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UNIDAD 1 GENERALIDADES
1.5 Composición y propiedades de la materia:
átomo, molécula, elemento, compuesto, mezcla, soluci
ón y fase.
El átomo es la parte más pequeña en la que se puede
obtener materia de forma estable, ya que las partículas
subatómicas que lo componen no pueden existir
aisladamente salvo en condiciones muy especiales.
El átomo está formado por un núcleo, compuesto a su vez
por protones y neutrones, y por una corteza que lo rodea
en la cual se encuentran los electrones, en igual número
que los protones.
Masa
La mayor parte de la masa del átomo viene de
los nucleones, los protones y neutrones del
núcleo.
Tamaño
Los átomos no están delimitados por una frontera
clara, por lo que su tamaño se equipara con el de
su nube electrónica.
Niveles de energía
Un electrón ligado en el átomo posee una energía potencial
inversamente proporcional a su distancia al núcleo y de signo
negativo, lo que quiere decir que esta aumenta con la
distancia. La magnitud de esta energía es la cantidad
necesaria para desligarlo, y la unidad usada habitualmente
para expresarla es el electrónvoltio (eV)
En química, se llama molécula a un conjunto de al
menos dos átomos enlazados covalentemente que
forman un sistema estable y eléctricamente neutro.
La fórmula molecular es útil para moléculas
sencillas, como H2O para el agua o NH3 para el
amoníaco. Contiene los símbolos de los elementos
presentes en la molécula, así como su proporción
indicada por los subíndices.
Para moléculas más complejas, como las
que se encuentran comúnmente en química
orgánica, la fórmula química no es
suficiente, y vale la pena usar una fórmula
estructural o una fórmula esqueletal, las que
indican gráficamente la disposición espacial
de los distintos grupos funcionales.
Cuando se quieren
mostrar variadas
propiedades
moleculares... (como
el potencial eléctrico
en la superficie de la
molécula), o se trata
de sistemas muy
complejos, como
proteínas, ADN o
polímeros, se utilizan
representaciones
especiales, como los
modelos
tridimensionales
(físicos o
representados por
ordenador).
Propiedades de los elementos:
Número atómico
El número atómico indica el número de protones en la corteza de un átomo.
Masa atómica
La masa atómica indica el número partículas en la corteza de un átomo; esto
quiere decir los protones y los neutrones.
Electronegatividad de Pauling
La electronegatividad mide la tendencia de un átomo para atraer la nube
electrónica hacia sí durante el enlace con otro átomo.
La escala de Pauling es un método ampliamente usado para ordenar los
elementos químicos de acuerdo con su electro negatividad. El premio Nobel
Linus Pauling desarrolló esta escala en 1932.
Densidad
La densidad de un elemento indica el número de unidades de masa del
alemento que están presentes en cierto volumen de un medio.
Tradicionalmente la densidad se expresa a través de la letra griega “ro”
(escrita r).
Punto de fusión
El punto de fusión de un elemento o compuesto es la temperatura a la cual la
forma sólida del elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la
forma líquida. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1
atmósfera.
Por ejemplo: el punto de fusión del agua es de 0oC, o 273 K.
Punto de ebullición
El punto de ebullición de un elemento o compuesto significa la temperatura a la
cual la forma líquida de un elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con
la forma gaseosa. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1
atmósfera.
Por ejemplo: el punto de ebullición del agua es de 100oC
Radio de Vanderwaals
Las fuerzas de Vanderwaals provocan una fuerza entre los dos átomos. Esta
fuerza es más grande cuanto más cerca estén los átomos el uno del otro. Sin
embargo, cuando los dos átomos se acercan demasiado actuará una fuerza de
repulsión, como consecuencia de la repulsión entre las cargas negativas de los
electrones de ambos átomos. Como resultado, se mantendrá una cierta
distancia entre los dos átomos, que se conoce normalmente como el radio de
Vanderwaals.
Radio iónico
Es el radio que tiene un ión en un cristal iónico, donde los iones están
empaquetados juntos hasta el punto que sus orbitales atómicos más externos
están en contacto unos con otros. Un orbital es el área alrededor de un átomo
donde, de acuerdo con la probabilidad de encontrar un electrón es máxima.
Isotopos
Átomos del mismo elemento que difieren en su masa atómica se llaman
isótopos (isotopos). Principalmente con los átomos más pesados que tienen un
mayor número, el número de neutrones en la corteza puede sobrepasar al
número de protones.
Isótopos del mismo elemento se encuentran a menudo en la naturaleza
alternativamente o mezclados.
Corteza electrónica
Cada uno de los círculos tiene un cierto nivel de energía, comparado con la
corteza. Comúnmente los niveles de energía de los electrones son mayores
cuando están más alejados de la corteza, pero debido a sus cargas, los
electrones también pueden influir en los niveles de energía de los otros
electrones.
Energía de la primera ionización
La energía de ionización es la energía que se requiere para hacer que un átomo
libre o una molécula pierdan un electrón en el vacío. En otras palabras; la
energía de ionización es una medida de la fuerza con la que un electrón se
enlaza con otras moléculas. Esto involucra solamente a los electrones del
círculo externo.
Energía de la segunda ionización
Aparte de la energía de la primera ionización, que indica la dificultad
de arrancar el primer electrón de un átomo, también existe la
medida de energía para la segunda ionización. Esta energía de la
segunda ionización indica el grado de dificultad para arrancar el
segundo átomo.
Potencial estándar
El potencial estándar es el potencial de una reacción redox, cuando
está en equilibrio, con respecto al cero. Cuando el potencial
estándar supera al cero, tenemos una reacción de oxidación.
Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción
de reducción. El potencial estándar de los electrones se expresa en
voltios (V), mediante el símbolo V0.
Compuestos y Mezclas:
Los compuestos pueden
descomponerse en sus
elementos constituyentes
El agua (formada por dos átomos de
hidrógeno y uno de oxígeno, por lo
tanto su escritura en símbolos será:
H2O), el hipoclorito de sodio (conocido
comúnmente como lavandina y cuya
escritura en símbolos será: Na Cl O), la
glucosa (componente del azúcar
común) tendrá la siguiente escritura en
símbolos: C6 H12 O6.
Son compuestos
por ejemplo:
Las mezclas se forman a partir
de la combinación de dos o más
compuestos en proporciones
que ahora sí pueden variar
infinitamente.
en donde los compuestos
conservan sus propiedades
específicas, y además pueden
ser separados por
procedimientos físicos. A su vez
las mezclas se pueden clasificar
como homogéneas o
heterogéneas.
Las mezclas homogéneas son aquellas en las que los
compuestos que la forman se han mezclado
uniformemente, es decir que a la vista, presentan una sola
fase.
Las mezclas
heterogéneas son
aquellas en las que la
distribución de los
compuestos
constituyentes de la
misma no es uniforme y
cada componente puede
identificarse visualmente.
Es un ejemplo de mezcla heterogénea la
mezcla del agua con el aceite, en donde
claramente pueden identificarse las dos
compuestos: el agua por un lado y el
aceite por el otro. Poseen el mismo
número de protones en su núcleo.
Los componentes de una mezcla pueden
ser sólidos, líquidos o gaseosos.
Soluciones:
Una solución es una mezcla homogénea de
dos o mas sustancias. La sustancia disuelta
se denomina soluto y esta presente
generalmente en pequeña cantidad en
pequeña cantidad en comparación con la
sustancia donde se disuelve denominada
solvente
en cualquier discusión de soluciones, el primer
requisito consiste en poder especificar sus
composiciones, esto es, las cantidades relativas de
los diversos componentes.
La concentración de una solución expresa la relación
de la cantidad de soluto a la cantidad de solvente.
Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan :
1. Su composición química es variable.
2. Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se
alteran.
3. Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente
puro : la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y
disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente
disminuye la presión de vapor de éste.
SOLUCIÓN DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLOS
Gaseosa Gas Gas Aire
Liquida Liquido Liquido Alcohol en agua
Liquida Liquido Gas O2 en H2O
Liquida Liquido Sólido NaCl en H2O
Principales clases de soluciones
SOLUBILIDAD
La solubilidad es la cantidad máxima de un soluto que
puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una
determinada temperatura.
Factores que afectan la solubilidad:
Los factores que afectan la solubilidad son:
a) Superficie de contacto: La interacción soluto-solvente aumenta cuando
hay mayor superficie de contacto y el cuerpo se disuelve con más
rapidez ( pulverizando el soluto).
b) Agitación: Al agitar la solución se van separando las capas de disolución
que se forman del soluto y nuevas moléculas del solvente continúan la
disolución
c) Temperatura: Al aumentar la temperatura se favorece el movimiento de las
moléculas y hace que la energía de las partículas del sólido sea alta y
puedan abandonar su superficie disolviéndose.
d) Presión: Esta influye en la solubilidad de gases y es directamente
proporcional
En termodinámica y química, se denomina fase a cada una de
las partes macroscópicas de una composición química y
propiedades físicas homogéneas que forman un sistema.
Los sistemas monofásicos se denominan
homogéneos, y los que están formados por varias
fases se denominan mezclas o sistemas
heterogéneos
Se debe distinguir entre fase y estado de agregación de la
materia. Por ejemplo, el grafito y el diamante son dos formas
alotrópicas del carbono; son, por lo tanto, fases distintas, pero
ambas pertenecen al mismo estado de agregación (sólido).
Sin embargo, cuando las propiedades de otro o
más compuestos difieren en tal grado que dejan
de ser compatibles, entonces hay separación
de fases.
Esta característica se observa, por
ejemplo, al mezclar agua y aceite y
dejarlos reposar unos minutos. Se observa
una línea divisoria o interfase, dado que
estos materiales no son compatibles y se
separan en fases.
La separación en fases es señal clara de la
falta de miscibilidad del sistema. Estas
fases se pueden separar por medio de
diferentes operaciones unitarias como:
Tamización
Levigación
Decantación
Filtración
Evaporación
Destilación
Cristalización
Imantación
Estas fases también se pueden miscibilizar por medio de un
agente llamado emulsificante, debido a que modifica la tensión
superficial entre los elementos de las fases, el cual contiene en su
molécula una parte miscible con una fase y otra parte miscible con
la segunda. Con esto se logra que el líquido (o sólido) se mezcle y
macroscópicamente aparente ser uno solo.
REFERENCIAS
http://ame213cmh.blogspot.mx/2011/05/caracteristi
cas-de-los-elementos.html
http://mastersofchemistry.blogia.com/2011/020401-
caracteristicas-de-las-soluciones.php
www.escolared.com.ar/sistematerial.hyml
