciones no alteran la composicin ntima de las sustancias, dichos cambios desaparecen cuando cesa la causa que los origin. En este tipo de cambios se modifica la forma, el tamao, el estado de movimiento o el estado de agregacin; la energa implicada es pequea. Ejemplos: formacin del arcoris, fusin de la cera, disolucin del azcar, dilacin de un metal, transmisin del calor, cambios de estado, la elasticidad, el magnetismo, la propagacin de la luz. Cambio qumico.- Cuando el cambio experimentado modifica la naturaleza ntima de las sustancias y no es reversible. Antes y despus del cambio se tienen substancias diferentes con propiedades diferentes. La energa desprendida o absorbida es mayor que el cambio fsico. Ejemplos: corrosin de metales, explosin de una bomba, uso de un acumulador, revelado de una fotografa, combustin de un cerillo, fotosntesis, electrolisis del agua, el proceso de digestin, la fermentacin, etc.

2. ESTRUCTURA DE LA MATERIA TOMO.- Partcula ms pequea caracterstica de un elemento. MOLCULA.- Partcula ms pequea de una sustancia (neutra) capaz de existir independientemente y que conserva sus propiedades Qumicas, se componen de tomos unidos qumicamente de acuerdo con su valencia, pueden ser diatmicas (O3) o poliatmicas (Na2SO4), se representa con formulas qumicas. ELEMENTO.- Sustancia bsico que no se descompone en sustancias ms simples por mtodos qumicos ordinarios. Son 118 elementos, 92 naturales y el resto artificiales. La mayora son slidos, cinco son lquidos en condiciones ambientales y doce son gaseosos. Son abundantes otros no, algunos son raros, radiactivos y algunos se sintetizan en el laboratorio. ION.- tomo con carga elctrica que se forma por la ganancia prdida de electrones. Se clasifica en dos tipos: catin y anin. CATION.- ion con carga positiva. Se forma por la prdida de electrones en tomos metlicos. ANION.- ion con carga negativa. Se forma por la ganancia de electrones en tomos no metlicos. COMPUESTO.- Es una sustancia formada por tomos de dos o ms elementos unidos qumicamente en proporciones definidas. Los compuestos slo se pueden separar en sus componentes puros (elementos) por medios qumicos. ISTOPO.- Son tomos que tienen el mismo nmero de protones pero difieren en su nmero de neutrones, por lo tanto estos elementos difieren en su nmero de masa. Los diferentes elementos de los istopos no son estables y se presentan en la naturaleza en la misma proporcin. Ejemplo:1H1 Hidrogeno ligero o normal1H2 Hidrogeno pesado o deuterio1H3 Hidrogeno radiactivo o tritio8O168O178O18 SOLUCIN.- Mezcla homognea formada por un disolvente y un soluto. MATERIA.- Materia es cualquier cosa que ocupa un espacio y que tiene masa.

LEY DE LA CONSERVACIN DE LA MATERIA.- El contenido de materia en el universo siempre permanece constante.

ENERGA.- Capacidad de realizar trabajo

TIPOS DE ENERGA.- Algunas manifestaciones energticas comunes son: energa mecnica, energa Solar, energa qumica, energa elctrica, energa hidrulica, energa calorfica, energa luminosa, energa nuclear, energa elica, energa geotrmica.

LEY DE LA CONSERVACIN DE LA ENERGA.- La energa puede ser convertida de una forma a otra, pero no se puede crear o destruir. En otras palabras, la energa total del universo es constante.

ESTADOS DE AGREGACIN DE LA MATERIA.- La materia de acuerdo a su propiedades fsicas se clasifica en tres estados de agregacin; fase slida, liquida y gaseosa; los nuevos estados son el plasma y condensado de Bose-Einstein. Fase slida. Fase que ocupa un volumen fijo y tiene una forma definida, la movilidad de las partculas es nula y la fuerza de cohesin entre ellas es muy alta. Fase liquida. Esta fase ocupa un volumen dado por la forma del recipiente, la movilidad y su cohesin de las partculas es intermedia. Fase gaseosa. Fase que no tiene, ni forma, ni volumen definido, tiende a ocupar el volumen del recipiente en el que se encuentra confinado y sus partculas tienen una gran energa cintica, presentan movimientos desordenados y la fuerza de cohesin es muy baja.

CLASIFICACIN DE LA MATERIA

MATERIATodo lo que estructura el UniversoSUSTANCIAS PURAS MEZCLAS- Solo una sustancia est presente - Composicin definida- No pueden separarse por mtodos fsicos- Temperatura constante durante el cambio de estado- Combinacin de dos o ms sustancia- Composicin variable- Los componentes pueden separarse por medios fsicos- Temperatura variable durante el cambio de estadoELEMENTOSCOMPUESTOSHOMOGENEASHETEROGENEAS- Sustancias simples- No pueden separarse por mtodos qumicos.- Poseen propiedades especficas: Au, Ag, Hg - Constituido por dos o ms elementos- Pueden separarse por medios qumicos- Poseen propiedades especficas.Una sola faseSus propiedades son diferentes a las de los componentes individuales: aire, gasolina, pintura, leche.Diversas fasesSus propiedades dependen de las propiedades Individuales de las fases; rocas, madera.SOLUCIONESSLIDASLQUIDASGASEOSASGas-slido: H2 en PtLquido-slido: Hg - AgSlido-lquido: Cu - AgGas-lquido:CO2 H2OSlido-lquido: NaCl -H2OSlido-lquido: CH2-CH2-H2OAire

Mtodos de separacin de mezclas DECANTACIN. Es utilizado para separar un slido de grano grueso de un lquido, consiste en vaciar el lquido despus de que se ha sedimentado el slido. Este mtodo tambin se aplica en la separacin de dos lquidos no miscibles y de diferentes densidades. FILTRACIN. Permite separar un slido de grano relativamente fino de un lquido empleando un medio poroso de filtracin o membrana que deja pasar el lquido pero retiene el slido, los filtros ms comunes son el papel, fibras de asbesto, fibras vegetales, redes metlicas y tierras raras. CENTRIFUGACIN. Mtodo que permite separar un slido insoluble de grano muy fino y de difcil sedimentacin de un lquido. Se incrementa la temperatura del lquido en la centrfuga; por medio de translacin acelerado se incrementa la fuerza gravitacional provocando la sedimentacin del slido o de las partculas de mayor densidad. DESTILACIN. Mtodo que permite separar mezclas de lquidos miscibles aprovechando sus diferentes puntos de ebullicin, tambin permite separar componentes voltiles o solubles en agua u otros disolventes, incluye una serie de evaporacin y condensacin sucesivas. CRISTALIZACIN. Consiste en provocar la separacin de un slido que se encuentra en solucin, finalmente el slido queda como cristal, el proceso involucra cambio de temperatura, agitacin, eliminacin del solvente, etc. EVAPORACIN. Por este mtodo se puede separar rpidamente un slido disuelto en un lquido, se incrementa la temperatura del lquido hasta el punto de ebullicin, con lo cual se evapora y el slido queda en forma de polvo seco. SUBLIMACIN. Es el paso de un slido al gaseoso sin pasar por el estado lquido, por una alta temperatura. SOLIDIFICACIN. Este cambio requiere y se presenta cuando un lquido pasa al estado slido. CONDENSACIN. Es el paso del estado gaseoso al estado lquido, supone la disminucin de la temperatura. LICUEFACCIN. Es el paso del estrado gaseoso al estado lquido se logra disminuyendo la temperatura. y aumentando la presin.

CLASIFICACIN DE LOS ELEMENTOS. A mediados del siglo XIX se conocan 55 elementos diferentes, los cuales diferan en sus propiedades y aparentemente no exista ninguna relacin entre ellos. Los cientficos trataron de ordenarlos.

Johann W. Dbereiner, quien en 1817, descubri que al reunir los elementos con propiedades semejantes en grupos de tres, la masa atmica del elemento central era aproximadamente igual al promedio de las masas atmicas relativas de los otros elementos, observ que el Bromo tena propiedades intermedias con el cloro y las del yodo; encontr otros dos grupos de tres elementos que mostraban un cambio gradual en sus propiedades llamndola ley de las tradas.En 1863 Newlands descubri que si ordenaba los elementos de acuerdo con su masa atmica relativa, las propiedades del octavo elemento eran una repeticin de las propiedades del primer elemento. Llam a este agrupamiento ley de las octavas, de est manera quedaron en el mimo grupo el sodio, y el potasio, el azufre y el selenio el calcio y el magnesio que tienen propiedades similares; las tradas de Dbereiner quedaron en el mismo grupo. El problema fue que no todos presentaban propiedades similares.En 1867, por el qumico ruso Dimitri Ivanovich Mendeleiev, clasific los setenta y tres elementos en una tabla peridica puesto que los elementos variaban de forma regular. Coloc los elementos en orden creciente de acuerdo a sus pesos atmicos (Newlands) y tomo en cuenta: La valencia de los elementos.

Espacios vacos. De acuerdo con su peso atmico, las propiedades de un elemento no correspondan con las de sus vecinos, por lo cual Mendeleiev dejo espacios porque faltaban elementos por descubrir. Todos los elementos de una columna en la tabla de Mendeleiev tiene la misma valencia. No obstante, Mendeleiev observ que el ordenamiento por pesos atmicos no coincida con la valencia.

ENLACES QUMICOS

TIPOS DE ENLACESEl enlace qumico es una fuerza que une a los tomos para formar una molcula, puede ser: Inico: consiste en que unos tomos ganan y otros pierden electrones. Covalente: consiste en que los tomos comparten pares de electrones. Se tienen tres variantes: covalente polar, covalente no polar, y covalente coordinado. Metlico: Formado por elementos metlicos.

En forma general se puede predecir el tipo de enlace que hay en una molcula viendo nicamente los tomos de que est constituida.

tomosEnlaceEjemplo

Metal + No metalInicoNaCl, Al2O3

Metal + MetalMetlicoAl, Cu, Au, Acero, latn

No metal + No metalCovalenteCovalente polarCovalente no polarNH3, H2ON2, O2, Br2

Otra manera de predecir el tipo de enlace en una molcula es a partir de las diferencias de electronegatividades. Si sta diferencia se encuentra entre los siguientes intervalos, el tipo de enlace ser:IntervaloEnlace

Igual a 0Covalente no polar

Mayor a 0 y menor a 1.7Covalente polar

Igual o mayor a 1.7Inico

El 1.7 indica el carcter inico y 50% de carcter covalente, en la medida que ste valor crece, el carcter inico aumenta y viceversa; lo que indica que los compuestos inicos tienen algo de carcter covalente.

Para que dos tomos se unan, es necesario que exista una diferencia de electronegatividades. Esta diferencia se calcula considerando:

D.E = Vma VmeDonde: D.E = Diferencia de electronegatividadesVma = Valor MayorVme = valor Menor Ejemplo: NH3 N = 3.0H = 2.1D.E. = 3.0 2.1 = 0.9 = Enlace Covalente Polar

ENLACE INICOEl modelo inico para que se unan los tomos debe cumplir dos requisitos:1. La energa de ionizacin par formar el catin debe ser baja2. La afinidad electrnica para formar el anin deber estar favorecida (el tomo debe liberar energa).Rb +ClRbxxClRbCl

Propiedades de los compuestos Inicos. Son slidos Puntos de Fusin y ebullicin altos Son sales inicas polares y se disuelven en agua Conducen la electricidad en soluciones acuosas Forman cristales Su densidad es mayor que la del agua.

Enlace covalente.- comparticin de pares electrnicos entre tomos muy electronegativos. Quedando el par de enlace entre ambos, es decir, a la misma distancia entre cada tomo que comparte los electrones. La distancia que quede entre ste par y el tomo determinar si es no polar (estructura de Lewis). H+H ------ H..H, H-H

Enlace covalente no polar.- forma entre dos tomos que comparten uno ms pares electrnicos, dichos tomos son de igual electronegatividad. Sus compuestos no son solubles en agua, forman molculas verdaderas y diatmicas, no son conductores del calor y la electricidad, tampoco forman estructuras cristalinas. Ejemplo: O2, N2, F2

Enlace covalente Polar.- genera entre dos tomos que comparten uno o varios pares electrnicos, estn ms cerca del elemento ms electronegativo y se forma un dipolo-O O-H. Sus compuestos son solubles en agua y en solventes polares, presentan gran actividad qumica, conducen la electricidad. HCl, SO2.

Enlace covalente coordinado..- ndo dos tomos comparten un par electrnico, pero uno aporta dicho par y el otro lo acepta, no modifica las propiedades del compuesto. En general, son lquidos, gases, o slidos que subliman con facilidad, con puntos de ebullicin y fusin bajos. Ejemplo, H2SO4, NH3.

Enlace por puente de hidrogeno.- En muchas molculas donde hay H unido a un elemento muy electronegativo se establece una unin intermolecular entre hidrgeno de una molcula (carga parcial positiva) y el elemento electronegativo de otra molcula. No es un verdadero enlace ya que se trata de una atraccin electrosttica dbil pero origina de un comportamiento especial de las sustancias que lo presentan, por ejemplo el agua, que por su peso molecular deba ser gas a temperatura ambiente, sin embargo es lquida, al solidificarse, se presenta una estructura tetradrica en la que cada tomo de oxgeno est rodeado por otros cuatro y entre dos oxgenos est el hidrgeno, cada molcula es individual y como resultado de la estructura abierta el volumen aumenta cuando el agua se congela. HH O H O H O H Puentes de HidrgenoH H

El puente de H puede afectar las siguientes propiedades: punto de ebullicin y de fusin, viscosidad, densidad, calor de vaporizacin, presin de vapor, acidez, estas sustancias, generalmente tienen puntos de fusin y ebullicin elevados, de alto poder de disociacin de cristales inicos.

Enlace metlico.- El enlace entre los metales no es entre sus tomos sino entre los cationes metlicos y lo que fueron sus electrones, de tal manera, que el sodio en su forma metlica es un conjunto ordenado de iones y un mar de electrones distribuidos entre ellos, donde el comportamiento de los electrones ocurre entre todos los ncleos metlicos, que poseen iguales valores de electronegatividad.

Aleaciones. Una aleacin es una disolucin slida y se prepara disolviendo un metal en otro, cuando ambos estn en estado lquido, la aleacin tiene propiedades fisicoqumicas diferentes de los metales originales, Au con Ag y Cu, en proporcin al 25% oro de 18 kilates. EJEMPLO:Peltre 85% Sn, 7.3% Cu,6% Bi, 1.7% Sb.Latn: 67% cu, 33% Zn.

Cuando los tomos de los metales que forman una aleacin son prcticamente del mismo tamao, (hasta 15% de diferencia) pueden reemplazarse fcilmente sin romper inaltrala estructura cristalina del metal, se tienen entonces aleaciones por sustitucin como es el caso del oro con la palta, si la diferencia de tamaos es mayor, se tiene los tomos ms pequeos ocupan huecos de los tomos mayores, teniendo entonces una aleacin intersticial: acero.

7. REACCIONES QUMICASTIPOS DE REACCINExisten varios procedimientos mediante los cuales se forman los compuestos, entre los diferentes tipos de reaccin se tienen: Sntesis o unin directa Sustitucin o desplazamientos Doble sustitucin mettesis Anlisis o descomposicin o separacin

SNTESIS O UNIN DIRECTA.- Cuando los tomos o compuestos simples se unen entre s para formar compuestos ms complejos se origina una reaccin por sntesis o unin directa:S(s) +O2(g) SO2(g)CO2(g)+H2O(l) H2CO3(aq)MgO(s)+H2O (l) Mg(OH)2(aq)SO2(g)+H2O (l) H2SO3(aq)NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(g)Mg(s)+S(s) MgS(s)SO3(g)+H2O(l) H2SO4(aq)

ANLISIS O DESCOMPOSICIN.- Las reacciones en las que los compuestos se descomponen por la accin del calor en sus elementos o compuestos ms sencillos, reciben el nombre de reacciones por anlisis, descomposicin o separacin.2HgO(s)2Hg(l)+O2(g)CaCO3(s)Ca(s)+O2(g)2MgO(g)2Mg(s)+O2(g)NH4NO3(s)NH4 (g)+NO3(s)

SUSTITUCIN SIMPLE O DESPLAZAMIENTO.- Cuando un elemento por afinidad qumica reemplaza en el compuesto a aquel que tenga el mismo tipo de valencia, se origina una reaccin por sustitucin simple o desplazamiento.H2SO4(aq)+Zn(s)ZnSO4(s)+H2(g)2HCl(l)+Mg(s)MgCl2(g)+H2(g)2H3PO4(aq)+3Ca(s)Ca3PO4(aq)+3H2(g)NH4NO3(g)+Br2 (l)2HBr(aq)+S (s)

DOBLE SUSTITUCIN.- Existe un tipo de reaccin que generalmente se lleva acabo en solucin acuosa, donde hay iones presentes, y se produce un intercambio entre ellos. A este tipo de reaccin se le llama doble sustitucin y se representa mediante el siguiente modelo matemtico:A+B-+C+D- A+D-+C+B-Ejemplos:HCL(l)+NaOH(aq) NaCl(s)+H2O(g)2HCl(l)+Mg(aq) AgCl(g)+NaNO3(aq)

Reaccin de Neutralizacin:En este tipo de reacciones actan un cido y una base para tener como resultado una sal, cuyo pH es neutro, y agua. Ejemplo:HCl + NaOH NaCl + H2ODe acuerdo a la energa calorfica involucrada, las reacciones qumicas se clasifican en:

Endotrmicas: Reaccin qumica en la que se absorbe o requiere calor. Ejemplo: FeO + H2 Fe + H2O

Exotrmicas: Reaccin qumica en la que se libera o pierde calor. Ejemplo:2 HI H2 + I2 + (calor)

Irreversible: Reaccin qumica que se genera en una sola direccin, es una reaccin directa. Ejemplo:HCl + NaOH NaCl + H2O

Reversible: Reaccin qumica que se genera en dos direcciones. Ejemplo:2Cl2 + 2H2O 4HCl +O2

Nmero de oxidacinSe define como el nmero que indica la valencia de un elemento, al cual se le agrega el signo + - .

Criterios para asignar el nmero de oxidacin1. El nmero de oxidacin para un elemento sin combinar, de las molculas simples o biatmicas, es igual a cero. Ejemplo: Al, H2, O2, Br, etc.2. La suma algebraica de los nmeros de oxidacin es igual a cero. Ejemplo: Na+1Cl-1 = 0 3. El hidrgeno tiene nmero de oxidacin igual a +1, excepto en hidruros en el que tiene nmero de oxidacin 1. Ejemplo: H+1ClO, KOH+1, Hidruros: MgH2-1, LiH-1.4. El oxigeno tiene nmero de oxidacin igual a -2, excepto en perxidos en el que tiene nmero de oxidacin 1. Ejemplo: CO2-2, Al2O3-2, H2O-2. Perxidos: K2O-1, H2O2-15. El nmero de oxidacin de los metales es siempre positivo e igual a la carga del in: KBr, MgSO4 Al(OH)3 .6. El nmero de oxidacin de los no metales en compuestos binarios son negativos y en ternarios son positivos. Binarios: KCl-1, ternarios: K2CO3-2 7. El nmero de oxidacin de los halgenos en los hidrcidos y sus respectivas sales es 1. HF-1, HCl-1, NaCl-1, CaF2-18. El nmero de oxidacin del azufre en sus hidrcidos y sus sales es 2. Ejemplo: H2S-2, Na2S-2, FeS-2

La oxidacin se define por lo tanto como el aumento de valencia por la prdida de electrones, y por el contrario, la reduccin es la disminucin de valencia por la ganancia de electrones. En una reaccin de oxido-reduccin (redox), debe identificarse los componentes que cambian su nmero de oxidacin, es decir, quien se oxida (agente reductor) o se reduce (agente oxidante).

Balanceo de ecuacionesEl balanceo de una ecuacin qumica, consiste, en realizar las operaciones necesarias para encontrar los coeficientes que permitan obtener la misma cantidad de reactivos que de productos en una reaccin qumica. Para ajustar o balancear una reaccin qumica pueden seguirse los mtodos del tanteo o redox.

Balanceo por el mtodo del tanteo.- Considera una estimacin de coeficientes por conteo directo de los tomos de los reactivos y de los productos, para posteriormente igualarlos mediante el empleo sucesivo de diferentes coeficientes, hasta obtener la ecuacin balanceada. Ejemplo: Na + O2 Na2 O1. Contar el nmero de tomos de cada lado de la reaccin, observar que en el producto se carece de un oxigeno, colocar el coeficiente que iguale los valores correspondientes. Na + O2 2Na2 O2. Observar que en el producto, ahora existen 4 tomos de sodio, por lo que se balancea con un coeficiente 4 en el reactivo. 4Na + O2 2Na2 O3. La ecuacin est balanceada