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Introduccin a la Qumica Profesora RUTH JOSIOWICZCurso de Ingreso y nivelacin Profesora MNICA ARBITER

Unidad N 3El tomo 2

El interior de la materia

En la poca de los antiguos griegos, hace ms de 2.500 aos, los filsofos questudiaban la naturaleza se preguntaban acerca de cmo sera el interior de todas lacosas, aquello que no se consegua ver. Hace poco ms de 200 aos, la ciencia encouna respuesta satisfactoria a esta antigua pregunta. En la actualidad estampliamente aceptada la idea de que la materia est constituida por pequeaunidades, tan diminutas que no se consiguen ver a simple vista ni con ninginstrumento:los tomos . Se considera, adems, que existen diferentes variedades detomos, los que, a su vez, pueden reunirse entre s y constituir las diferentessustancias.

La palabra tomo significa indivisible y proviene del griego, ya que fueron filsofos de la antigua Grecia los primeros en utilizarla. Poco a poco esta idea fucuestionada y con el transcurso de los aos y el reconocimiento de la existencia partculas ms pequeas que los tomos, se fueron construyendo diferentesmodelos. En ciencia, un modelo cientfico es la construccin elaborada a partde las ideas y experiencias aportadas por varias personas que no constituye una copfiel de la realidad sino una posible interpretacin de ella.

Los diferentes modelos atmicosComo ya viste en la unidad 1, es trabajo de los cientficos observar la

naturaleza, mirar el mundo que se encuentra a su alrededor, experimentar, relacionahechos y obtener resultados.

As fue como los experimentos realizados a fines del siglo XIX y en la primemitad del siglo XX por numerosos cientficos probaron, contrariamente a lo que opinaba hasta el momento, quelos tomos son divisibles, al mismo tiempo que fueposible conocer una propiedad de las partculas constituyentes de los tomos :la

carga elctrica .Cmo evolucionaron los distintos modelos atmicos?

La identificacin de los elementos qumicos exigimuchos aos de intenso trabajo y el aporte de

numerosos cientficos.Las teoras que en algn momento se consideraronirrefutables, luego fueron superadas por otras,

que quiz tambin sean modificadas en el futuro.


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Unidad N 3El tomo 3

En1.911, el fsico-qumico inglsErnest Rutherford(1.8711.937) postulque:

los tomos estn formados por un ncleo y una corteza que lo rodea. en el ncleo se encuentran los protones, partculas con carga positiva en distintas capas de la corteza se distribuyen loselectrones , de

carga negativa. el total de la carga positiva del ncleo es igual al total de la carga

negativa de la corteza. entre el ncleo y la corteza no existe nada, slo vaco.

En1.806, el cientfico inglsJohn Dalton(1.766 1.844) propuso que: los tomos son indivisibles, hay distintos tipos de tomos, todos con distinto peso, los tomos de un mismo tipo son idnticos.

En 1.897, el fsico inglsJoseph Thomson(1.856-1.940) propuso que eltomo consista en una gran esfera compacta llena de cargas positivas y loelectrones negativos estaban distribuidos al azar entre las cargas positivas,de manera de resultar neutro.

En1.913, el fsico dansNiels Bohr(1.885 1.962) mejor el modelo deRutherford proponiendo un nuevo modelo en el que cada electrn podmoverse alrededor del ncleoslo por ciertas rutas u rbitas circulares.

En1.932, el fsico inglsJames Chadwick(1.8911.974) asigna el nombrede neutrn a la partcula sin carga ubicada en el ncleo, que ya observaraRutherford en 1.920.

Entre1.926 y 1.943,basado en los descubrimientos de fsicos comoLouisde Broglie(1.892-1.987),Erwin Schrdinger(1.887-1.961),WernerHeisenberg(1.901- 1.976) y otros, se postul elmodelo actual de tomo segn el cual los electrones no se mueven por rbitas circulares sino que sdistribuyen en zonas del espacio llamadasorbitales atmicos .Los orbitales atmicos se agrupan enniveles de energa . Los electrones vandisponindose dentro del tomo llenando los orbitales atmicos.La disposicin de los electrones en los niveles de energa recibe el nombrde configuracin electrnica .

En elsiglo V a.C.,Demcritofue el primer cientfico que postul laexistencia de los tomos.

M

O

D

E

L

O

S

A

T

M

I

C

O

S


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Unidad N 3El tomo 4

Clasificacin de los elementos qumicos

Nmero atmico y nmero msico

La composicin de un tomo se puede deducir a partir de dos nmeros: el nmero atmico (Z) el nmero msico (A)

Las sustancias que contienen un solo tipo de tomos son loselementos qumicos ,a los que se los representa con unsmbolo que puede consistir en una o dos letras

correspondientes a su nombre en latn.

T

O

M

O

N C L E O

NIVELESDE

ENERGA

PROTONES

NEUTRONES

ELECTRONES

carga positiva

sin carga

carga negativa

C m o c o n o c e r

l a c a n t

i d a d

d e

p a r

t c u

l a s q u e p o s e e u n

t o m o ? Elnmero atmico representa la cantidad de

protones que posee el tomo en su ncleo. Siendoel tomo elctricamente neutro, este nmero

tambin indica la cantidad de electrones que semueven en los orbitales atmicos de dicho tomo.

Elnmero msico representa la cantidad deprotones y neutrones que posee un tomo en su

ncleo.


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Unidad N 3El tomo 5

Los istopos

Al estudiar en detalle los tomos, se descubri que no todos los tomos demismo elemento son iguales sino que tomos de un mismo elemento pueden tenemismo nmero de protones (el mismo nmero atmico) y difieren en el nmeroneutrones (diferente nmero msico). A estos tomos se los llamaistopos .

Clasificacin peridica de los elementos

A comienzos del siglo XIX se conocan unos cuantos elementos y en esa polos cientficos se preguntaban: tienen los tomos de los distintos elementoscaractersticas comunes?, existe alguna manera de agrupar esos elementos ypredecir su comportamiento fsico y qumico?

En 1.871, Dimitri Mendeleiev (1.834-1.907), dise una tabla para ordenar elementos qumicos que an hoy se mantiene vigente con algunas modificaciones.

En este Sistema Peridico o Tabla Peridica figuran todos los elementosqumicos descubiertos hasta ahora, con los que se pueden formar las distintas

sustancias que constituyen todos los objetos que hay a nuestro alrededor y en nuestrpropio cuerpo.Los elementos qumicos se ordenan, en este Sistema Peridico, de acuerdo co

la variacin de sus propiedades fsicas y qumicas. La posicin de un elemento eTabla Peridica la da su nmero atmico, por lo tanto se organizan segn el ordcreciente de sus nmeros atmicos.

Las filas de la Tabla Peridica reciben el nombre de perodos . Elementos delmismo perodo poseen el mismo nmero de niveles de energa.

Las columnas, denominadas grupos o familias , renen elementos que tiene en el

ltimo nivel de energa la misma cantidad de electrones (electrones de valencia), es

a) Oxgeno b) Azufre c) Estao d) Magnesioe) Plata f) Plomo g) Cloro h) Nitrgenoi) Radn j) Platino k) Neptunio l) Antimonio

Identific en la tabla peridica los siguientes elementos.Indic, en cada caso, cul es su smbolo qumico, su nmero

atmico y su nmero msico.


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Unidad N 3El tomo 6

les confiere propiedades qumicas similares que son las que se refieren a lassustancias con las que reaccionan y el tipo de producto que se obtendr.

La primera columna de la Tabla Peridica, correspondiente al grupo 1 , estformado por elementos llamadosmetales alcalinos; mientras que los elementos de lasegunda columna pertenecen al grupo 2 y se los denominametales alcalinotrreos. La ltima columna de la Tabla Peridica corresponde al grupo 18 y ah seencuentran los elementos llamados gases nobles , mientras que la columna anterior, grupo 17 , corresponde a los elementos llamadoshalgenos.

Actualmente la Tabla Peridica est formada por 18 grupos y 7 perodosestablecindose cuatro bloques:

ELEMENTOS REPRESENTATIVOS

bloque f

bloque d

bloque p

bloque s

ELEMENTOS REPRESENTATIVOS

ELEMENTOS de TRANSICIN

ELEMENTOS de TRANSICIN INTERNA

sd

p

f


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Unidad N 3El tomo 7

Metales y no metales:

En la Tabla Peridica se puede observar una escalera en el bloque p cuyfinalidad es separar loselementos metlicos (a la izquierda de la escalera) de loselementos no metlicos (a la derecha de la escalera).

El grupo 18 corresponde a los gases nobles llamados as por su escasa tendenca unirse con otros elementos, por lo que quedan excluidos de esta clasificacin.

Propiedades de metales y no metales METALES NO METALES

Son buenos conductores de calor yelectricidad.

Son dctiles (se pueden hacercables) y maleables (se les puede dardiferentes formas).

Son duros. Tienen puntos de fusin elevados, la

mayora son slidos a temperaturaambiente. Son brillosos. En sus uniones con otros tomos

tienden a ceder electrones (son pocoelectronegativos).

Son malos conductores de calor yelectricidad.

Los que son slidos son quebradizos. En general tienen bajos puntos de

fusin. Pueden estar en distintos estados de

agregacin. En general los slidos son opacos. En sus uniones con otros tomos

tienden a atraer electrones (sonelectronegativos).

a) Carbono b) Cloro c) Azufre d) Nen

Observ la Tabla Peridica e indic cul de los siguientes elementos

qumicos pertenece al mismo grupo que el oxgeno y cul al mismoerodo


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Unidad N 3El tomo 9

A temperatura ambiente, los compuestos inicos son slidos y formanredes cristalinas de millones de aniones y cationes como sucede, por ejemplo, en el clorude sodio, la sal de mesa que utilizs para condimentar los alimentos. Los slidinicos tienen alto punto de fusin y de ebullicin y se disuelven en agua. Ademconducen la corriente elctrica slo cuando estn fundidos.

Unin covalenteCuando los tomos comparten electrones con otro u otros tomos, el tipo d

unin que se produce se denominaenlace covalente . La estructura que resulta es unamolcula y los compuestos que se forman se denominancompuestos covalentes.

Los compuestos covalentes, como el agua, no conducen la corriente elctricpresentan puntos de fusin y ebullicin variables segn la sustancia aunque, general, son bajos; forman molculas y macromolculas.

Unin metlicaLa unin metlica se presenta en los metales; los tomos forman asociacion

compactas donde los ncleos se encuentran muy cerca uno de otro y quedan envuelen una nube de electrones. El enlace metlico se da entre tomos del mismo tipo, pejemplo en el caso del hierro, o entre tomos de distinto tipo, como por ejemplo en laleaciones .

Debido a la disposicin libre de sus electrones, los metales conducen fcilmenel calor y la electricidad, son maleables y dctiles; sus puntos de fusin y ebullicison elevados; presentan un brillo caracterstico llamadobrillo metlico . Todos losmetales, excepto el mercurio, son slidos a temperatura ambiente.

Seal el tipo de unin que se establece entre:

a) Cloro y Potasio.b) Aluminio y Cobre.c) Flor y Sodio.d) Azufre y Oxgeno.e) Calcio y Fsforo.f) Silicio y Oxgeno.


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Unidad N 3El tomo 10

El Agua

El agua es indispensable para la vida tanto animal como vegetal. Forma ms 80 % de los tejidos vivos; los alimentos la contiene en gran proporcin y es el nmedio del que se valen los organismos para transportar nutrientes, gases, mineralessustancias de desecho.

El agua es el solvente universal. Nuestro planeta se caracteriza por encontrarseprcticamente cubierto por agua, el 70 % de la superficie terrestre es agua.

Toda el agua que se encuentra en la naturaleza, aun la que aparentementeresulta lmpida y cristalina, contiene pequeas cantidades de gases disuelto(nitrgeno, oxgeno, dixido de carbono, que toma de la atmsfera) y diversa cantidde sales, adems de posibles microorganismos. La cantidad y calidad de las sustancque se encuentran presentes determinan diversas clases de aguas, que lgicamenttiene caractersticas distintas.

Como el agua es una sustancia indispensable para la vida, es necesario conocecalidad de las agua destinadas para beber. Por ello las autoridades sanitariasprestan especial atencin a esto, realizando controles, mediante anlisis, de las agudestinadas a consumo humano, dado que no todas son aptas para ser bebidas, es decno todas las aguas son potables.

El agua que se recibe por medio de la red domiciliaria y la proveniente de napsubterrneas son en general aguas potables, aptas para la alimentacin y la higienpero no son sustancias puras.

Cmo se entiende esto? Sucede que, adems de ser sumamente costosoobtener agua pura, sera indeseable eliminar todas las sustancias disueltas del agua dconsumo. Los gases y minerales disueltos le dan al agua un sabor agradable. Algusustancias disueltas, como las que contienen cloro, aseguran la ausencia de bacteriperjudiciales para la salud humana. Pero tambin existen otras sustancias ensuspensin o disueltas que no son deseables, porque modifican el sabor o le dan odesagradable al agua; por ejemplo, los compuestos que contienen azufre. Inclus

compuestos txicos de plomo o de arsnico pueden disolverse en pequeas cantidaen el agua de red, y causar graves problemas en la salud de la poblacin.As es que el agua mineral que tomamos o el agua de la canilla son mezc

homogneas osoluciones . En ellas el agua es elsolvente y las sustancias disueltas, lossolutos.

Busc las etiquetas de dos marcas diferentes de aguamineral y anot su composicin qumica.

Qu diferencia hay entre el agua mineral y el aguadestilada?


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ACTIVIDADES

1. Calcul el nmero de partculas subatmicas en los siguientes elementos:a) Arsnico, As: A = 75; Z = 33b) Uranio, U: A = 238; Z = 92c) Magnesio, Mg: A = 24; Z = 12

2. Dados los elementos A, B, C y D:a) El elemento A tiene 8 electrones, cul es su nmero atmico y cunto

protones tiene?b) Los elementos B, C y D tiene nmeros atmicos 20, 11 y 5 respectivamen

Calcul el nmero de protones y electrones de cada uno de ellos.c) Busc en la Tabla Peridica los elementos A, B, C y D. Escrib su nombre

smbolo que los representa e indic en qu bloque de la Tabla Peridica sencuentra cada uno de ellos.

3. Constru frases que relacionen correctamente las siguientes palabras:a) neutrones, nmero msico, tomo;b) elemento, nmero atmico, protones;c) molcula, electrones, unin covalente.

4. A partir de los smbolos qumicos de los siguientes elementos: Cu, Br, Sn, S,respond las siguientes preguntas:

a) Cules son metales y cules son no metales?b) Cules son representativos y cules de transicin?c) Cul tiene mayor nmero de protones?d) Cules tienen propiedades similares?

5. Indic si las siguientes afirmaciones corresponden a compuestos inicoscovalentes o a metales.a) Conducen la corriente elctrica slo cuando estn fundidos o disueltos.b) Son buenos conductores del calor y la electricidad.c) Presentan uniones en las que los ncleos de los tomos quedan envueltos en u

nube de electrones.d) Tienen bajos puntos de fusin y de ebullicin.e) Son dctiles y maleables.f) Presentan uniones en las que se forma un anin y un catin.g) Son malos conductores del calor y la electricidad.h) Presentan uniones en las que comparten electrones.


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6. Complet el siguiente mapa de conceptos:

BIBLIOGRAFA:Ciencias Naturales 8, Puerto de Palos.Naturaleza 8, Editorial Estrada.Ciencias Naturales 8, Santillana.Ciencias Naturales 8, Qumica. A-Z editora.Ciencias Naturales y Tecnologa 8. Aique.

UNIN QUMICA

INICA

puede ser

origina origina

MOLCULAS

formada porelementos



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