2010 gestíon ntrodqc acompleto

INTRODUCCION DE LA QUIMICA

QUIMICA.- Es ciencia que estudia la materia en su estructura, composición, propiedades y cambios que experimenta y la energía involucrada en dichos cambios.

QUIMICA

Es considerada como la ciencia la cual estudia la materia, su estructura intima, sus cambios, sus relaciones con la energía, y las leyes que la rigen y los cambios y transformaciones que sufren.

Importancia De La Química:

Esta ciencia tiene una gran importancia ya que estudia la materia que forma tanto el macrocosmos como el microcosmos. La comprensión de estos dos mundos incluyentes nos permite manejar y utilizar para nuestro beneficio todo lo que nos rodea, o al menos para que no nos perjudique.

Es muy frecuente que a la química se le considere la ciencia central, ya que para los estudiantes de biología, física, geología, ecología y otras disciplinas, es esencial tener un conocimiento básico de la química. En efecto, la química es fundamental para nuestro estilo de vida, sin ella tendríamos una vida más efímera en el sentido de vivir en condiciones primitivas: sin automóviles, electricidad, computadoras, discos compactos (CD) y muchos otros satisfactores cotidianos.

Con auxilio de otras ciencias podemos, por ejemplo, conocer la composición química de nebulosas, estrellas, galaxias y otros cuerpos celestes, constituidos en su mayor parte por gases (hidrogeno, helio). Entre los espacios interestelares se han identificado sustancias químicas mas complejas: burbujas de agua, docenas de moléculas orgánicas de diferentes tipos, nubes de gases y de polvo; lo mismo sucede al analizar la constitución de los planetas, lunas, aerolitos, anillos interplanetarios, etc., en los que se han localizado metales, sales, óxidos y compuestos químicos mas complejos. Gracias a estudios químicos y físicos de una parte del cosmos, el hombre ha formulado teorías sobre la creación del Universo. Una de las más aceptadas es la teoría del Big Bang o “Gran explosión”.

1

El metabolismo de la glucosa y los lípidos son ejemplos de cambios químicos que se realizan en el organismo.

Las seis enzimas marcadas en rojo (incluidas las cinco de la pregunta) son afectadas por la acción de la insulina, por tres mecanismos diferentes. Todas menos la glucógeno fosforilasa

son estimuladas. Sin embargo, hay que observar que la PFK-2 es una actividad de una enzima bifuncional, la otra mitad de esta super-enzima será tratada más tarde.

Otra aportación de la química a nuestras vidas es la fabricación de sustancias nuevas, inexistentes en la naturaleza, las cuales han dado origen a un avanzado desarrollo tecnológico como son productos petroquímicos, tales como polímeros sintéticos (polietileno, PVC, acrilán, dacrón), adhesivos, disolventes, combustibles, etc.Se podría afirmar, sin lugar a dudas, que el 99% de las industrias están basadas en la química. Como seria imposible mencionar todas, solo citaremos algunas:

Industria agrícola y ganadera: Elaboración de pesticidas (insecticidas, herbicidas, fungicidas, nematocidas), fertilizantes, abonos, alimentos

2

balanceados para diferentes especies animales para hidroponía y aeroponía.

Industria papelera: Fabricación de cartón, cartulina y papel (para escritura, bristol, de China, de arroz, celofán, Manila, glaseen, corrugado, tapiz, sanitario, térmico, fotográfico).

Industria alimentaria: Elaboración de embutidos, alimentos enlatados, jugos y leche condensada y evaporada, bebidas instantáneas, aceites, productos lácteos, edulcorantes (azúcar, ciclamatos), dulces, helados.

Industria metalúrgica: Obtención de metales químicamente puros como mercurio, estaño, iridio para recubrimiento de lentes. Elaboración de aleaciones (bronce, latón, aceros) para instrumentos musicales, material de construcción, artículos para construcción de medios de transporte, naves interplanetarias.

Industria electrónica: Elaboración de silicio policristalino tipo n y tipo p; grafito artificial, para fabricar electrodos, pilas fotoeléctricas, transmisores, semiconductores, transistores, sensores, circuitos integrados, etc.

Industria del vidrio: Fabricación de vidrio plano (ventanales), vidrio temple especial (seguridad, antibalas), vidrio hueco (botellas, vasos); de color (emplomados, vajillas); fibra óptica (cables para teléfonos, cirugía laparoscópica); de seguridad (parabrisas, gafas para deportistas y obreros); vidrio especial: cristal de plomo, plata, oro y platino, etc.

Industria textil: Teñido y estampado de telas de fibras naturales; elaboración de filamentos sintéticos (poliéster, rayón), etc.

3

Industria petroquímica: Subproductos de la refinación del petróleo: plásticos de PVC, polietileno, etc.; resinas para unicel, hule espuma, pinturas, juguetes, teflón, etc.

Relación De La Química Con Otras Ciencias

• Geografía.- Composición química de atmósfera, suelos, aguas terrestres y pluviales.

• Medicina.- Estudio de las funciones químicas del organismo humano, medicina forense, investigación y desarrollo de medicamentos, materiales para prótesis, reactivos para análisis y material quirúrgico.

• Biología.- Comportamiento químico de seres vivos, reactivos para identificaciones biológicas.

4

Geología

Física

Geología

Astronomía

Ing. Civil

Arqueología

Biología

Medicina

QUIMICA

• Arqueología.- Estudio de la antigüedad de ruinas, fósiles, utensilios por reacciones químicas y 14C, materiales utilizados por culturas prehistóricas y civilizaciones antiguas.

• Ingeniería Civil.- Investigación y desarrollo de materiales para la construcción, análisis de resistencia de los mismos.

. Astronomía.- Analizar la composición química de planetas, estrellas y demás cuerpos estelares.

• Geología: Análisis de rocas, suelos y subsuelos, para identificar antigüedad, minerales y otros compuestos químicos.

• Física.- Factores que intervienen en cambios químicos de las sustancias (temperatura, concentraciones, velocidad de reacción, intercambios térmicos, presión).

Partes De La Química

Es tan amplio el campo de estudio e investigación de la química que es casi imposible incluir todas las sustancias y sus procesos en una única disciplina. Además, junto con el avance del desarrollo tecnológico se obtienen nuevas sustancias, se desarrollan procesos nuevos y se mejoran los ya existentes, lo cual obliga a los científicos a dividir la química en diversas ramas para estudiar y comprender mejor cada área.

Sin embargo, al dividir a la química en ramas no es posible establecer con presición las fronteras en todos los fenómenos y procesos puesto que algunos están relacionados entre si. Esto permite que los grupos sean incluyentes, y en algunos casos ha habido necesidad de crear ramas nuevas, como con los compuestos organometálicos (clorofila, hemoglobina).

Esta división de la química se muestra en el siguiente diagrama:

• Fisicoquímica.- Campo de la ciencia que relaciona la estructura química de las sustancias con sus propiedades físicas. Estudia las propiedades como la presión de vapor, la tensión superficial, la viscosidad, el

CuánticaCuántica

OrgánicaOrgánica

BioquímicaBioquímica AnalíticaAnalítica

InorgánicaInorgánica

AmbientalAmbientalFisicoquímicaFisicoquímica

QUIMICAQUIMICA

5

índice de refracción y la densidad, así como al estudio de los llamados aspectos clásicos del comportamiento de los sistemas químicos, como son las propiedades térmicas, el equilibrio, la velocidad de reacción, los mecanismos de las reacciones y el fenómeno de ionización.

Cuántica.- es la aplicación de la mecánica cuántica a problemas de química. Una aplicación de la química cuántica es el estudio del comportamiento de átomos y moléculas, en cuanto a sus propiedades ópticas, eléctricas, magnéticas y mecánicas, y también su reactividad química, sus propiedades red-ox, redox... pero también se estudian materiales, tanto sólidos extendidos como superficies.

6

• Orgánica.- rama de la química en la que se estudian el carbono, sus compuestos y reacciones. Los químicos orgánicos determinan la estructura de las moléculas orgánicas, estudian sus reacciones y desarrollan procedimientos para sintetizar compuestos orgánicos.

• Bioquímica.- estudio de las sustancias presentes en los organismos vivos y de las reacciones químicas en las que se basan los procesos vitales. Esta ciencia es una rama de la Química y de la Biología. El prefijo bio- procede de bios, término griego que significa ‘vida’. Su objetivo principal es el conocimiento de la

estructura y comportamiento de las moléculas biológicas, que son compuestos de carbono que forman las diversas partes de la célula y llevan a cabo las reacciones químicas que le permiten crecer, alimentarse, reproducirse y usar y almacenar energía.

• Analítica.- Se subdivide en dos áreas principales, el análisis cualitativo y el cuantitativo. El primero identifica los componentes desconocidos existentes en una sustancia, y el segundo indica las cantidades relativas de dichos componentes.

• Inorgánica.- campo de la química que estudia las reacciones y propiedades de los elementos químicos y sus compuestos, excepto el carbono y sus compuestos, que se estudian en la química orgánica. Históricamente la química inorgánica empezó con el estudio de los minerales y la búsqueda de formas de extracción de los metales a partir de los yacimientos.

• Ambiental.- Ciencia que estudia los procesos químicos que ocurren en el medio ambiente, así como los efectos que sobre éste tienen las sustancias involucradas en ellos.

Clasificación De La Materia:

• Materia.- Todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa.• Solución.-Formada por uno o varios solutos y disolventes.• Molécula.- Combinación química de dos o mas átomos.• Átomo.- Unidad fundamental de la materia que conserva las

propiedades químicas del elemento del cual proviene.

* Excepto hidrógeno y helio

Algunos elementos metálicos

MATERIA

MateriaHeterogénea

Materia Homogénea

Mezcla Heterogénea

Sustancia puraMezcla

homogénea

Compuesto Solución

Elemento

Molécula

Átomo

Algunos elementos no metálicos

LOCALIZACIÓN EN LA TABLA PERIÓDICA

Elementos y compuestosLas sustancias pueden ser

elementos o compuestos. Un elemento es una sustancia que no se puede separar en sustancias más simples por medios químicos. Hasta la fecha se han identificado 115 elementos, de los cuales 83 se encuentran en forma natural en la Tierra. Los demás se han obtenido por medios científicos a través de procesos nucleares.

Por conveniencia, los químicos representan a los elementos mediante símbolos de una o dos letras. La primera letra siempre es mayúscula, pero la siguiente siempre es minúscula. Por ejemplo, Co es el símbolo del elemento cobalto, mientras que CO es la formula de la molécula de monóxido de carbono. Los símbolos de algunos elementos derivan de sus nombres en latín, por ejemplo, Au de aurum (oro), Fe de ferrum (hierro) y Na de natrium (sodio), pero la mayoría derivan de su nombre en inglés.

Los átomos de la mayoría de los elementos pueden interactuar con otros para formar compuestos. Por ejemplo, el agua se forma por la combustión del hidrogeno gaseoso en presencia de oxigeno gaseoso. En consecuencia, el agua es un compuesto, una sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones definidas. A diferencia de las mezclas, los compuestos solo pueden separarse en sus compuestos puros por medios químicos.

Sustancias y mezclas

Una sustancia es una forma de materia que tiene una composición definida (constante) y propiedades características. Algunos ejemplos son el agua, el amoniaco, el azúcar (sacarosa), el oro y el oxigeno. Las sustancias difieren entre sí en su composición y pueden identificarse por su apariencia, olor, sabor y otras propiedades.

Una mezcla es una combinación de dos o mas sustancias en la cual las sustancias conservan sus propiedades características. Algunos ejemplos familiares son el aire, las bebidas gaseosas, la leche, el cemento. Las mezclas no tienen, por lo tanto, las muestras de aire recolectoras de varias ciudades probablemente tendrán una composición distinta debido a sus diferencias en altitud y contaminación, entre otros factores.

Las mezclas pueden ser homogéneas y heterogéneas. Cuando una cuchara de azúcar se disuelve en agua, obtenemos una mezcla homogénea, es decir, la composición de la mezcla es la misma en toda la disolución. Sin embargo, si se juntan arena y virutas de hierro permanecerán como tales. Este tipo de mezcla se conoce como mezcla heterogénea debido a que su composición no es uniforme.

Cualquier mezcla, ya sea homogénea o heterogénea, se puede formar y volver a separar en sus compuestos puros por medios físicos, sin cambiar la identidad de dichos componentes.LAS PROPIEDADES INTESIVASLa cual no depende de cuanta materia si considere dentro de estas propiedades. Como la masa de un objeto dividida entre el volumen y la temperatura.

MATERIA

HETEROGENEA

HOMOGENEA

MEZCLA

HETEROGENEA

SOLUCIONES

SUSTANCUIAS

MEZCLA

COMPUESTOS

ELEMENTOS

MATERIA HETEROGENEA:Es considerada cuando se puede detectar fácilmente y simple vista. Por medio de la ayuda de una lupa o un microscopio. (Como Ej. La madera y el grafito, lima de hierro y aserrín, arena y hierro).

MATERIA HOMOGENEA: Es considerada cuando no se puede distinguir en ellas las partes que la forman (agua y la sal, acero, aluminio, cobre, cal agua y azúcar.)

SUSTANCIAS: Se considera que es una forma de la materia la cual contiene una composición definida con propiedades y características. (Agua, fierro, la plata, cal, amoniaco, azúcar, oro, etc.) Dichas substancias difieren entre si en su composición y pueden identificarse por su apariencia como son: olor, sabor y otras propiedades etc.

MEZCLA: Es considera como una combinación de dos o mas substancias conservan sus propiedades y características, Ej. Las bebidas gaseosas la leche y el cemento etc.

ELEMENTO: Es considerado como una sustancia la cual no se puede separar tan fácilmente por medio de químicos.

COMPUESTO: Es considerado como una sustancia formada por átomos de dos o mas elementos unidos químicamente en proporciones definidas.

H, He, Ba, Ca, Mg, Mn, Na, K, Li. ELEMENTOSH2SO4, HCL, H2Bo4 NaO, NaCL, NaOH COMPUESTOS

SOLUCION: Es considerada como una mezcla homogénea la cual puede contener composición variable.

DISOLVENTE: E s la parte que existe en mayor proporción y el soluto se encuentra en mayor proporción. Las soluciones pueden ser sólidas o gaseosas.

Propiedades Generales De La Materia

La materia presenta diversas características que pueden ser comunes a toda ella (masa, inercia, peso y volumen), denominadas propiedades generales. También presenta otras manifestaciones con características propias, es decir, propiedades específicas como forma, color, brillo, tamaño, olor, sabor, densidad.

• Masa: Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.• Peso: es el efecto de la fuerza de gravedad sobre la masa de un

cuerpo.• Volumen: es el espacio que ocupa la materia.

• Inercia: es la propiedad que tienen los cuerpos de mantener su estado en reposo o movimiento, a menos que un agente externo lo modifique.

Propiedades Específicas De La MateriaEstas propiedades pueden ser identificadas de dos maneras: mediante los sentidos, tales como su color, brillo, etc., y mediante la experimentación:

• Densidad: Es la relación entre la cantidad de masa que tiene un cuerpo y el volumen que ocupa.

• Densidad relativa: Es la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad de otra, considerada como patrón.

Propiedades Físicas Y Químicas De La MateriaLas sustancias se caracterizan por sus propiedades y por su

composición. El color, punto de fusión y punto de ebullición son propiedades físicas. Una propiedad física se puede medir y observar sin que cambie la composición o identidad de la sustancia. Por ejemplo, es posible determinar el punto de fusión del hielo calentando un trozo de él y registrando la temperatura a la cual se transforma en agua. El agua difiere del hielo solo en apariencia, no en su composición, por lo que este cambio es físico; es posible congelar el agua para recuperar el hielo original. Por tanto, el punto de fusión de una sustancia es una propiedad física. De igual manera, cuando se dice que el helio gaseoso es mas ligero que el aire, se hace referencia a una propiedad física.

Por otro lado, el enunciado “el hidrogeno gaseoso se quema en presencia de oxigeno gaseoso para formar agua” describe una propiedad química del hidrogeno, ya que para observar esta propiedad se debe efectuar un cambio químico, en este caso la combustión. Después del cambio, los gases originales, hidrogeno y oxigeno, habrán desaparecido y quedara una sustancia química distinta, el agua. No es posible recuperar el hidrogeno del agua por medio de un cambio físico como la ebullición o la congelación.

Todas las propiedades de la materia que se pueden medir, pertenecen a una de dos categorías: propiedades extensivas y propiedades intensivas. El valor medido de una propiedad extensiva depende de la cantidad de materia considerada. La masa, que es la cantidad de materia en una cierta muestra de una sustancia, es una propiedad extensiva. Más materia significa más masa. Los valores de una misma propiedad extensiva se pueden sumar. Por ejemplo, dos monedas de cobre tendrán la masa resultante de la suma de las masas individuales de cada moneda, así como la longitud de dos canchas de tenis es la suma de la longitud de cada una de ellas. El volumen,

definido como longitud elevada al cubo, es otra propiedad extensiva. El valor de una cantidad extensiva depende de la cantidad de materia.

El valor medido de una propiedad intensiva no depende de cuanta materia se considere. La densidad, definida como la masa de un objeto dividida entre su volumen, es una propiedad intensiva.

Mezclas

Una mezcla es un conjunto de partículas de diferentes sustancias caracterizada porque ninguno de sus componentes reacciona químicamente para formar una nueva sustancia.

Los componentes individuales en una “mezcla heterogénea” están físicamente separados y pueden observarse como tales. Estos componentes se pueden recuperar por procedimientos físicos, como la filtración, la decantación o la separación magnética.

Las mezclas heterogéneas se pueden agrupar en: emulsiones, suspensiones y coloides.

Emulsiones: Conformada por 2 fases líquidas inmiscibles. Ejemplo: agua y aceite, leche, mayonesa.

Suspensiones: Conformada por una fase sólida insoluble en la fase dispersante líquida, por lo cual tiene un aspecto opaco. Las partículas dispersas son relativamente grandes. Ejemplo: Arcilla, tinta china (negro de humo y agua), pinturas al agua, cemento.

Coloides o soles: Es un sistema heterogéneo en donde el sistema disperso puede ser observado a través de un ultramicroscopio.

En una “mezcla homogénea” o disolución el aspecto y la composición son uniformes en todas las partes de la misma. El componente que está en mayor proporción y que generalmente es líquido se denomina disolvente, y el que está en menor proporción soluto. Las disoluciones pueden ser sólidas y gaseosas, pero la mayoría de ellas son líquidas. Para separar los componentes de una disolución se utilizan técnicas como la cromatografía, la destilación o la cristalización fraccionada.

Métodos De Separación De MezclasIndependiente del tipo de mezcla, los componentes de la misma,

pueden ser separados con cierta facilidad a través de las técnicas de laboratorio, sin que cambien las propiedades físicas y químicas que estos tienen. A continuación describiremos las técnicas más usadas por los químicos:

SEPARACIÓN DE MEZCLAS.

Soluciones gaseosas:

Gas en gas (aire) Líquido en gas (niebla) Sólido en gas ( humo)

Soluciones líquidas:

Gas en líquido (refresco) Líquido en líquido (alcohol en agua) Sólido en líquido (sal en agua)

Soluciones sólidas:

Gas en sólido (hidrógeno en platino) Líquido en sólido (amalgama en plata Sólido en sólido (acero)

CARACTERÍSTICAS DE UNA MEZCLA

° Las partes no pierden sus propiedades originales.° Durante su formación no hay manifestaciones de energía.° La proporción de los componentes es variable.° Sus componentes se pueden separar por medios físicos.

FILTRACIÓN: Se utiliza para separar un sólido insoluble (de grano relativamente fino) de un líquido. Se basa en el empleo de material poroso que retiene las partículas sólidas y deja pasar las líquidas, estas partículas estaban en suspensión. Generalmente el material poroso se acomoda en un embudo para facilitar la separación.

DECANTACIÓN. Este método se utiliza para separar un sólido de grano grueso e insoluble, de un líquido. Se reposa durante cierto tiempo una mezcla de componentes sólidas y líquidas, para que la acción de la gravedad los separe.

CENTRIFUGACIÓN: Proceso mediante el cual se somete una mezcla de líquidos, de sólidos, o de ambos, a un movimiento giratorio rápido que separa a los compuestos por diferencia de densidades. En ocasiones la sedimentación del sólido es muy lenta y se acelera y gira a gran velocidad, el sólido o el componente más denso se deposita en el fondo. Se utiliza para separar un sólido (insoluble de grano muy fino y de difícil sedimentación) de un líquido.

Hay otros procedimientos en los que se aprovecha el diferente punto de ebullición de los componentes.

EVAPORACIÓN: Aprovechan diferente punto de ebullición para separar a un sólido de un líquido y recuperar el sólido.

SUBLIMACIÓN: Método utilizado para separar sólidos, en el cual se aprovecha que alguno de ellos es sublimable, y pasa del estado sólido al gaseoso por incremento de la temperatura. Separa el yodo de otros componentes líquidos.

DESTILACIÓN: Permite separar mezclas de líquidos miscibles, aprovechando sus diferentes puntos de ebullición. Este procedimiento consta de dos procesos fundamentales:

a) Evaporación (pasa de líquido a vapor)b) Condensación (pasa de vapor a líquido).

Mediante este procedimiento se puede separar un líquido de un sólido, evaporando el líquido y condensándolo en un aparato especial llamado refrigerante.

También se puede separar un líquido de otro (agua y acetona) aprovechando sus diferentes puntos de ebullición. Así se obtiene el agua destilada.

• Destilación.- Es el procedimiento más utilizado para la separación y purificación de líquidos, y es el que se utiliza siempre que se pretende separar un líquido de sus impurezas no volátiles.

La destilación, como proceso, consta de dos fases: en la primera, el líquido pasa a vapor y en la segunda el vapor se condensa, pasando de nuevo a líquido en un matraz distinto al de destilación.

• Evaporación. - Consiste en calentar la mezcla hasta el punto de ebullición de uno de los componentes, y dejarlo hervir hasta que se evapore totalmente. Este método se emplea si no tenemos interés en utilizar el componente evaporado. Los otros componentes quedan en el envase.

Un ejemplo de esto se encuentra en las Salinas. Allí se llenan enormes embalses con agua de mar, y los dejan por meses, hasta que se evapora el agua, quedando así un material sólido que contiene numerosas sales tales como cloruro de sólido, de potasio, etc…

• Centrifugación.- Es un procedimiento que se utiliza cuando se quiere acelerar la sedimentación. Se coloca la mezcla dentro de una centrifuga, la cual tiene un movimiento de rotación constante y rápido, lográndose que las partículas de mayor densidad, se vayan al fondo y las más livianas queden en la parte superior.

CENTRIFUGADORAUn ejemplo lo observamos en las lavadoras automáticas o

semiautomáticas. Hay una sección del ciclo que se refiere a secado en el cual el tambor de la lavadora gira a cierta velocidad, de manera que las partículas de agua adheridas a la ropa durante su lavado, salen expedidas por los orificios del tambor.

• Imantación.- Se fundamenta en la propiedad de algunos materiales de ser atraídos por un imán. El campo magnético del imán genera una fuente atractora, que si es suficientemente grande, logra que los materiales se acercan a él. Para poder usar este método es necesario que uno de los componentes sea atraído y el resto no.

ATRACCIÓN CON UN IMÁN

Se trata de una operación que está destinada a la separación de un componente metálico (sólido) con otro no metálico (sólido).

Estados De La Materia

• Cromatografía de Gases.- La cromatografía es una técnica cuya base se encuentra en diferentes grados de absorción, que a nivel superficial, se pueden dar entre diferentes especies químicas. 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.

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.

• 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.

• Decantación.- Consiste en separar materiales de distinta densidad. Su fundamento es que el material más denso

• Tamizado.- Consiste en separar partículas sólidas de acuerdo a su tamaño. Prácticamente es utilizar coladores de diferentes tamaños en los orificios, colocados en forma consecutiva, en orden decreciente, de acuerdo al tamaño de los orificios. Es decir, los de orificios más grandes se encuentran en la parte superior y los más pequeños en la inferior. Los coladores reciben el nombre de tamiz y están elaborados en telas metálicas.

• Filtración.- Se fundamenta en que alguno de los componentes de la mezcla no es soluble en el otro, se encuentra uno sólido y otro líquido. Se hace pasar la mezcla a través de una placa porosa o un papel de filtro, el sólido se quedará en la superficie y el otro componente pasará.

Se pueden separar sólidos de partículas sumamente pequeñas, utilizando papeles con el tamaño de los poros adecuados.

FILTRACIÓN

Se trata de una operación que permite separar mezclas heterogéneas (sólido-líquido) mediante filtros. Tal y como se puede observar en la imagen el papel retiene la parte sólida y la separa de la líquida que se precipita en interior del recipiente. Puede realizarse de dos formas distintas: por presión atmosférica o al vacío.

DECANTACIÓN

Se trata de una operación, basada en la diferencia de densidades, que se utiliza cuando la distinción de los componentes de la mezcla son muy evidentes. Normalmente se utiliza para mezclas de dos líquidos no miscibles o de sólidos en líquidos.

SEDIMENTACIÓN

Se trata de una operación, también basada en la diferencia de densidades de los componentes de la mezcla, que permite separar mezclas heterogéneas (sólido-líquido) mediante precipitación.

.

CENTRIFUGACIÓN

Se trata de una operación que, atada a la decantación, está destinada a la separación de componentes de mezclas heterogéneas y homogéneas.






Estados De La Materia

En física clásica, las tres formas que puede tomar la materia: sólido, líquido o gas. El plasma, un conjunto de partículas gaseosas eléctricamente cargadas, con cantidades aproximadamente iguales de iones positivos y negativos, se considera a veces un cuarto estado de la materia (véase Ion; Ionización). Los sólidos se caracterizan por su resistencia a cualquier cambio de forma, resistencia que se debe a la fuerte atracción entre las moléculas que los constituyen. En estado líquido, la materia cede a las fuerzas tendentes a cambiar su forma porque sus moléculas pueden moverse libremente unas respecto de otras. Los líquidos, sin embargo, presentan una atracción molecular suficiente para resistirse a las fuerzas que tienden a cambiar su volumen. Los gases, en los que las moléculas están muy dispersas y se mueven libremente, no ofrecen ninguna resistencia a los cambios de forma y muy poca a los cambios de volumen. Como resultado, un gas no confinado tiende a difundirse indefinidamente, aumentando su volumen y disminuyendo su densidad.

La mayoría de las sustancias son sólidas a temperaturas bajas, líquidas a temperaturas medias y gaseosas a temperaturas altas, pero los estados no siempre están claramente diferenciados. La temperatura en la que una sustancia pasa del estado sólido al líquido se denomina punto de fusión, y la temperatura a la que pasa del estado líquido al gaseoso punto de ebullición. El rango de temperaturas de los puntos de fusión y ebullición es muy amplio. El helio permanece en estado gaseoso por encima de -269 ºC y el wolframio, hasta aproximadamente 3.370 ºC, es un sólido.

Orden en la materiaLa materia está compuesta por átomos, o grupos de átomos denominados moléculas.

La disposición de las partículas en un material depende del estado físico de la sustancia. En un sólido, las partículas forman una estructura compacta que se resiste a fluir. Las partículas de un líquido tienen más energía que las de un sólido. Pueden fluir,

pero siguen estando cerca unas de otras. Las partículas de un gas son las que más energía tienen. Se mueven a gran velocidad y están separadas entre sí por distancias

relativamente grandes.

2.2.1 Estados de agregación de al materia.

Todo lo que nos rodea es materia, la cual se encuentra en diferentes estados de agregación o forma física, éstas dependen de las fuerzas de atracción y repulsión entre sus moléculas.Molécula: es la parte más pequeña en la que puede ser dividida una sustancia, sin que forme una nueva.

*Estado sólido.Características de los cuerpos en estado sólido:

• Sus partículas están muy próximas unas de otras, es decir sus espacios intermoleculares son muy pequeños.

• La fuerza de cohesión entre sus moléculas es muy alta.• Tiene un volumen y una forma definidos.• Son más densos que los líquidos. • Sus átomos o moléculas están ordenados en formas geométricas.• La fuerza de repulsión entre sus partículas es muy baja.

• Sus partículas solo vibran.• No fluyen.

*Estado liquido.

Características de los cuerpos en estado líquido:

• Poseen una membrana tensa en su superficie, esta característica es denominada tensión superficial.

• Tienen volumen constante.• Son incomprensibles si no varía la temperatura y a presión moderada.• Los átomos o moléculas que constituyen a los cuerpos líquidos tienen fuerza

de cohesión menor que la de los sólidos, por ello adoptan la forma del recipiente que los contiene.

• Sus moléculas se pueden desplazar o fluir progresivamente de un lugar a otro, son escurridizos.

• No tienen forma fija.• Cuando dos o más líquidos son solubles entre sí, se presenta l fenómeno de

difusión.

*Estado gaseoso.

Características de los cuerpos en estado gaseoso:

• Sus moléculas están muy separadas unas de otras y se mueven a gran velocidad.

• Se expanden rápidamente.• Son comprensibles.• Al moverse sus moléculas generan gran cantidad de colisiones, aumentando

así su energía cinética y con ello la fuerza de repulsión.• La temperatura y la presión cambian su volumen.• No tienen forma ni volumen definido.• Se mezcla y se difunde una en otro.

MEDICIONES

LONGITUD: Cintas métricas, metro.VOLUMEN: Pipetas vuretras probetasPESO Y MASA: Balanzas genitarias y analíticas

SISTEMAS ABREVIADOS DE NUMEROS.NUMEROS GRANDES Y DECIMALES PEQUEÑOS:

10 = 10X10X10 =1000

SIMBOLOS DE USO GENERAL103 KILO K106 MEGA M10-3 MILI M10-6 MICRO U10-9 NANO n10-12 PICO P

MULTIPLICACION Y DIVISION DE LOS NUMEROS GRANDES Y PEQUEÑOS:1. Cuando un número de la potencia se traslada del numerador al denominador o

viceversa el signo del exponente se cambia.2. Cuando se multiplican las potencias de dos números se sumas sus exponentes.3. Cuando la potencia de un número se divide por otras se restan sus exponentes.

MEDICIONES Y EL SISTEMA METRICO

10 = 101

1000 = 102

1000 = 103

10.000= 104

100.000= 105

000.000 = 106

10 = 100

0.1 = 10-1

0.01 = 10-2

0.001 = 10-3

0.0001 = 10-4

0.00001 = 10-5

001.01000

1

10

110

33 ===−

EL CUAL SE BASA ALAS SIGUIENTES CONSIDERACIONES:1. Se necesita varios instrumentos para aplicar y cuantificar nuestra perfección

sensorial.2. una bandeja de cuantificar estos datos es que otras personas pueden obtener los

mismos resultados evitando así los argumentos basados en opiniones.3. Las medidas dependen de una unidad estándar el cual sirve como punto de

referencia.De acuerdo con el convenio internacional logrado en 1960 ciertas unidades métricas básicas y derivadas deben ser preferidas en el uso científico.A dichas unidades se les considera como unidades del sistema internacional (S.I) y están constituidas por 7 unidades básicas que son:

MasaLongitudTiempoCorriente eléctricaTemperaturaIntensidad luminosaCantidad de sustancia

KilogramoMetro

SegundoAmpere

Kelvin candelaMol

KgM

SegA

oaf o oCm

Las unidades derivadas están unidas básicamente y se consideran las siguientes:

VolumenDensidadVelocidadFuerzaEnergía

M3

Kg./m2 o Kgm-3

m/seg o m seg-1

Newton = N Kg:m/seg2 Joule J= Kgm2/seg2

MEDICIONES



10 = 10X10X10 =1000

LONGITUD MASA TEMPERATURA TIEMPO

1m = 100 cm1m = 1000 mm1mm = 100 micras1milla = 1.609 Km.1m = 39.37 1n1m = 1010 A0

1000m = 1 Km.1in = 2.54 cm., Kg.

1kg = 100o gr1kg = 2.205 lb1gr = 1000 mg1lb = 453.6 gr.1onza = 28.35 gr.1lb = 16 oz.1ton metrica = 1000 kg1ton metrica = 220s1 gr = 15.43 gr

F = 1.8 C 1 hr = 60 min1 hr=3600 seg1 dia = 24 hrs.

10 = 101

1000 = 102

1000 = 103

10.000= 104

100.000= 105

000.000 = 106

10 = 100

0.1 = 10-1

0.01 = 10-2

0.001 = 10-3

0.0001 = 10-4

0.00001 = 10-5

001.01000

1

10

110

33 ===−


Mediciones

Las mediciones que hacen los químicos se utilizan a menudo en cálculos para obtener otras cantidades relacionadas. Existen diferentes instrumentos que permiten medir las propiedades de una sustancia: con cinta métrica se miden longitudes, mientras que con la bureta, la pipeta, la probeta graduada y el matraz volumétrico se miden volúmenes; con la balanza se mide la masa, y con el termómetro la temperatura. Estos instrumentos permiten hacer mediciones de propiedades microscópicas, es decir que pueden ser determinadas directamente. Las propiedades microscópicas, a escala atomica o molecular.

El Sistema Métrico

En el siglo 18, había docenas de diferentes unidades de medida comúnmente usadas a través del mundo. La longitud, por ejemplo, podía ser medida en pies, pulgadas, millas, palmos, codos, manos, varas, cadenas, leguas, y otros. La falta de una norma común standard provocaba mucha confusión y significativas ineficiencias en el comercio entre los países. Al final del siglo, el gobierno francés buscó aliviar este problema al inventar un sistema de medida que pudiese ser usado en todo el mundo. En 1790, la Asamblea Nacional Francesa encargó a la Academia de Ciencia diseñar un simple sistema de unidades decimal simple. El sistema que inventaron es conocido como el sistema métrico. En 1960 el sistema métrico fue oficialmente denominado Système International d'Unités (o abreviado SI). Hoy es usado en casi todos los países excepto los Estados Unidos y es casi siempre usado en las medidas científicas.

La simpleza del sistema métrico deriva del hecho que sólo hay una unidad de medida (o unidad básica) para cada tipo de cantidad medida (longitud, peso, etc.). Las tres unidades básicas más comunes en el sistema métrico son el metro, el gramo, y el litro. El metro es una unidad de longitud igual a 3.28 pies, el gramo es una unidad de masa (o peso) igual a aproximadamente 0.0022 libras (más o menos el peso de un sujetapapeles), y el litro es una unidad de volumen igual a 1.05 cuartos de galón. Así que la longitud, por ejemplo, siempre es medida en metros en el sistema métrico, no importa si usted mide la longitud de su dedo o la longitud del río Nilo, siempre usa el metro.

Para simplificar las cosas, objetos muy grandes o pequeños son expresados como múltiplos de 10 de la unidad básica. Por ejemplo, en vez de decir que el río Nilo tiene 6,650,000 metros de largo, podemos decir que tiene 6,650 miles de metros de largo. Esto se haría al añadir el prefijo 'kilo' (que significa 1000) a la unidad básica 'metro' lo cual nos da 6,650 kilómetros para la longitud del río Nilo. Esto es mucho más simple que el sistema de medición americano en el cual tenemos que recordar, pulgadas, pies, millas, y otras unidades de medición. Los prefijos métricos pueden ser usados con cualquier unidad básica. Por ejemplo, mientras un kilómetro son 1,000 metros, un kilogramo son 1,000 gramos y un kilolitro son 1,000 litros. Aquí están seis prefijos comúnmente usados en el sistema métrico.

Las subunidades son usadas cuando se miden cosas muy grandes o muy pequeñas. No tendría sentido medir su peso en gramos por la misma razón que no lo mediría en onzas ya que la unidad es muy pequeña. Usted expresaría su peso en kilogramos (cada kilogramo es igual a 1,000 gramos o alrededor de 2.2 libras).

El sistema métrico es llamado decimal porque se basa sobre múltiplos de 10. Cualquier medida dada en una unidad métrica (por ejemplo, el kilogramo) puede ser convertida a otra unidad métrica (por ejemplo, el gramo) simplemente moviendo el lugar decimal.

La Notación Científica

En la ciencia, es común trabajar con números muy grandes y muy pequeños. Por ejemplo, el diámetro de una glóbulo rojo es 0.0065 cm, la distancia de la tierra al sol es 150,000,000 km, y el número de moléculas en 1 g de agua es 33,400,000,000,000,000,000,000. Es engorroso trabajar con números tan largos, así que medidas como estas son generalmente escritas usando la abreviación llamada la notación científica.

Cada cero en los números de arriba representan un múltiplo de 10. Por ejemplo, el número 100 representa 2 múltiplos de 10 (10.x 10 = 100). En la notación científica, 100 puede ser escrito como 1 por 2 múltiplos de 10:

CONCLUCION

La química ha tenido gran influencia en la vida humana. Desde la

antigüedad hasta estos momentos hemos podido modificar y utilizar

nuestros recursos gracias a las aportaciones de la química dentro de sus

diferentes ramas y con el apoyo de sus ciencias auxiliares. Estudiar a la

química no es simplemente tener que aprender conceptos básicos sino

aprender de verdad para poder llevar a cabo esos conocimientos a

nuestra vida diaria, ya que en cualquier lado, y en cualquier momento

la química esta presente. Sin embargo, a pesar de los beneficios de este

progreso, también se han acarreado los riesgos correspondientes, los

peligros más evidentes proceden de los materiales radiactivos, por su

potencial para producir cáncer en los individuos expuestos y

mutaciones en sus hijos. Es por eso que el estudio de la química se debe

llevar con gran responsabilidad.

SEPARACIÓN DE MEZCLAS.

Soluciones gaseosas:

Gas en gas (aire) Líquido en gas (niebla) Sólido en gas ( humo)

Soluciones líquidas:

Gas en líquido (refresco) Líquido en líquido (alcohol en agua) Sólido en líquido (sal en agua)

Soluciones sólidas:

Gas en sólido (hidrógeno en platino) Líquido en sólido (amalgama en plata

Sólido en sólido (acero)

CARACTERÍSTICAS DE UNA MEZCLA

° Las partes no pierden sus propiedades originales.° Durante su formación no hay manifestaciones de energía.° La proporción de los componentes es variable.° Sus componentes se pueden separar por medios físicos.

FILTRACIÓN: Se utiliza para separar un sólido insoluble (de grano relativamente fino) de un líquido. Se basa en el empleo de material poroso que retiene las partículas sólidas y deja pasar las líquidas, estas partículas estaban en suspensión. Generalmente el material poroso se acomoda en un embudo para facilitar la separación.

FILTRACIÓN: En la filtración, se hace pasar la mezcla por filtros de distintos tamaños, en los que quedan retenidas las partículas de mayor tamaño que los poros del filtro. Es un método sencillo y barato; sólo es útil en algunas situaciones.

Es uno de los métodos más simples de separación física, que no altera las propiedades de las sustancias que intervienen.

DECANTACIÓN. Este método se utiliza para separar un sólido de grano grueso e insoluble, de un líquido. Se reposa durante cierto tiempo una mezcla de componentes sólidas y líquidas, para que la acción de la gravedad los separe.

CENTRIFUGACIÓN: Proceso mediante el cual se somete una mezcla de líquidos, de sólidos, o de ambos, a un movimiento giratorio rápido que separa a los compuestos por diferencia de densidades. En ocasiones la sedimentación del sólido es muy lenta y se acelera y gira a gran velocidad, el sólido o el componente más denso se deposita en el fondo. Se utiliza para separar un sólido (insoluble de grano muy fino y de difícil sedimentación) de un líquido.




DESTILACIÓN: Permite separar mezclas de líquidos miscibles, aprovechando sus diferentes puntos de ebullición. Este procedimiento consta de dos procesos fundamentales:

c) Evaporación (pasa de líquido a vapor)d) Condensación (pasa de vapor a líquido).

Mediante este procedimiento se puede separar un líquido de un sólido, evaporando el líquido y condensándolo en un aparato especial llamado refrigerante.

También se puede separar un líquido de otro (agua y acetona) aprovechando sus diferentes puntos de ebullición. Así se obtiene el agua destilada.

BIBLIOGRAFIAS

QUIMICA. Séptima edición. Raymond Chang. Editorial Mc Graw

Hill

QUIMICA. Zárraga, Velásquez, Rojero, Castells. Editorial Mc Graw

Hill

FISICA Y QUIMICA. Enciclopedia didáctica. Editorial Océano

http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?

mid=47&l=s

Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005 © 1993-2004 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

• IMÁGENES:

http://www.google.com.mx

Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005 © 1993-2004 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

http://www.google.com.mx/

http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=47&l=s

http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=47&l=s

MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS:

DECANTACIÓN:Se utiliza para separar un sólido de grano grueso e insoluble de un líquido. Consiste en verter un liquido después de que ha sedimentado el solido .Este método se emplea para separar dos líquidos no miscibles, utilizando un embudo se separación.FILTRACIÓN: En la filtración, se hace pasar la mezcla por filtros de distintos tamaños, en los que quedan retenidas las partículas de mayor tamaño que los poros del filtro. Es un método sencillo y barato; sólo es útil en algunas situaciones.

Es uno de los métodos más simples de separación física, que no altera las propiedades de las sustancias que intervienen.

DESTILACIÓN:La destilación y la destilación fraccionada es el método utilizado cuando se quieren separar dos líquidos y uno de ellos es más volátil que el otro. Es también útil cuando ambos líquidos tengan temperaturas de ebullición parecidas. Cuando calentamos la mezcla el vapor que aparece está compuesto en mayor porcentaje por el líquido más volátil. Se recoge el vapor y

se enfría, obteniéndose un líquido de concentración distinta al original. La mezcla ha cambiado también de composición y por tanto también de punto de ebullición.

La destilación fraccionada se utiliza cuando combinamos distintas destilaciones, y con esto puede conseguirse que sólo quede líquido menos volátil y evaporar completamente (y volver a condensar) el más volátil.

CROMATOGRAFÍA:La cromatografía se utiliza con los fluidos, que pueden ser gases o líquidos, se empuja a circular la mezcla por un sólido o un líquido que permanece estacionario (fase estacionaria). Los distintos componentes de la mezcla circulan a velocidades diferentes por la fase estacionaria, y por lo tanto unos componentes están más tiempo retenidos en ella que otros, emergiendo después.

La fase estacionaria puede ser típicamente un sólido poroso como la celulosa, o como el gel. Las moléculas de menor tamaño pueden cruzar todos los poros e invierten más tiempo en el recorrido mientras que las moléculas mayores de la mezcla no " pierden tiempo" en los poros, emergiendo más rápidamente.

http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://enfenix.webcindario.com/proyectos/quimica/destila.gif&imgrefurl=http://enfenix.webcindario.com/proyectos/quimica/destila.phtml&h=144&w=198&sz=4&hl=es&start=11&tbnid=prHrNa8f08AyWM:&tbnh=76&tbnw=104&prev=/images%3Fq%3Ddestilacion%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3D%26sa%3DN

http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.ub.es/biocel/wbc/images/inmunocitoquimica-s3/cromatografia1.jpg&imgrefurl=http://www.ub.es/biocel/wbc/tecnicas/cromatografia.htm&h=375&w=500&sz=29&hl=es&start=1&tbnid=ArNaQKHvesuA1M:&tbnh=98&tbnw=130&prev=/images%3Fq%3DCROMATOGRAFIA%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3D

CRISTALIZACIÓN:Este método se utiliza para separar una mezcla de sólidos que sean solubles en el mismo disolvente pero con curvas de solubilidad diferentes. Una vez que la mezcla esté disuelta, puede calentarse para evaporar parte de disolvente y así concentrar la disolución. Para el compuesto menos soluble la disolución llegará a la saturación debido a la eliminación de parte del disolvente y precipitará. Todo esto puede irse procediendo sucesivamente e ir disolviendo de nuevo los distintos precipitados (esto recibiría el nombre de cristalización fraccionada) obtenidos para irlos purificando hasta conseguir separar totalmente los dos sólidos.

Cada nueva cristalización tiene un rendimiento menor, pero con este método puede alcanzarse el grado de pureza que se desee. Normalmente, cuando se quieren separar impurezas de un material, como su concentración es baja la única sustancia que llega a saturación es la deseada y el precipitado es prácticamente puro.

La cristalización es el proceso inverso de la disolución.

CENTRIFUGACIÓN:

Se habla de centrifugación cuando tenemos partículas de distinto tamaño en un medio acuoso, éstas sedimentan hacia el fondo a una velocidad que depende de su peso. Este efecto podría utilizarse para separar componentes de distinto peso si no fuera porque las velocidades de sedimentación son pequeñísimas, por lo que el sistema no es útil.

Así, pues lo que se hace es aumentar dichas velocidades de sedimentación haciendo girar muy rápidamente la mezcla. En este caso, la fuerza centrípeta hace el papel de la gravedad (peso) y puede ser mucho mayor que éste haciendo girar muy rápido la mezcla: este es el principio de la centrifugación y de la ultra centrifugación. Se coloca la mezcla en un aparato que la haga girar a velocidad angular constante muy elevada. Una vez está girando, la mezcla experimenta una aceleración centrípeta que puede llegar a ser, en ultracentrifugadoras de laboratorio, unas 500000 veces la aceleración de la gravedad. Esta fuerza empuja a sedimentar, a distinta velocidad, a las partículas de distinta masa de la mezcla, creándose distintos estratos con las partículas de cada clase. Este método es muy utilizado en biología y medicina.

También vimos un poco de teoria atómica por lo cual me dispongo a hacer un breve resumen y paráfrasis de lo analizado sobre le tema.

INTRODUCCION GENERL DE QUIMICAQUIMICA

Es considerada como la ciencia la cual estudia la materia, su estructura intima, sus cambios, sus relaciones con la energía, y las leyes que la rigen y los cambios y transformaciones que sufren.

METODO CIENTIFICO: La cual esta relacionada con las ciencias sociales, utilizando variables relacionando con el mismo considerando como un enfoque sistemático para la investigación.

Los datos obtenidos en una investigación pueden considerarse como cuantitativos, es decir observaciones generales acerca del sistema y como cuantitativos los cuales consisten en números al hacerse diversas mediciones del sistema.Una ves que dichos experimentos se han completado y se cuentan con datos suficientes para la cual se utiliza lo que conocemos como método científico lo cual es considerado como la interpretación lo que significa que los científicos intentan explicar el fenómeno observado.

El investigador formula una hipótesis, es decir una explicación tentativa para una serie de observaciones. Una vez que se haya reunido una cantidad suficiente de datos aconsejable resumir la información en forma concisa considerándose como una ley.En la ciencia una ley es considerada como un enunciado conciso, verbal o matemático de una relación entre fenómenos que siempre se repite bajo las mismas condiciones.

TEORIA: Se considera como un principio unificador el cual explica un grupo de hechos y las leyes que se basan en estas.

http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.geocities.com/MadisonAvenue/6883/trabajos/4filtros/Image74.gif&imgrefurl=http://www.geocities.com/MadisonAvenue/6883/trabajos/4filtros/filtros98.htm&h=355&w=301&sz=40&hl=es&start=11&tbnid=_oMBCvhARLNAeM:&tbnh=121&tbnw=103&prev=/images%3Fq%3Dcentrifugacion%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3D

MEDICINA: La cual favorece nuestra salud a suministrar drogas y medicamentos, vitaminas, hormonas, quininas, sulfamidas. Penicilina, anestésico, y desinfectantes.

RAMAS DE LA QUIMICA:

QUIMICA GENERAL: Es laque trata de los principios básicos que se refiere a la estructura intima de los cuerpos y sus propiedades.

QUIMICA INORGANIGA: Consiste en el estudio referente a las substancias que forman el reino mineral.

QUIMICA ORGANIGA: Sobre los compuestos relacionados al carbono.

QUIMICA ANALITICA: La cual comprende los métodos de reconocimiento y de terminación de los constituyentes de los compuestos tanto en su calidad (análisis cuantitativo), como en su cantidad (análisis cuantitativo).

MATERIA: Esta considerada como cualquier cosa la cual ocupa un lugar en el espacio que tiene masa, que tiene volumen, que tiene energía (agua, tierra, los árboles etc.)PROPIEDADES GENERALES DE LA MATERIA.

Química

Bioquímica

Físico - químico

Se considera como las transformaciones o procesos químicos que intervienen en los seres vivos como son la digestión (biología)

La cual comprende las leyes básicas de la química las hipótesis y las teorías. Y los efectos de energía sobre la materia y del estudio de átomo. (Física)

GeoquímicaConsiderado cuando existen cambios químicos ocurridos en las rocas en las diferentes eras geológicas (geología)

AstroquímicaConsiderado como la estructura y constituciones de los astros (astrología)

Se considera que la identifican siendo las diversas formas como se perciben por nuestros sentidos. (Color, olor, sabor, punto de fusión, punto de ebullición etc.)

VOLUMEN: es considerado como la materia el cual ocupa un lugar en el espacio.PESO: El cual es atraído por las fuerzas gravitatoriasINERCIA: La cual se opone a cambiar el estado en movimiento rectilíneo o uniforme y de reposo en el cual se encuentre.IMPENETRABILIDAD: se considera cuando dos cuerpos no pueden ocupar el mismo lugar y el espacio.

PEROSIDAD: El cual se encuentra entre las partículas que la forman en la cual existen espacios huecos.DIVISIBILIDAD: Cuando la materia algún tipo de metacion. ELASTICIDAD: El se encuentra dentro de ciertos límites la cual se deforma cuando se aplica alguna fuerza y se puede recuperar al dejar de aplicar dicha fuerza.

PROPIEDADES FISICAS DE LA MATERIA:Promedio de cual se puede medir y observar sin que existan cambios, transformaciones o identidad por otras substancias.(cambios de estado como son el olor, sabor dureza, propiedades organolépticos, punto de fusión, punto de ebullición, densidad, peso especifico la maleabilidad, ductibilidad solubilidad. Etc.)

PROPIEDADES QUIMICAS

Son aquellas en las presenta la materia al transformarse de una sustancia a otras diferentes sin alterar su estructura intima en el cual se observan dichas propiedades en el cual se debe un cambio químico.(combustibilidad la comburencia, la digestibilidad, catalizadores, enzimas y fermentaciones.

Todas las propiedades de la materia pueden presentar y medirse la cual pertenece a no las 2 categorías consideras como propiedades considerados como la masa, volumen.

LAS PROPIEDADES INTESIVASLa cual no depende de cuanta materia si considere dentro de estas propiedades. Como la masa de un objeto dividida entre el volumen y la temperatura.

MATERIA HETEROGENEA:Es considerada cuando se puede detectar fácilmente y simple vista. Por medio de la ayuda de una lupa o un microscopio. (Como Ej. La madera y el grafito, lima de hierro y aserrín, arena y hierro).

MATERIA HOMOGENEA: Es considerada cuando no se puede distinguir en ellas las partes que la forman (agua y la sal, acero, aluminio, cobre, cal agua y azúcar.)

SUSTANCIAS: Se considera que es una forma de la materia la cual contiene una composición definida con propiedades y características. (Agua, fierro, la plata, cal, amoniaco, azúcar, oro, etc.) Dichas substancias difieren entre si en su composición y pueden identificarse por su apariencia como son: olor, sabor y otras propiedades etc.

MEZCLA: Es considera como una combinación de dos o mas substancias conservan sus propiedades y características, Ej. Las bebidas gaseosas la leche y el cemento etc.

ELEMENTO: Es considerado como una sustancia la cual no se puede separar tan fácilmente por medio de químicos.

COMPUESTO: Es considerado como una sustancia formada por átomos de dos o mas elementos unidos químicamente en proporciones definidas.

H, He, Ba, Ca, Mg, Mn, Na, K, Li. ELEMENTOSH2SO4, HCL, H2Bo4 NaO, NaCL, NaOH COMPUESTOS

SOLUCION: Es considerada como una mezcla homogénea la cual puede contener composición variable.

DISOLVENTE: E s la parte que existe en mayor proporción y el soluto se encuentra en mayor proporción. Las soluciones pueden ser sólidas o gaseosas.

MATERIA

HETEROGENEA

HOMOGENEA

MEZCLA

HETEROGENEA

SOLUCIONES

SUSTANCUIAS

MEZCLA

COMPUESTOS

ELEMENTOS

ESTADOS DE LA MATERIA

ESTADO SÓLIDO: Son las moléculas que se mantienen unidas en forma organizada con poca libertad de movimiento Ej. El hielo el cual se fundirá por calentamiento formando al final un líquido el cual se obtiene el agua, debido a ello se lleva acabo por el método de punto de fusión.

ESTADO LIQUIDO: Son las moléculas que se encuentran unidas pero no en una posición tan rígida como las cuales se pueden mover libremente entre ellas.

ESTADO GASEOSO: Cuando las moléculas se encuentran separadas por distancias las cuales son grandes en comparación con el tamaño de las moléculas.

Pueden existir soluciones gaseosas por Ej. De gas en gas (aire), de liquido a gas (niebla), de sólido en gas (humo), en líquidos tenemos que serian de gas en líquidos (bebidas gaseosas) de liquido en liquido, (alcohol y agua), de sólido en liquido (agua y sal), de gas en sólido (hidrogeno en platino), de liquido en sólido (la amalgama de plata), y de sólido a sólido tenemos lo que es el acero.

METODOS DE SEPARACION:

Se considera a las soluciones como mezclas homogéneas y en general se pueden definir como mezclas homogéneas o heterogenias como la materia que resulta de la unión aparente de 2 o mas sustancias las cuales reciben el nombre de componentes como características de las mezclas se podrían mencionar las siguientes:

1. Las partes que la forman no pierden sus propiedades originales.2. durante su formación no existen manifestaciones de energía.3. la proporción de los componentes es variable.4. sus componentes se pueden se pueden separar por medios físicos.

Existen varios métodos de separación de mezclas y dicho huso depende de las características de los componentes que la formen cuando se aprovecha la diferente densidad de dichos componentes se emplea el método de decantación, la filtración o la centrifugación.

MEDICIONES



10 = 10X10X10 =1000


MULTIPLICACION Y DIVISION DE LOS NUMEROS GRANDES Y PEQUEÑOS:4. Cuando un número de la potencia se traslada del numerador al denominador o

viceversa el signo del exponente se cambia.5. Cuando se multiplican las potencias de dos números se sumas sus exponentes.6. Cuando la potencia de un número se divide por otras se restan sus exponentes.

MEDICIONES Y EL SISTEMA METRICO

10 = 101

1000 = 102

1000 = 103

10.000= 104

100.000= 105

000.000 = 106

10 = 100

0.1 = 10-1

0.01 = 10-2

0.001 = 10-3

0.0001 = 10-4

0.00001 = 10-5

001.01000

1

10

110

33 ===−

EL CUAL SE BASA ALAS SIGUIENTES CONSIDERACIONES:4. Se necesita varios instrumentos para aplicar y cuantificar nuestra perfección

sensorial.5. una bandeja de cuantificar estos datos es que otras personas pueden obtener los

mismos resultados evitando así los argumentos basados en opiniones.6. Las medidas dependen de una unidad estándar el cual sirve como punto de

referencia.De acuerdo con el convenio internacional logrado en 1960 ciertas unidades métricas básicas y derivadas deben ser preferidas en el uso científico.A dichas unidades se les considera como unidades del sistema internacional (S.I) y están constituidas por 7 unidades básicas que son:

MasaLongitudTiempoCorriente eléctricaTemperaturaIntensidad luminosaCantidad de sustancia

KilogramoMetro

SegundoAmpere

Kelvin candelaMol

KgM

SegA

oaf o oCm

Las unidades derivadas están unidas básicamente y se consideran las siguientes:

VolumenDensidadVelocidadFuerzaEnergía

M3

Kg./m2 o Kgm-3

m/seg o m seg-1

Newton = N Kg:m/seg2 Joule J= Kgm2/seg2

2.2.1 Estados de agregación de al materia.

Todo lo que nos rodea es materia, la cual se encuentra en diferentes estados de agregación o forma física, éstas dependen de las fuerzas de atracción y repulsión entre sus moléculas.Molécula: es la parte más pequeña en la que puede ser dividida una sustancia, sin que forme una nueva.

*Estado sólido.Características de los cuerpos en estado sólido:

• Sus partículas están muy próximas unas de otras, es decir sus espacios intermoleculares son muy pequeños.

• La fuerza de cohesión entre sus moléculas es muy alta.• Tiene un volumen y una forma definidos.• Son más densos que los líquidos. • Sus átomos o moléculas están ordenados en formas geométricas.• La fuerza de repulsión entre sus partículas es muy baja.• Sus partículas solo vibran.• No fluyen.

*Estado liquido.

Características de los cuerpos en estado líquido:

LONGITUD MASA TEMPERATURA TIEMPO

1m = 100 cm1m = 1000 mm1mm = 100 micras1milla = 1.609 Km.1m = 39.37 1n1m = 1010 A0

1000m = 1 Km.1in = 2.54 cm., Kg.

1kg = 100o gr1kg = 2.205 lb1gr = 1000 mg1lb = 453.6 gr.1onza = 28.35 gr.1lb = 16 oz.1ton metrica = 1000 kg1ton metrica = 220s1 gr = 15.43 gr

F = 1.8 C 1 hr = 60 min1 hr=3600 seg1 dia = 24 hrs.

• Poseen una membrana tensa en su superficie, esta característica es denominada tensión superficial.

• Tienen volumen constante.• Son incomprensibles si no varía la temperatura y a presión moderada.• Los átomos o moléculas que constituyen a los cuerpos líquidos tienen fuerza

de cohesión menor que la de los sólidos, por ello adoptan la forma del recipiente que los contiene.

• Sus moléculas se pueden desplazar o fluir progresivamente de un lugar a otro, son escurridizos.

• No tienen forma fija.• Cuando dos o más líquidos son solubles entre sí, se presenta l fenómeno de

difusión.

*Estado gaseoso.

Características de los cuerpos en estado gaseoso:

• Sus moléculas están muy separadas unas de otras y se mueven a gran velocidad.

• Se expanden rápidamente.• Son comprensibles.• Al moverse sus moléculas generan gran cantidad de colisiones, aumentando

así su energía cinética y con ello la fuerza de repulsión.• La temperatura y la presión cambian su volumen.• No tienen forma ni volumen definido.• Se mezcla y se difunde una en otro.

2.2.2 Clasificación de la materia.

La materia se puede clasificar en función de varios criterios, dos de los más utilizados son: por su composición y por su estado de agregación.

Materia heterogénea: Porción de materia que esta formada por diversas fases, sus propiedades varían en diferentes puntos.

Fase: Con respecto a un sistema de varias sustancias en equilibrio, cualquiera de estas sustancias. Con respecto a una sustancia determinada, cualquier estado físico bien definido de ella. Así, en un sistema de agua y vapor, habrá una fase líquida y una fase seriforme.

Materia homogénea: Formada por diferentes componentes, su apariencia es totalmente uniforme (poseen una sola fase). Pueden ser sustancias puras o mezclas homogéneas.

Sustancia pura: Está formada por un único componente, no puede separase por métodos físicos.

2.3 Mezclas homogéneas y heterogéneas.

En la naturaleza existe gran cantidad de materia en forma de mezclas. Una mezcla es la combinación física o unión de dos o más sustancias o componentes, que conservan sus propiedades físicas y químicas y cuya porción no es fija; los componentes de las mezclas no pierden sus propiedades. Se ha clasificado a las mezclas en dos grupos: homogéneas y heterogéneas.

MATERIA.

Materia heterogénea. Materia homogénea

Mezclas heterogéneas

Disoluciones o mezclas heterogéneas.

Sustancias puras

Elementos Compuestos.

2.3.1 Características.

Las mezclas homogéneas son las que a simple vista tiene un aspecto uniforme en todas sus partes, aunque sus componentes sean sustancias diferentes. Se les llama también disoluciones. El aire es una mezcla homogénea porque no se distinguen los gases que lo componen; otras mezclas homogéneas son el agua mineral, el agua de mar, la gasolina el cemento, el alcohol y el agua. Las mezclas heterogéneas son las que tienen un aspecto que no es uniforme y como en todas las mezclas las proporciones de sus componentes es variable, por ejemplo, en una roca se identifican partículas de colores (minerales) y cuya proporción en cada una de sus partes es diferente.

2.3.2 Métodos de separación.

Los métodos de separación d mezclas son procedimientos físicos o fisicoquímicos que no alteran la composición químicas de las sustancias, la mayoría requieren de muy poca energía para efectuarse, entre los más comunes tenemos:

2. Definición de Átomo.

Un átomo (Del latín atomum, y este del griego ατομον, indivisible) es la menor cantidad de un elemento químico que tiene existencia propia, y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

El concepto de átomo fue ya propuesto por filósofos griegos como Demócrito y los epicúreos. Sin embargo fue olvidado hasta que el químico inglés John Dalton revisó la idea en su teoría atómica. No obstante no sería hasta el siglo XIX cuando gracias a los trabajos de Avogadro se comenzó a distinguir entre átomos y moléculas. La visión moderna de su estructura interna tuvo que esperar hasta el experimento de Rutherford en 1911. Posteriores descubrimientos científicos, como la teoría cuántica, y avances tecnológicos, como el microscopio atómico, han permitido conocer con mayor detalle las propiedades físicas y químicas de los átomos.

Aunque la mayor parte de un átomo es espacio vacío, los átomos están compuestos de partículas más pequeñas. Por conveniencia se suele dividir en:

• núcleo: En el centro, compuesto por los nucleones (protones y neutrones) • corteza: La parte más externa consistente en una nube de electrones

En el caso de átomos en estado neutro el número de electrones es idéntico al de protones que es lo que caracteriza a cada elemento químico. El número de protones de un determinado átomo se denomina numero atómico y determina su posición en la tabla periódica de los elementos. Los átomos con el mismo número atómico, pero distinta masa atómica (por tener diferente número de neutrones) se denominan isótopos. 1

2.1 Teoría Atómica.

El filósofo griego Demócrito en su hipótesis propuso que toda la materia estaba formada por muchas partículasd pequeñas e indivisibles a las que llamó átomos (el cual significa indestructibles e indivisibles).

- Según su pensamiento:

• Los átomos tienen movimiento, los hay de diferentes formas y tamaños y pueden estar unidos, "enganchados" entre sí.

• El Hombre está formado por átomos livianos (alma) y átomos pesados (cuerpo). Después de la muerte, los átomos que forman el cuerpo se disuelven.

• El origen del universo ocurría en cuatro momentos:

Primer momento: Existían átomos libres en el espacio que se movían en todas direcciones.

Segundo momento: Como no tenían dirección, algunos átomos colisionan entre sí, uniéndose, "enganchándose" unos con otros.

Tercer momento: Estos átomos forman grupos que adquieren más movimiento.

Cuarto momento: Los átomos de los grupos se van separando. Los átomos pequeños y más rápidos primero, formando el fuego. Luego, se desprenderían los que irían a formar el aire. Después de éstos, los que serían el agua. Los que quedarían en el medio, los más pesados y de menor movimiento formarían la tierra. 2

En 1808 el científico inglés John Dalton manejó una definición sobre las unidades indivisibles con la que esta formada la materia y que llamó átomos. Además propuso las siguientes hipótesis sobre la naturaleza de la materia.

1. Toda la materia está formada por átomos. 2. Los átomos son partículas invisibles e indivisibles. 3. Los cambios químicos de la materia corresponden a un reordenamiento de los

átomos.

1 http://enciclopedia.us.es/index.php/%C1tomo2 http://www.escolar.com/article-php-sid=71.html

4. Los átomos de un mismo elemento son de la misma clase y de igual masa.

5. Los átomos que forman los compuestos son de 2 o más clases diferentes. 3

6. Los átomos que forman los compuestos están en relación de números enteros y sencillos.

3 http://enciclopedia.us.es/index.php/John_Dalton

2.2 Materia.

Mezcla.

Heterogénea.Heterogénea.

Materia Mezcla.

Soluciones.Homogénea.

Compuestos. Sustancias. Elementos.

a) Materia.

En ciencia, término general que se aplica a todo lo que ocupa espacio y posee los atributos de gravedad e inercia. En la física clásica, la materia y la energía se consideraban dos conceptos diferentes que estaban detrás de todos los fenómenos físicos. Los físicos modernos, sin embargo, han demostrado que es posible transformar la materia en energía y viceversa, con lo que han acabado con la diferenciación clásica entre ambos conceptos. Sin embargo, al tratar numerosos fenómenos —como el movimiento, el comportamiento de líquidos y gases, o el calor— a los científicos les resulta más sencillo y práctico seguir considerando la materia y la energía como entes distintos.4

b) Mezcla.Combinación física formada por 2 o más componentes, los cuales no tienen una proporción fija o definida. En una mezcla cada componente conserva inalterable sus propiedades físicas y químicas. Las mezclas se pueden separar por medios físicos. Presentan temperatura variable durante los cambios de estado.5

Mezcla, agregación de sustancias sin interacción química entre ellas. Las propiedades de las mezclas varían según su composición y pueden depender del método o la manera de preparación de las mismas.6

4 http://www.ucm.es/eprints/view/subjects/A_23.html5 http://www.uc.cl/quimica/agua/glos3.htm6 FERNÁNDEZ García Horacio 1998 Química I Ed. DGETI SEP

Tipos de Mezclas.

- Mezcla Homogénea.Mezcla formada por 2 o más componentes en la cual no se pueden distinguir sus componentes a simple vista, y cada uno conserva sus propiedades.

En una ‘mezcla homogénea’ o disolución el aspecto y la composición son uniformes en todas las partes de la misma. El componente que está en mayor proporción y que generalmente es líquido se denomina disolvente, y el que está en menor proporción soluto.

- Mezcla Heterogénea.Mezcla formada por 2 o más componentes en la cual se pueden distinguir sus componentes a simple vista o con ayuda de un microscopio. Cada componente conserva sus propiedades.

Los componentes individuales en una ‘mezcla heterogénea’ están físicamente separados y pueden observarse como tales. Estos componentes se pueden recuperar por procedimientos físicos, como la filtración, la decantación o la separación magnética.7

b) Solución.

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. 8

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.

c) Sustancia.

7 FERNÁNDEZ García Horacio 1998 Química I Ed. DGETI SEP8 http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INORGANICA/soluciones.htm

Sustancia pura, forma de materia de composición uniforme e invariable y cuyas propiedades físicas y químicas son idénticas, sea cual sea su procedencia.

Las sustancias puras se identifican por sus propiedades características, es decir, poseen una densidad determinada y unos puntos de fusión y ebullición propios y fijos que no dependen de su historia previa o del método de preparación de las mismas. Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos.

- Elemento. Sustancia que no puede ser descompuesta o dividida en sustancias más simples por medios químicos ordinarios. Antiguamente, los elementos se consideraban sustancias fundamentales, pero hoy se sabe que consisten en una variedad de partículas elementales: electrones, protones y neutrones.

Se conocen más de 100 elementos químicos en el Universo. Aunque varios de ellos, los llamados elementos transuránicos, no se encuentran en la naturaleza, han sido producidos artificialmente bombardeando núcleos atómicos de otros elementos con núcleos cargados o con partículas nucleares. Dicho bombardeo puede tener lugar en un acelerador de partículas (como el ciclotrón), en un reactor nuclear o en una explosión nuclear.

Los elementos químicos se clasifican en metales y no metales. Los átomos de los metales son electropositivos y combinan fácilmente con los átomos electronegativos de los no metales. Existe un grupo de elementos llamados metaloides, que tiene propiedades intermedias entre los metales y los no metales, y que se considera a veces como una clase separada. Cuando los elementos están ordenados por orden de número atómico (número de cargas positivas existentes en el núcleo de un átomo de un elemento), se repiten a intervalos específicos elementos con propiedades físicas y químicas semejantes (véase Sistema periódico). Esos grupos de elementos con propiedades físicas y químicas similares se llaman familias, por ejemplo: los metales alcalinotérreos, los lantánidos, los halógenos y los gases nobles.9

- Compuesto.Compuesto químico, sustancia formada por dos o más elementos que se combinan en proporción invariable. El agua, formada por hidrógeno y oxígeno, y la sal, formada por cloro y sodio, son ejemplos de compuestos químicos comunes. Tanto los elementos como los compuestos son sustancias puras.

9 Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2003. © 1993-2002 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

3.Métodos de separación de mezclas. 10

FILTRACIÓN

Se trata de una operación que permite separar mezclas heterogéneas (sólido-líquido) mediante filtros. Tal y como se puede observar en la imagen el papel retiene la parte sólida y la separa de la líquida que se precipita en interior del recipiente. Puede realizarse de dos formas distintas: por presión atmosférica o al vacío.

DECANTACIÓN

Se trata de una operación, basada en la diferencia de densidades, que se utiliza cuando la distinción de los componentes de la mezcla son muy evidentes. Normalmente se utiliza para mezclas de dos líquidos no miscibles o de sólidos en líquidos.

SEDIMENTACIÓN

Se trata de una operación, también basada en la diferencia de densidades de los componentes de la mezcla, que permite separar mezclas heterogéneas (sólido-líquido) mediante precipitación.

.

CENTRIFUGACIÓN

Se trata de una operación que, atada a la decantación, está destinada a la separación de componentes de mezclas heterogéneas y homogéneas.



10 . http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.monlau.es/btecnologico/quimica/tema1_11.gif&imgrefurl=http://www.monlau.es/btecnologico/quimica/tema1_5.htm&h=338&w=582&sz=40&hl=es&start=14&tbnid=c8lhic3Lo7V_HM:&tbnh=76&tbnw=132&prev=/images%3Fq%3Dmezcla%252Bquimica%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3D%26sa%3DN

EVAPORACIÓN

Se trata de una operación que consiste en eliminar los componentes volátiles no deseados de una mezcla mediante el calentamiento a una temperatura inferior al punto de ebullición .

DESTILACIÓN

Se trata de una operación que consiste en la separación de una mezcla de dos líquidos miscíbles, primeramente mediante una evaporización y posteriormente con una condensación. Esta operación se basa en los diferentes puntos de ebullición de los líquidos que la forman. Hay dos tipos de destilaciones: la simple, que se utiliza para separar un líquido de la mezcla cuando el resto no son volátiles, o para separar líquidos con puntos de ebullición distintos. Por otra parte, la destilación fraccionada es la que se utiliza para separar líquidos con puntos de ebullición próximos.

.

CRISTALIZACIÓN

Se trata de una operación que permite extraer un sólido o soluto que está disuelto en un líquido o disolvente. Se basa en la concentración de la disolución hasta saturarla. Entonces dejamos que se enfríe, su solubilidad disminuye y entonces el soluto empieza a separarse del disolvente en forma de cristales sólidos que se van depositando.

4. Teoría Cuántica.

Teoría cuántica, teoría física basada en la utilización del concepto de unidad cuántica para describir las propiedades dinámicas de las partículas subatómicas y las interacciones entre la materia y la radiación. 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.

Introducción Del Cuanto De Planck

A principios del siglo XX, los físicos aún no reconocían claramente que éstas y otras dificultades de la física estaban relacionadas entre sí. El primer avance que llevó a la solución de aquellas dificultades fue la introducción por parte de Planck del concepto de cuanto, como resultado de los estudios de la radiación del cuerpo negro realizados por los físicos en los últimos años del siglo XIX (el término ‘cuerpo negro’ se refiere a un cuerpo o superficie ideal que absorbe toda la energía radiante sin reflejar ninguna). Un cuerpo a temperatura alta —al rojo vivo— emite la mayor parte de su radiación en las zonas de baja frecuencia (rojo e infrarrojo); un cuerpo a temperatura más alta —al rojo blanco— emite proporcionalmente más radiación en frecuencias más altas (amarillo, verde o azul). Durante la década de 1890, los físicos llevaron a cabo estudios cuantitativos detallados de esos fenómenos y expresaron sus resultados en una serie de curvas o gráficas. La teoría clásica, o precuántica, predecía un conjunto de curvas radicalmente diferentes de las observadas. Lo que hizo Planck fue diseñar una fórmula matemática que describiera las curvas reales con exactitud; después dedujo una hipótesis física que pudiera explicar la fórmula. Su hipótesis fue que la energía sólo es radiada en cuantos cuya energía es hu, donde u es la frecuencia de la radiación y h es el ‘cuanto de acción’, ahora conocido como constante de Planck.

Aportaciones De Einstein

Los siguientes avances importantes en la teoría cuántica se debieron a Albert Einstein, que empleó el concepto del cuanto introducido por Planck para explicar determinadas propiedades del efecto fotoeléctrico, un fenómeno experimental en el que una superficie metálica emite electrones cuando incide sobre ella una radiación.

Según la teoría clásica, la energía de los electrones emitidos —medida por la tensión eléctrica que generan— debería ser proporcional a la intensidad de la radiación. Sin embargo, se comprobó que esta energía era independiente de la intensidad —que sólo determinaba el número de electrones emitidos— y dependía exclusivamente de la frecuencia de la radiación. Cuanto mayor es la frecuencia de la radiación incidente, mayor es la energía de los electrones; por debajo de una determinada frecuencia crítica, no se emiten electrones. Einstein explicó estos fenómenos suponiendo que un único cuanto de energía radiante expulsa un único electrón del metal. La energía del cuanto es proporcional a la frecuencia, por lo que la energía del electrón depende de la frecuencia.

El Átomo De Bohr

En 1911, Rutherford estableció la existencia del núcleo atómico. A partir de los datos experimentales de la dispersión de partículas alfa por núcleos de

átomos de oro, supuso que cada átomo está formado por un núcleo denso y con carga positiva, rodeado por electrones cargados negativamente que giran en torno al núcleo como los planetas alrededor del Sol. La teoría electromagnética clásica desarrollada por el físico británico James Clerk Maxwell predecía inequívocamente que un electrón que girara en torno a un núcleo radiaría continuamente energía electromagnética hasta perder toda su energía, y acabaría cayendo en el núcleo. Por tanto, según la teoría clásica, el átomo descrito por Rutherford sería inestable. Esta dificultad llevó al físico danés Niels Bohr a postular, en 1913, que la teoría clásica no es válida en el interior del átomo y que los electrones se desplazan en órbitas fijas. Cada cambio de órbita de un electrón corresponde a la absorción o emisión de un cuanto de radiación.

La aplicación de la teoría de Bohr a átomos con más de un electrón resultó difícil. Las ecuaciones matemáticas para el siguiente átomo más sencillo, el de helio, fueron resueltas durante la segunda y tercera década del siglo XX, pero los resultados no concordaban exactamente con los datos experimentales. Para átomos más complejos sólo pueden obtenerse soluciones aproximadas de las ecuaciones, y se ajustan sólo parcialmente a las observaciones.

Efecto fotoeléctrico.

Formación y liberación de partículas eléctricamente cargadas que se produce en la materia cuando es irradiada con luz u otra radiación electromagnética. El término efecto fotoeléctrico designa varios tipos de interacciones similares. En el efecto fotoeléctrico externo se liberan electrones en la superficie de un conductor metálico al absorber energía de la luz que incide sobre dicha superficie. Este efecto se emplea en la célula fotoeléctrica, donde los electrones liberados por un polo de la célula, el fotocátodo, se mueven hacia el otro polo, el ánodo, bajo la influencia de un campo eléctrico.

El estudio del efecto fotoeléctrico externo desempeñó un papel importante en el desarrollo de la física moderna. Una serie de experimentos iniciados en 1887 demostró que el efecto fotoeléctrico externo tenía determinadas características que no podían explicarse por las teorías de aquella época, que consideraban que la luz y todas las demás clases de radiación electromagnética se comportaban como ondas.

En 1905, para tratar de explicar el mecanismo del efecto fotoeléctrico externo, Albert Einstein sugirió que podría considerarse que la luz se comporta en determinados casos como una partícula, y que la energía de cada partícula luminosa, o fotón, sólo depende de la frecuencia de la luz. Para explicar el efecto fotoeléctrico externo, Einstein consideró la luz como un conjunto de "proyectiles" que chocan contra el metal. Cuando un electrón libre del metal es golpeado por un fotón, absorbe la energía del mismo. Si el fotón tiene la suficiente energía, el electrón es expulsado del metal. La teoría de Einstein explicaba muchas características del efecto fotoeléctrico externo, como por ejemplo el hecho de que la energía máxima de los electrones expulsados sea independiente de la intensidad de la luz. Según la teoría de Einstein, esta energía máxima sólo depende de la energía del fotón que lo expulsa, que a su vez sólo depende de la frecuencia de la luz. La teoría de Einstein se verificó por experimentos posteriores. Su explicación del efecto fotoeléctrico, con la demostración de que la radiación electromagnética puede comportarse en algunos casos como un conjunto de partículas, contribuyó al desarrollo de la teoría cuántica.

El término efecto fotoeléctrico también puede referirse a otros tres procesos: la fotoionización, la fotoconducción y el efecto fotovoltaico. La fotoionización es la ionización de un gas por la luz u otra radiación electromagnética. Para ello, los fotones

tienen que poseer la suficiente energía para separar uno o más electrones externos de los átomos de gas. En la fotoconducción, los electrones de materiales cristalinos absorben energía de los fotones y llegan así a la gama de niveles de energía en la que pueden desplazarse libremente y conducir electricidad. En el efecto fotovoltaico, los fotones crean pares electrón-hueco en materiales semiconductores (véase Semiconductor). En un transistor, este efecto provoca la creación de un potencial eléctrico en la unión entre dos semiconductores diferentes. 11

11 http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm

BIBLI GRAFIA.

• FERNÁNDEZ García Horacio 1998 Química I Ed. DGETI SEP

• QUÍMICA 1., COBAO, libro de texto básico., México. 2001.

• QUÍMICA PARA EL NUEVO MILENIO., Hill W. John y otro., ed. McGrawHill., México. 1999.

• Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2003. © 1993-2002 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

• http://enciclopedia.us.es/index.php/%C1tomo

• http://www.escolar.com/article-php-sid=71.html

• http://enciclopedia.us.es/index.php/John_Dalton

• http://www.ucm.es/eprints/view/subjects/A_23.html

• http://www.uc.cl/quimica/agua/glos3.htm

• http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INORGANICA/soluciones.htm

• http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.monlau.es/btecnologico/quimica/tema1_11.gif&imgrefurl=http://www.monlau.es/btecnologico/quimica/tema1_5.htm&h=338&w=582&sz=40&hl=es&start=14&tbnid=c8lhic3Lo7V_HM:&tbnh=76&tbnw=132&prev=/images%3Fq%3Dmezcla%252Bquimica%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3D%26sa%3D

• http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/fotoelectrico/fotoelectrico.htm

La teoria cuantica

La Teoría Cuántica es uno de los pilares fundamentales de la Física actual. Recoge un conjunto de nuevas ideas introducidas a lo largo del primer tercio del siglo XX para dar explicación a procesos cuya comprensión se hallaba en conflicto con las concepciones físicas vigentes. Su marco de aplicación se limita, casi exclusivamente, a los niveles atómico, subatómico y nuclear, donde resulta totalmente imprescindible. Pero también lo es en otros ámbitos, como la electrónica, en la física de nuevos materiales, en la física de altas energías, en el diseño de instrumentación médica, en la criptografía y la computación cuánticas, y en la Cosmología teórica del Universo temprano. La Teoría Cuántica es una teoría netamente probabilista: describe la probabilidad de que un suceso dado acontezca en un momento determinado, sin especificar cuándo ocurrirá. A diferencia de lo que ocurre en la Física Clásica, en la Teoría Cuántica la probabilidad posee un valor objetivo esencial, y no se halla supeditada al estado de conocimiento del sujeto, sino que, en cierto modo, lo determina. Por Mario Toboso.

La Teoría Cuántica es uno de los pilares fundamentales de la Física

actual. Se trata de una teoría que reúne un formalismo matemático y

conceptual, y recoge un conjunto de nuevas ideas introducidas a lo

largo del primer tercio del siglo XX, para dar explicación a procesos

cuya comprensión se hallaba en conflicto con las concepciones físicas

vigentes.

Las ideas que sustentan la Teoría Cuántica surgieron, pues, como

alternativa al tratar de explicar el comportamiento de sistemas en los

que el aparato conceptual de la Física Clásica se mostraba

insuficiente. Es decir, una serie de observaciones empíricas cuya

explicación no era abordable a través de los métodos existentes,

propició la aparición de las nuevas ideas.

Hay que destacar el fuerte enfrentamiento que surgió entre las ideas

de la Física Cuántica, y aquéllas válidas hasta entonces, digamos de

la Física Clásica. Lo cual se agudiza aún más si se tiene en cuenta el

notable éxito experimental que éstas habían mostrado a lo largo del

siglo XIX, apoyándose básicamente en la mecánica de Newton y la teoría

electromagnética de Maxwell (1865).

Bohr

Niels Bohr ha sido uno de grandes representantes del siglo XX, por su destacada

participación en lo que fueron los límites de la Física y Química, ya que su trabajo

consistió en perfeccionar la representación del átomo, demostrando así que día con día

los conocimientos deben ser revisados para que estos no se vuelvan obsoletos.

Bohr fue reconocido por haber desarrollado--aplicando la teoría de los cuantos,

por Max Karl Planck--la representación planetaria del átomo de Rutherford, como más

adelante se explicará.

Las ideas de Bohr resultaron fundamentales para la construcción de la nueva

física cuántica, no obstante todavía hoy en día sigue estando muy extendida la imagen

del átomo como un minúsculo sistema planetario.

Además de su participación en la estructura atómica, podría decirse que sentó las

bases para lograr, desgraciadamente, los primeros pasos para la construcción de la

primera arma mortal, como lo fue la bomba atómica. Que posteriormente hizo lo posible

para remediar este problema.

Bohr nació en Copenhague el 7 de octubre de 1885; era

hijo de un profesor de fisiología y estudió en la universidad de su

ciudad natal, donde alcanzó el doctorado en 1911. Ese mismo

año fue a la Universidad de Cambridge (Inglaterra) para estudiar

física nuclear con J. J. Thomson, pero pronto se trasladó a la

Universidad de Manchester para trabajar con Ernest Rutherford.

http://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cl%C3%A1sica

El danés Niels Bohr pudo demostrar que los átomos solo absorben ciertas

longitudes de onda de radiación.

Durante las décadas de los veinte y los treinta, Bohr dirigió el Instituto de

Estudios Avanzados de Copenhague bajo el auspicio de la cervecería Carlsberg. El

instituto fue el imán para muchos de los mejores físicos del mundo y proporcionó un

foro para el intercambio de ideas.

La teoría .de la estructura atómica de Bohr, que le valió el Premio Nobel de

Física en 1922, se publicó en una memoria entre 1913 y 1915. Su trabajo giró sobre el

modelo nuclear del átomo de Rutherford, en el que el átomo se ve como un núcleo

compacto rodeado por un enjambre de electrones más ligeros. El modelo de átomo de

Bohr utilizó la teoría cuántica y la constante de Planck. El modelo de Bohr establece

que un átomo emite radiación electromagnética solo un electrón del átomo salta de un

nivel cuántico a otro. Este modelo contribuyó enormemente al desarrollo de fa física

atómica teórica.

En 1939, reconociendo el significado de los experimentos de la fisión de los

científicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann, Bohr convenció a los físicos en una

conferencia en Estados Unidos de la importancia de estos experimentos. Más tarde,

demostró que el uranio 235 es el isótopo del uranio que experimenta la fisión nuclear.

Posteriormente Bohr se incorporó al equipo que trabajaba en la construcción de

la primera bomba atómica en Los Álamos (Nuevo México), hasta su explosión en 1945.

Bohr se opuso, sin embargo, a que el proyecto se llevara a cabo en total secreto, y temía

las consecuencias de este siniestro nuevo invento. En 1945, Bohr regresó a la

Universidad de Copenhague donde, comenzó a desarrollar usos pacifistas para la

energía atómica. Organizó la primera conferencia “Átomos para la Paz” en Ginebra,

celebrada en 1955, y dos años más tarde recibió el primer premio “Átomos para la Paz”.

Bohr murió el 18 de diciembre de 1962 en Copenhague.

El Modelo Atómico de Bohr.

Aunque el modelo de Rutherford ayudó a conocer más la estructura del átomo

Niels Bohr, advirtió que este modelo no explicaba los espectros de emisión ni por qué

podían mantenerse separados los electrones del núcleo, pues si las cargas positivas y las

negativas se atraen, el núcleo y los electrones deberían chocar con gran fuerza.

Basándose en la teoría cuántica del físico alemán Max Planck, que propuso en

1900 para explicar que la energía radiante, como la luz y el calor, no es emitida

continuamente, sino en cantidades definidas (paquetes) de energía llamados cuantos o

fotones, Niels Bohr creyó que los electrones no giran alrededor del núcleo como lo

hacen los planetas alrededor del sol, y en el año 1913 afirmó que un electrón, para

mantenerse en una órbita dada, debe conservar durante su movimiento una energía

constante y explicaba que un electrón no disipa energía continuamente, sino que la

emite por pausas o paquetes de energía (cuantos).

Esto lo hace cuando es excitado para saltar de su propia órbita a otra; al regresar

a su órbita emite la energía que había ganado. Por lo tanto, el electrón absorbe y

conserva la cantidad de energía necesaria para mantenerse girando alrededor del núcleo.

En tal virtud, en el modelo de átomo que presentó Bohr consideró lo siguiente:

1. Cualquiera que sea su órbita, un electrón no emite energía radiante al girar en

torno al núcleo, se mueven a lo largo de órbitas definidas por un determinado

nivel energético.

2. Un electrón no puede estar a cualquier distancia del núcleo: solo son posibles

aquellas órbitas para las que el momento angular del electrón (producto de su

momento de inercia por su velocidad angular) es un múltiplo de h / 2Π, donde h

es la constante de Planck (h = 6625.10-34 J.s).

3. Un electrón puede absorber energía a causa de un choque o bien por haber

recibido radiación electromagnética, y saltar entonces a una órbita de mayor

energía (estado excitado). Pero, como todo sistema físico tiende a adquirir su

estado de energía más bajo, el electrón retornará muy pronto a la órbita estable

en la que se encontraba (estado fundamental), directamente o bien a saltos a

través de una o más orbitas intermedias.

De acuerdo con el modelo de Bohr, el átomo de hidrogeno está constituido por el

núcleo que tiene un protón y el electrón que gira a su alrededor con una trayectoria

circular. Su electrón siempre se encuentra a una distancia fija del núcleo y debido a su

posición y movimiento posee energía de la cual es menos y se encuentra cerca del

núcleo y mayor si está más lejos del mismo.

Bohr consideró que la energía del electrón estaba cuantizada porque únicamente

puede tomar ciertos valores permitidos.

El modelo del átomo de Bohr también fue utilizado para representar a los átomos

con mayor número atómico. Se llamó número cuántico principal (n) al estado de

energía que posee cada electrón; como los electrones están distribuidos en capas o

niveles energéticos, el número cuántico puede tener cualquier valor entre 1 y 7. Para la

órbita de menor radio es n = 1 y así sucesivamente n = 7.

Éstas orbitas también son designadas con las letras K L M N O P Q.

TEORÍA ATOMICA

El filosofo griego Demócrito en su hipótesis propuso que toda la materia estaba formada

por muchas partículas pequeñas e indivisibles a las que llamo ÁTOMOS (el cual

significa indestructibles o indivisibles).

Las evidencias experimentales de algunos investigadores científicos apoyan el concepto

del ATOMISMO el cual condujo a las definiciones modernas de elementos y

compuestos.

En 1808 el científico inglés John Dalton manejo una definici6n sobre las unidades

indivisibles con la que esta formada la materia y que llamo ÁTOMOS.

Además propuso las siguientes hipótesis sobre la naturaleza de la materia.

1. Los elementos están formados por partículas pequeñas llamadas ÁTOMOS.

Además indicó que todos los átomos de un mismo elemento son idénticos,

tienen igual tamaño, masa y propiedades químicas. Los átomos de un elemento

son diferentes a los átomos de todos los demás elementos.

2. Los compuestos están formados por átomos de más de un elemento. En

cualquier compuesto la relación del número de átomos entre dos elementos

presente siempre en un número entero o una fracción sencilla.

3. Una reacción química implica solo la separación, combinación o reordenamiento

de los átomos.

La siguiente figura representa esquemáticamente las dos primeras hipótesis.

a) Dalton indica que los átomos de un mismo elemento son idénticos pero los átomos de un elemento son diferentes a los

átomos de otros.

b) Los compuestos formados por átomos de los elementos X y Y. En este caso, la relación de átomos del elemento X y

átomos del elemento Y es 2:1

En su primera hipótesis establece que los átomos de un elemento son diferentes

de los átomos de todos los demás átomos, además no intentó describir la estructura o

composición de los átomos, ni tenía la idea de que era un átomo. Pero observó que las

diferencias en las propiedades mostradas por elementos como el H y el O cada uno con

sus átomos.

Ilustración de la ley de Dalton de las proporciones múltiples. La relación del oxígeno en monóxido de carbono y en el dióxido de

carbono: 1:2.

La segunda hipótesis que para formar un compuesto se necesitan los átomos de

los elementos, sino también del número especifico de dichos átomos. Para lo cuál se

estableció la ley de las proporciones definidas por Joseph Proust que establece que

muestras diferentes de un mismo compuesto siempre contienen los mismos elementos y

en la misma proporción de masa. Se manejaría como ejemplo el dióxido de carbono

gaseoso, en donde se encontrara la misma proporción de masa de carbono y oxígeno.

Además confirma otra ley, la ley de las proporciones múltiples. Si dos elementos

pueden combinarse para formar más de un compuesto, la masa de uno de los elementos

que se combina con una masa fija del otro, mantiene una relación de números enteros

pequeños. Por ejemplo, el carbono forma dos compuestos estables con el oxígeno,

llamado monóxido de carbono y dióxido de carbono.

Tercera hipótesis considerada la ley de la conservación de la masa. La cual establece

que la materia no se crea ni se destruye debido a que la materia esta formada por

átomos, que no cambian en su reacción química.

Átomo se define como la unidad básica de un elemento que puede intervenir en una

combinación química.

En el siglo XX demostraron que los átomos tienen una estructura interna la cual esta

formada por partículas aún más pequeñas llamadas PARTICULA SUBATOMICAS.

Las cuales condujeron al descubrimiento de tres partículas: electrones, protones y

neutrones.

En 1890 muchos científicos estaban interesados en el estudio de la radiación, la emisión

y transmisión de la energía a través del espacio en forma de ondas.

Para investigar sobre este fenómeno se utilizo un tubo de rayos catódicos. EI

cual consta de un tubo de vidrio del cual se ha evacuado todo el aire. Si se colocan dos

placas metálicas y se conectan a una fuente de alto voltaje, la placa negativa (llamada

cátodo) emite un rayo indivisible.

Este rayo se dirige hacia la placa con carga positiva, llamada ánodo, que

atraviesa por una perforación y continúa su trayectoria hasta el otro extremo del tubo.

Cuando dicho rayo alcanza el extremo, cubierto de una manera especial, produce

una fuente fluorescente o luz brillante.

En algunos experimentos se colocaron por fuera del tubo de rayos catódicos, dos

placas cargadas eléctricamente y un electroimán.

Cuando se conecta el campo magnético y el campo eléctrico permanece

desconectado, los rayos catódicos alcanzan el punto A del tubo.

Cuando está conectado solamente el campo eléctrico, los rayos llegan al punto

C.

Cuando tanto el campo magnético como el eléctrico están desconectados, o bien

cuando ambos están conectados pero se balancean de forma que se cancelan

mutuamente, los rayos alcanzan el punto B.

Debido a las teorías electromagnéticas un cuerpo cargado en movimiento se

comprota como un imán y puede interactuar con los campos magnéticos y eléctricos que

atraviesa.

Debido a que los rayos catódicos son atraídos por la placa con carga positiva y

repelidos por la placa con carga negativa, deben consistir en partículas con carga

negativa.

Actualmente, estas partículas con carga negativa se conocen como

ELECTRONES.

Tubo de rayos catódicos con un campo eléctrico perpendicular a la dirección de los rayos catódicos y a un campo magnético

externo. Los símbolos N y S representan los polos norte y sur de un imán. Los rayos catódicos alcanzan al final del tubo en el

punto A, en presencia de un campo magnético: en el punto C, en presencia de un campo eléctrico, y en el punto B, cuando no hay

campos externos presentes o bien cuando los efectos del campo eléctrico y del campo magnético se cancelan mutuamente.

En 1908 y 1917 M1LLIKAN llevó acabo una serie de experimentos para medir

la carga del electrón con gran precisión.

En su trabajo demostró que la carga del electrón era exactamente la misma. En

su experimento, Millikan analizó el movimiento de minúsculas gotas de aceite que

adquirían carga estática a partir de los iones del aire. Suspendía en el aire las gotas

cargadas mediante la aplicación de un campo eléctrico y seguía su movimiento con un

microscopio.

Al aplicar sus conocimientos sobre electrostática, Millikan encontró que la carga

de un electrón es de -1.6022 X 10-19 C. A partir de estos datos calculó la masa de un

electrón.

19

28

28

cargamasa de un electron

cargamasa

1.6022 10

1.76 10

9.10 10

CC

g

g

−

−

−

=

− ×=− ×

= ×

Diagrama esquemático del experimento de Millikan de la gota de aceite.

En 1895 el alemán Wilhelm Röntgen observó que cuando los rayos catódicos

incidían sobre el vidrio y los metales, hacían que éstos emitieran unos rayos

desconocidos. Estos rayos muy energéticos eran capaces de atravesar la materia,

oscurecían las placas fotográficas, incluso cubiertas, y producían fluorescencia en

algunas sustancias. Debido a que estos rayos no eran desviados de su trayectoria por un

imán, no estaban constituidas por partículas con carga, como los rayos catódicos.

Röntgen le dio el nombre de rayos X por su naturaleza desconocida.

Después Antoine Becquerel estudio las propiedades fluorescentes de las

sustancias, observó que algunos compuestos de uranio oscurecían las placas fotográficas

cubiertas, incluso en ausencia de rayos catódicos. Al igual que los rayos X, dichos rayos

provienen de los compuestos de uranio, y no los desvía un imán, pero diferían de los

rayos X en que se emitían de manera espontánea.

La descomposición o desintegración de las sustancias radioactivas, como el

uranio, proceden de tres tipos de rayos diferentes.

Dos de estos rayos son desviados de su trayectoria por placas metálicas con

cargas opuestas.

Los rayos alta (α) constan de partículas cargadas positivamente, llamadas

partículas α.

Los rayos Beta (β) o partículas β son electrones y se alejan de la placa con carga

negativa.

Los rayos de alta energía llamados gamma (γ) al igual que los rayos X, los rayos

gamma γ no presentan carga y no les afecta un campo externo.

En la figura se muestran los tres rayos emitidos por elementos radiactivos.

Los rayos β consisten en partículas con carga negativa, por lo que son atraídos por la placa cargada positivamente. Lo contrario

ocurre con los rayos α, que tienen carga positiva y se dirige hacia la placa cargada negativamente. Los rayos γ no presentan

carga, su trayectoria no se ve afectada por un campo eléctrico externo.

En 1900 se consideraron dos características de los átomos: contienen electrones

y son eléctricamente neutros. Debiendo tener el mismo número de cargas positivas y

negativas. Thomson propuso que un átomo podía visualizarse como una esfera

uniforme cargada positivamente, dentro de la cual se encontraba los electrones como si

fueran las pasas en un pastel. Éste modelo llamado MODELO DEL BUDÍN DE

PASAS, se aceptó como una teoría durante algunos años.

De ésta manera el modelo atómico de Thomson, algunas veces llamado el modelo del budín de pasas por su semejanza con el

tradicional postre inglés que contiene pasas. Los electrones están insertos en una esfera uniforme cargada positivamente.

En 1910 Ernest Rutherford utilizó partículas α para demostrar la estructura de

los átomos. Además realizó una serie de experimentos utilizando láminas muy delgadas

de oro y de otros metales, como blanco de partículas α provenientes de una fuente

radiactiva.

Observando que la mayoría de partículas atravesaban la lámina sin desvirarse, o

aparecía una ligera desviación. En algunas veces las partículas regresaban por la misma

trayectoria hacia la fuente radiactiva.

El comentario de Rutherford explicó los resultados del experimento de la

dispersión de partículas α utilizando un nuevo modelo de átomo. Indicando además que

la mayor parte de los átomos debe ser espacio vacío. Esto explica que la mayoría de las

partículas alfa atravesaron la lámina de oro sufriendo poca o ninguna desviación.

Propuso que las cargas positivas de los átomos estaban concentradas en un denso

conglomerado central dentro del átomo, al que llamó núcleo. Cuando una partícula α

pasa cerca del núcleo en el experimento, actuaba sobre ella una fuerza de repulsión, lo

que originaba una desviación.

Las partículas que tienen carga positiva reciben el nombre de PROTONES.

La figura a) demuestra el diseño experimental de Rutheford para medir la dispersión de las partículas α causada por una lámina

de oro. La mayoría de las partículas α atraviesan la lámina de oro con poca o ninguna desviación. Algunas se desviaban con un

ángulo grande. Ocasionalmente algunas partículas invierten su trayectoria.

c) Esquema amplificado de la trayectoria de las partículas α al atravesar o ser desviadas por los núcleos.

En la figura se observa la localización de las partículas elementales (protones, neutrones, y electrones) en un átomo. Existen otras

partículas subatómicas pero el electrón, el protón, y el neutrón son los componentes fundamentales del átomo que son importantes

para la química. Los protones y teutones están confinados en el núcleo, que es extremadamente pequeño. Los electrones forman

una “nube” alrededor del núcleo.

ESPECTROS DE EMISIÓN Y SERIES ESPECTRALES

Para obtener análisis espectrográficos de algún material, la muestra se estimula

ya sea aplicando energía en forma de calor, electricidad, de luz de partículas o

sometiéndola a alguna reacción química; la muestra o analito está predominantemente

en su nivel más bajo o estado fundamental. El estimulo induce a una transición del

analito a un estado de energía superior o excitado. Para obtener información sobre el

analito se mide la radiación electromagnética emitida cuando este regresa a su estado

basal o puede medirse la cantidad de radiación electromagnética absorbida como

consecuencia de la excitación. Los resultados de este análisis pueden representarse en

forma de un espectro, es decir, un gráfico de la radiación emitida en función de la

frecuencia o la longitud de onda.

ESPECTROS DE EMISIÓN

Es una técnica para determinar constituyentes inorgánicos en diversos tipos de

muestras. La aplicación más común es en el análisis de muestras sólidas.

El procedimiento se lleva a cabo con los siguientes pasos:

• Se coloca la muestra polvorizada en el electrodo de grafito y se produce un arco

de alto voltaje o chispa entre esta y el electrodo de conteo, de este modo se

vaporiza la muestra y se forma vapor atómico de elementos presentes,

elevándose estos a niveles de energía excitados, estos niveles tienen un tiempo

de vida cortos y regresan al estado fundamental emitiendo un fotón.

• La luz emitida se hace pasar a través de una rendija o prisma hacia un elemento

dispersante que puede ser un prisma o una rejilla y que permite separarla en

longitudes de onda individuales.

• Debido al gran número de longitudes individuales es conveniente emplear como

detector una película o una placa fotográfica. Al revelarla, cada longitud de

onda emitida se registra en película y para finalizar y obtener un resultado se

compara con los estándares establecidos.

También nos encontramos con una variante de la espectroscopia de emisión y es

la espectroscopia de emisión de flama, o comúnmente llamada fotometría de flama. No

obstante, la fuente de energía de excitación es una llama. Esta es una fuente de energía

muy inferior y por lo tanto el espectro de emisión es más sencillo y con menos líneas.

Además, la muestra se induce a la llama en forma de solución y, por lo tanto, la técnica

es muy fácil de cuantificar.

Existen algunos tipos más de espectrometrías como son:

Espectrometría por quimioluminiscencia: Se refiere a la excitación de la

muestra por medio de una reacción química. En donde la energía radiante emitida

cuando el analito regresa a su estado basal nos da información sobre la naturaleza del

mismo y su concentración.

Espectrometría de absorción: Se mide la cantidad de luz absorbida en función

de la longitud de onda utilizada, lo cual puede dar información de la muestra.

Espectrometría por fotoluminiscencia: Se mide la cantidad de fotones tras la

absorción.

Las formas de fotoluminiscencia más utilizadas en los análisis espectroscópicos

son la fluorescencia y la fotoluminiscencia, los cuales se deben a la absorción de

radiación electromagnética y posterior disipación de la energía por emisión de

radiación. La principal diferencia entre la fluorescencia y la fosforescencia estriba en la

escala de tiempo de la emisión: la fluorescencia se emite más rápido que la

fosforescencia. .

SERIES ESPECTRALES

Los átomos al ser sometidos a descargas eléctricas emiten radiación electromagnética

característica es decir 2 átomos diferentes emiten radiación electromagnética de

diferente frecuencia (color), el espectro emitido (colores y sus intensidades), se

constituye en la huella digital de los átomos. Uno de los logros más espectaculares de la

teoría cuántica es la explicación del origen de las líneas espectrales de los átomos.

Cuando un gas que se encuentra a baja presión se le aplica una descarga eléctrica, lo

átomos del gas emiten radiación electromagnética caracterizada por una distribución

continua de longitudes de onda. A ésta distribución continua se le llama espectro de

líneas.

• Cuando se excitan en la fase gaseosa, cada elemento da lugar a un espectro de

líneas único. La espectroscopia es un medio de suma utilidad para analizar la

composición de una sustancia desconocida.

• A finales del siglo XIX se descubrió que las longitudes de onda presentes en un

espectro atómico caen dentro de determinados conjuntos llamados series

espectrales.

Fórmulas empíricas

1. Serie de Balmer (1885). Espectro visible del H.

2 2

1 1 1, 3, 4, 5, ...

2R n

nλ = − = ÷

2. Serie de Lyman. Ultravioleta.

2 2

1 1 1, 2, 3, 4, 5, ...

1R n

nλ = − = ÷

3. Series en el Infrarrojo.

2 2

2 2

2 2

1 1 1, 4, 5, 6, ... Parschen

3

1 1 1, 5, 6, 7, ... Brackett

4

1 1 1, 6, 7, 8, ... Pfund

5

R nn

R nn

R nn

λ

λ

λ

= − = ÷ = − = ÷ = − = ÷

Cada gas tiene un espectro de luz, propio de el y es como su huella digital el cual

lo identifica de los demás gases. Experimentos realizados para el átomo de hidrógeno

permitieron encontrar por prueba y error una ecuación que reproduce todas las líneas

espectrales del átomo de hidrógeno.

La ecuación es la siguiente:

2 12 21 2

7

1 1 1 siempre

1.096 10 1/ llamada constante de Rydberg

H

H

R n nn n

R m

λ

= − > ÷

= ×

La siguiente tabla nos muestra las series espectrales del átomo de hidrógeno, su

localización en espectro electromagnético y el nombre de la serie.

Región del Espectro Serie espectral n

1

n2

Ultravioleta Lyman 1 2, 3, 4, 5, 6, 7, ...Visible Balmer 2 3, 4, 5, 6, 7, 8, ...Infrarrojo Parchen 3 4, 5, 6, 7, 8, 9, ...Infrarrojo Brackett 4 5, 6, 7, 8, 9, 10, ...Infrarrojo Pfund 5 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, ...Infrarrojo Humprey 6 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, ...

ESPECTRO ÓPTICO DEL HIDROGENO

Al observar el espectro de emisión del hidrogeno se nota una gran regularidad en

las líneas, cada línea representa la radiación luminosa emitida por un electrón al pasar

de un mayor nivel de energía a otro de menor energía. Rydberg encontró una relación

empírica relacionada a la longitud de onda de cada radiación con el nivel de energía de

un electrón.

2 21 2

1 1 1V

l n n

= = − ÷

l = longitud de onda de la línea espectral en cm.

V = Número de onda que representa el número de ondas por cm.

R = Constante de Rydberg para el hidrogeno = 109678 cm-1.

n1 = número entero que puede ser 1, 2, 3, etc., según el nivel de energía menor que pasa

el electrón.

n2 = (ni + 1), (n1 + 2), (n1 + 3)... etc. según el nivel de mayor de energía del electrón.

Para el espectro de emisión del hidrogeno se ha observado distintas series

espectrales que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo. La única serie observable a

simple vista es la de Balmer, las otras se determinan mediante espectrofotómetros.

La explicación de éstas series espectrales se tiene al considerar al fenómeno

llamado excitación atómica: cuando el único electrón del átomo del hidrogeno esta en la

órbita más cercana al núcleo (n = 1), se dice que el átomo se encuentra en su estado

normal, pero si el electrón recibe energía y esta forzando a pasar a otra órbita más lejana

del núcleo, se dice que el núcleo a sido excitado. Una vez excitado él, el átomo no

durara mucho tiempo en ese estado, porque el electrón saltara a una órbita más cercana

al núcleo debido a la atracción que este ejerce sobre él.

Al saltar a una órbita mas cercana, el electrón pierde toda o parte de la energía

que había ganado, ya que éste no regresa necesariamente hasta la órbita anterior de un

solo salto, sino que puede hacerlo en varios saltos sucesivos emitiendo varias ondas de

energía electromagnética o cuantos de energías diferentes.

Como resultado de la colisión, cada tipo de átomo posee su propia serie de

niveles de energía.

Dispersión de la luz blanca por un prisma. La luz blanca, al entrar a la izquierda, choca con un prisma, el cual dispersa la luz en

un espectro continuo de longitudes de onda.

Transiciones del electrón en el átomo del hidrógeno. El diagrama muestra las series de Lyman, Balmer, y Parchen de la transición

que ocurre para n1 igual a 1, 2, y 3 respectivamente.

En el espectro de emisión del hidrogeno se observan distintas series espectrales que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo.

NACIMIENTO DE LA TEORIA CUANTICA:1900 MAX PLANCK.

1. MAX PLANCK EN 1900: propone que los cuerpos del micros como (electrones, átomos, moléculas, nucleones) los cuales observen y emiten luz de manera continua.

2. el determino que los electrones estaban formados por cuantos de energía el cual proviene del latín al que llamo quantum que se entiende como cantidad elemental también llamados como paquetes de energía.

3. Considerado que los cuantos de energía son tan pequeños paquetes de energía.4. Estos cuantos de energía son tan pequeños que el intercambio de energía en los

objetos grandes parece ser continuo.5. debido a ello se le conoce como teoría cuantica o teoría de los cuantos.6. PLANCK: Pudo calcular que la mínima cantidad de energía luminosa que puede

absorber o emitir un cuerpo depende de la frecuencia de la luz que emite o absorbe para la cual manejo la siguiente Ecuación:

E = hvE = energía de un cuantoH = 6.62 x 10-34 J/seg.V = frecuencia de la radiación.

CUERPO NEGRO: material que absorbe y emite todas las longitudes de ondas del aspectro magnético.

1. las perturbaciones en los campos eléctrico- magnéticos. En el espacio hacen que se produzcan ondas electromagnéticas.

2. espectro- electromagnético se consideran a la dispersión de rayos magnéticos.

Distribución de energía radiada por un cuerpo negro

La gráfica representa la distribución de la energía (línea roja) radiada por un cuerpo

negro para varias longitudes de onda. Para las longitudes de onda más cortas, la energía

aumenta a medida que aumenta la temperatura.

EFECTO FOTO- ELECTRICO:

Es considerado cuando se presenta la incidencia sobre la luz en la superficie metálica la cual puede causar que dicha superficie emita electrones.EN 1905 ALBER EINSTEN utilizo la teoría cuantica para explicar el efecto foto- eléctrico. Considero que la energía radiante la cual índice sobre la superficie metálica es considerada como una corriente de paquetes de energía a la cual le dio nombre de foton.Los fotones de mayor frecuencia tienen energías mas elevadas, y en caso de los fotones de menor frecuencia se considera que tienen menor energía.La energía cinética de un electrón es igual a la energía suministrada por el foton, donde hv, es considerado menor la energía de unión que mantiene al electrón en el metal.El término de EFECTO FOTOELCTRICO también puede referirse a 3fundamentales.

1. FOTOIONZACION 2. FOTOCONDUCCION3. FECTO FOTO VOLTAICO.

FOTOIONZACION: Es considerado como la ionización de un gas por la luz u otra radiación electromagnética.Para la cual los fotones tienen que poseer la suficiente energía. Para superar 1 o mas electrones externos de los átomos de un gas.FOTOCONDUCCION: Los electrones de materiales cristalinos absorben energía de los fotones la cual llega así ala gama de niveles de energía en la cual puede desplazarse libremente y conducir electricidad.

FECTO FOTO VOLTAICO: los fotones crean pares electrón-ion hueco en materiales semi conductores.

Célula fotoeléctrica

Una célula fotoeléctrica se compone, en esencia, de un ánodo y un cátodo recubierto de

un material fotosensible. La luz que incide sobre el cátodo libera electrones que son

atraídos hacia el ánodo originando un flujo de corriente proporcional a la intensidad de

la radiación.

Tabla masa y carga de las partículas subatómicas

ESTRUCTURA NUCLEAR

El núcleo es considerado como el constituyente central del átomo y el cual posee la casi totalidad de la masa de este. El cual consta de los siguientes parámetros:

DIÁMETRO: del orden 10-13 a 10-12 cmDENSIDAD: del orden 10-14 g/ml.CARGA ELÉCTRICA: Positiva del orden 10-19a 10-14 cMASA: del orden 10-24 a 10-22 g

SUS COMPONENTES PRINCIPALES SON:

PROTON: Es considerado como una partícula elemental cuya masa en reposo es considerada de 1.67 x 10-14 el cual posee carga eléctrica positiva, el cual se considera ubicada en el núcleo.NEUTRON: considerada como cuya partícula como cuya partícula no posee carga eléctrica y cuya masa en reposo es considerada igual a la del protónELECTRON: considerada como una partícula elemental extra nuclear cuya masa en reposo es considerada de 9.1 x 10-28 g la cual posee carga eléctrica negativa.

Todos los átomos se identifican por el número de protones y electrones que contienen.El número de estas partículas se identifican a dicho átomo de un elemento para lo cual se define de las 2 formas siguientes:

1. es el numero atómico el cual se representa (2) y es considerado como el número de protones en el núcleo del átomo de un elemento.

2. En un átomo neutro el número de protones es igual al número atómico. También indica el número de electrones presentes en un tomo.

Químicamente un átomo queda determinado por el numero atómico y tenemos como ejemplo “N” = Nitrógeno (su numero atómico es 7)3. Numero de masa el cual se representa con la letra (A) y se considera que es

el número total a la suma de protones y neutrones presentes en el núcleo de un átomo de un elemento (llamado como neutrones).

A = N+P; por ejemplo el átomo mas abundante es el litio el cual tiene un numero atómico que es considerado que posee 3 protones y neutrones y se considera que su suma atómica es de 7 el cual se representa 3

7Li en unEn un átomo electrónicamente neutro el numero de protones y electrones es el mismo por lo tanto el numero de electrones del litio es 3.

PARTICULA MASA G. COULOMIOS CARGA UNITARI

ELECTON 9.10939 x 10-28 -1.6022 x 10-19 -1 negativa

PROTON 1.67262 x 10-24 +1.6022 x 10-19 +1 positiva

NEUTRON 1.67493 x 10-24 0 0 cero o neutro

Todos los átomos de un mismo elemento poseen el número de protones pero el número de protones pero el de neutrones generalmente varia, esto conduce al concepto de ISOTOPOS y de ISOBAROS.

ISOTOPOS: son los átomos de un mismo elemento los cuales poseen distinto número de neutrones es decir igual número atómico pero distinta masa atómica.La mayoría de los elementos contienen 2 o mas isótopos de los cuales existen 3 tipos de isótopos de hidrogeno.

ISOBAROS: considerado como los átomos de distintos elementos los cuales contienen el mismo número de masa atómica pero distinto numero atómico.

CONFIGURACION ELCTRONICA:Hay numerosas pruebas físicas que demuestran que la materia de cualquier sustancia esta formada por átomos y que esto se considera agrupaciones de cantidades variables de partículas sub atómicas las cuales contienen masa y carga eléctrica que son protón y neutros.El modelo mecánico ondulatorio del átomo es un ejemplo anterior según dichos modelos el núcleo del átomo se encuentra rodeado de nubes electrónicas como lo establece Bohr en el cual representa una región de mayor densidad y por lo tanto una región en el espacio donde un electrón determinado o conjunto de electrones pueden encontrarse.Los electrones ocupan varios niveles de energía alrededor del núcleo y cada nivel de energía posee uno o más subniveles llamados como un conjunto de uno o más orbítales.Un orbital representa una región en el espacio con una forma específica. Donde es probable encontrar el par de electrones.Los electrones en el átomo se encuentran en el nivel de energía o capas los cuales aumentan de energía a medida que aumenta la distancia en el núcleo entre mas cerca se encuentre el electrón del núcleo menor energía posee dicho electrón y entre mas alejado se encuentre posee mayor energía.Estos niveles de energía se designa con los números enteros o con las letras mayúsculas siendo las siguientes: K, L, M, N, O, P, Q. Considerados que el numero máximo de electrones en cada nivel de energía es igual a zn2donde n es considerado el numero de niveles de energía los cuales tienen un valor 1 hasta7.Por lo tanto en el primer nivel de energía:n = 1 con un máximo 2 x 12 = 2 1er nivel.n = 2 con un máximo 2 x 22 = 8 2do nivel.n = 3 con un máximo 2 x 32 = 18 3er nivel.n = 4 con un máximo 2 x 42 = 32 4to nivel.

Esta regla nos indica que no se aplicara en los niveles 5to 6to 7mo, la cual establece que el nivel que quede como ultimo no puede haber mas de 8 electrones ni mas de 18 en el penúltimo.9F 2) 7)

NUMEROS CUANTICOS PRINCIPALES:n, l, m, s.

El modelo mecánico ondulatorio del átomo es un ejemplo anterior donde se encuentra rodeado de nubes electrónicas es cual describe a cada electrón en términos de cuatro números cuánticos dichos números cuánticos nos permite calcular la energía del electrón en térmicos de cuatro números cuánticos nos permite calcular la energía del electrón y predecir el lugar o posición en que se en encuentra dicho electrón dentro de la nube electrónica.

n considerado como numero cuantico principales cual tiene valores de n = 1 hasta n =7 y determina el nivel de energía principal o capa donde se encuentra, es el mas cercano al núcleo y el de menor energía.l considerado como número cuantico secundario orbital o asimutal, el cual determina el subnivel o subcapa dentro del nivel principal de energía, indicando además la forma de la nube electrónica o orbital que se encuentra alrededor del núcleo.

Estos subniveles o orbítales se denomina con las letras s, p, d y f.

El numero cuantico secundario es un entero no negativo menor igual cuando l =0, 1, 2.

n = 1 dicho numero da una medida de momento angular clasico.A cada valor de electrones se encuentra asociado una forma orbital simbolizada por una letra mayúscula.

falta

d) Dalton indica que los átomos de un mismo elemento son idénticos pero los átomos de un elemento son diferentes a los

átomos de otros.

e) Los compuestos formados por átomos de los elementos X y Y. En este caso, la relación de átomos del elemento X y

átomos del elemento Y es 2:1

En su primera hipótesis establece que los átomos de un elemento son diferentes de los

átomos de todos los demás átomos, además no intentó describir la estructura o composición de

los átomos, ni tenía la idea de que era un átomo. Pero observó que las diferencias en las

propiedades mostradas por elementos como el H y el O cada uno con sus átomos.

Ilustración de la ley de Dalton de las proporciones múltiples. La relación del oxígeno en monóxido de carbono y en el dióxido de

carbono: 1:2.

La segunda hipótesis que para formar un compuesto se necesitan los átomos de los

elementos, sino también del número especifico de dichos átomos. Para lo cuál se estableció la

ley de las proporciones definidas por Joseph Proust que establece que muestras diferentes de un

mismo compuesto siempre contienen los mismos elementos y en la misma proporción de masa.

Se manejaría como ejemplo el dióxido de carbono gaseoso, en donde se encontrara la misma

proporción de masa de carbono y oxígeno.

Además confirma otra ley, la ley de las proporciones múltiples. Si dos elementos pueden

combinarse para formar más de un compuesto, la masa de uno de los elementos que se combina

con una masa fija del otro, mantiene una relación de números enteros pequeños. Por ejemplo, el

carbono forma dos compuestos estables con el oxígeno, llamado monóxido de carbono y

dióxido de carbono.

Tercera hipótesis considerada la ley de la conservación de la masa. La cual establece que la

materia no se crea ni se destruye debido a que la materia esta formada por átomos, que no

cambian en su reacción química.

Átomo se define como la unidad básica de un elemento que puede intervenir en una

combinación química.

En el siglo XX demostraron que los átomos tienen una estructura interna la cual esta formada

por partículas aún más pequeñas llamadas PARTICULA SUBATOMICAS.

Las cuales condujeron al descubrimiento de tres partículas: electrones, protones y neutrones.

En 1890 muchos científicos estaban interesados en el estudio de la radiación, la emisión y

transmisión de la energía a través del espacio en forma de ondas.

Para investigar sobre este fenómeno se utilizo un tubo de rayos catódicos. EI cual consta

de un tubo de vidrio del cual se ha evacuado todo el aire. Si se colocan dos placas metálicas y

se conectan a una fuente de alto voltaje, la placa negativa (llamada cátodo) emite un rayo

indivisible.

Este rayo se dirige hacia la placa con carga positiva, llamada ánodo, que atraviesa por

una perforación y continúa su trayectoria hasta el otro extremo del tubo.

Cuando dicho rayo alcanza el extremo, cubierto de una manera especial, produce una

fuente fluorescente o luz brillante.

En algunos experimentos se colocaron por fuera del tubo de rayos catódicos, dos placas

cargadas eléctricamente y un electroimán.

Cuando se conecta el campo magnético y el campo eléctrico permanece desconectado,

los rayos catódicos alcanzan el punto A del tubo.

Cuando está conectado solamente el campo eléctrico, los rayos llegan al punto C.

Cuando tanto el campo magnético como el eléctrico están desconectados, o bien cuando

ambos están conectados pero se balancean de forma que se cancelan mutuamente, los rayos

alcanzan el punto B.

Debido a las teorías electromagnéticas un cuerpo cargado en movimiento se comprota

como un imán y puede interactuar con los campos magnéticos y eléctricos que atraviesa.

Debido a que los rayos catódicos son atraídos por la placa con carga positiva y repelidos

por la placa con carga negativa, deben consistir en partículas con carga negativa.

Actualmente, estas partículas con carga negativa se conocen como ELECTRONES.

Los metales tienen energía de ionización baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para formar iones positivos o cationes. De este modo, los metales forman sales como cloruros, sulfuros y carbonatos, actuando como agentes reductores (donantes de electrones).

Estructura electrónica

En sus primeros esfuerzos para explicar la estructura electrónica de los metales, los científicos esgrimieron las propiedades de su buena conductividad térmica y eléctrica para apoyar la teoría de que los metales se componen de átomos ionizados, cuyos electrones libres forman un 'mar' homogéneo de carga negativa. La atracción electrostática entre los iones positivos del metal y los electrones libres, se consideró la responsable del enlace entre los átomos del metal. Así, se pensaba que el libre movimiento de los electrones era la causa de su alta conductividad eléctrica y

térmica. La principal objeción a esta teoría es que en tal caso los metales debían tener un calor específico superior al que realmente tienen.

EL POSTULADO DE BROGLIE

El desarrollo de la Mecánica Cuántica comenzó con una idea muy simple pero revolucionaria que fue expuesta en 1924 por Louis-Victor de Broglie en su Tesis Doctoral. Inspirado por el comportamiento dual onda-corpúsculo de la radiación, de Broglie especuló sobre la posibilidad que también la materia tuviera un comportamiento dual, esto es que las entidades físicas que consideramos como partículas (electrones, átomos, bolas de billar, etc.) pudieran endeterminadas circunstancias manifestar propiedades ondulatorias.Hemos visto que la naturaleza corpuscular de la radiación electromagnética se pone en evidencia cuando se estudia su interacción con la materia (emisión y absorción, efecto fotoeléctrico, efecto Compton, creación y aniquilación de pares, etc.). Por otra parte, su naturaleza ondulatoria se manifiesta por la forma con que se propaga, dando lugar a los fenómenos de interferencia y difracción. Esta situación se puede describir diciendo que

http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/eleclibr.htm

http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/atomo.htm

http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/electron.htm

la radiación electromagnética es una onda que al interactuar con la materia manifiesta un comportamiento corpuscular. Con igual derecho podemos también decir que consta de partículas (los fotones) cuyo movimiento está determinado por las propiedades de propagación de ciertas ondas que les están asociadas. En realidad ambos puntos de vista son aceptables. Pensando en términos de la segunda alternativa y razonando por analogía, de Broglie exploró la idea que el movimiento de una partícula está gobernado por la propagación de ciertas ondas piloto asociadas con ella. Ciertamente, es muy sugestivo el hecho que la constante de Planck juegue un rol crucial, tanto para el comportamiento de los electrones del átomo (como lo muestra claramente el éxito de la teoría de Bohr) como para la interacción de la radiación con la materia.En el caso de la radiación, h está vinculado con los aspectos corpusculares de la misma. No es absurdo entonces especular sobre la posibilidad que en el caso de una partícula como el electrón, h esté relacionado con alguna clase de comportamiento ondulatorio.Cuando de Broglie publicó su trabajo aún no se habían observado comportamientos ondulatorios asociados con el movimiento de una partícula, aunque el tema había sido investigado en varias ocasiones. Pero esta falta de evidencia no es excluyente, pues si en esas ocasiones la longitud de onda de las ondas piloto hubiese sido muy corta no hubiera sido posible observar los aspectos ondulatorios. Esta situación se da también en la Óptica, donde para observar interferencia o difracción es preciso que las diferencias de caminos ópticos sean del orden de la longitud de onda de la luz empleada. Cuando esto no ocurre, la propagación de la luz se puede describir adecuadamente mediante la óptica geométrica, que es en esencia una teoría corpuscular.Para determinar la longitud de onda de las ondas piloto, de Broglie procedió por analogía a lo que se hace con la radiación electromagnética, considerada como un conjunto de fotones. De acuerdo con la ecuación de Einstein, la frecuencia de un fotón de energía E es

ν = E/h (6.1)

La longitud de onda se calcula mediante la relación usual

λ= v f /ν (6.2)

Donde v f es la velocidad de fase de la onda. Para el caso del fotón, vf =c de modo que

λ=c/ν=hc/E (6.3)

Recordando que la cantidad de movimiento del fotón es p=E/c, tenemos que

λ =h/p (6.4)

En consecuencia, por analogía con las ecs. (6.1) y (6.4), se puede formular el

Postulado de Broglie:La longitud de onda y la frecuencia de la onda piloto asociada a una partícula de impulso p y energía relativística total E están dadas porλ=h/p, ν=E/h (6.5)y el movimiento de la partícula está regido por la propagación de las ondas piloto.

La longitud de onda de la onda piloto se llama longitud de onda de Broglie de la partícula.

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISSEMBERG

En física, el término incertidumbre es la consecuencia de la descripción dada por De Broglie para un electrón que se mueve en una órbita de Bohr.

En tal descripción resulta imposible especificar exactamente, y en forma simultánea, la posición del electrón y el vector de su momento lineal. Esto se debe a que la simetría azimutal del patrón de ondas estacionarias indica que, para un tiempo dado, el electrón puede encontrarse en cualquier punto de la órbita.

Esta situación contrasta con la correspondiente de Bohr para el movimiento de un electrón atómico, donde es posible una especificación exacta, a un tiempo dado, de la posición y el momento lineal, de la misma manera que es posible en la descripción de Newton del movimiento de un planeta.

La incertidumbre para un tiempo dado, en la posición y el momento lineal de una partícula es una característica general de la descripción de De Broglie para su movimiento en términos de la propagación de ondas piloto asociadas.

La teoría cuántica predice que es fundamentalmente imposible efectuar mediciones simultáneas de la posición y velocidad de una partícula con precisión infinita. Fue Werner Heisenberg (1901-1976) quien dedujo esta idea, la cual se conoce ahora como el principio de incertidumbre de Heisenberg.

Heisenberg demostró que es posible construir un aparato que nos diga bastante bien donde está un electrón, pero que entonces no sabremos a qué velocidad se mueve. Si queremos medir su velocidad sin alterarla podemos usar una luz diferente pero entonces no veremos bien donde está. A escala atómica, ningún aparato puede decirnos al mismo tiempo exactamente dónde y exactamente a qué velocidad se está moviendo una partícula.

El punto es que al medir, introducimos una distorsión y que siempre tendremos que hacer ciertas concesiones en la precisión con que medimos estas cantidades. El principio de incertidumbre va más allá, y dice que en el fondo la posición del electrón está intrínsecamente indeterminada, y que su "posición" es solamente la probabilidad de obtener una cierta medición.

A veces se da otro ejemplo relacionado, pero que no alcanza a explicar la importancia de la incertidumbre: para medir la presión de los neumáticos de un automóvil, hay que dejar salir un poco de aire. Así que cuando el marcador dice 30,000 psi en realidad probablemente es más bien 29,999 psi o menos. Medir implica interactuar, e interactuar implica una cierta alteración. A nuestra escala esa alteración no importa, pero cuando vamos a lo muy pequeño, esa alteración es una parte muy importante de las reglas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Werner_Heisenberg

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Onda_piloto&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Louis-Victor_de_Broglie

http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_lineal

http://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo

http://es.wikipedia.org/wiki/Planeta

http://es.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton


http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr



http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionaria

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Simetr%C3%ADa_azimutal&action=edit

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Simetr%C3%ADa_azimutal&action=edit




http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica

La incertidumbre no es solo algo relacionado con la medición, sino que intrínsecamente las partículas tienen cierto nivel de indeterminación. Incluso una medición "ideal" tendría indeterminación, porque la posición de la partícula es sólo la probabilidad de obtener una cierta medición, no una cantidad absoluta.

CUACIÓN DE SCHRÖDINGER

La ecuación de Schrödinger, desarrollada por el físico austríaco Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger en 1925, describe la dependencia temporal de los sistemas mecanocuánticos. Es de importancia central en la teoría de la mecánica cuántica, donde representa un papel análogo a las leyes de Newton en la mecánica clásica.

Dualidad onda-corpúsculo

En 1923 Louis-Victor de Broglie formuló la hipótesis de que a toda partícula clásica microscópica se le puede asignar una longitud de onda inversamente proporcional a su cantidad de movimiento. Esa hipótesis fue comprobada en 1927 cuando se observó la difracción de electrones, lo cual sugería que en ciertos experimentos esas partículas se comportaban como una onda. De hecho el experimento de Clinton Davisson y Lester Germer que dicha difracción se ajustaba a la fórmula de Bragg si en ella se introducía la longitud de onda predicha por la fórmula de De Broglie. Esa predicción llevó a Schrödinger a tratar de escribir un ecuación para la onda asociada de De Broglie que para escalas macroscópicas se redujera a la ecuación de la mecánica clásica de la partícula. En concreto la ecuación de Schrödinger para partículas muy pesadas tiende a la ecuación de Hamilton-Jacobi clásica (que en última instancia es equivalente a las leyes de Newton). La forma de esta ecuación ondulatoria escrita por Schrödinger, para el campo de materia o función de onda:

Para describir partículas clásicas localizadas debemos construir un descrita por un paquete de ondas altamente localizado que se desplaza por el espacio. La longitud de onda de dicha de las ondas que conformaban dicho paquete material están en torno a la longitud de De Broglie para la partícula, y la velocidad de grupo del paquete coincide con la velocidad del movimiento de la partícula lo que reconcilia la naturaleza corpuscular observada en ciertos experimentos con la naturaleza ondulatoria observada para partículas subatómicas.

Interpretación estadística de la función de onda

A principios de la década de 1930 Max Born que había trabajado junto con Werner Heisenberg y Pascual Jordan en una versión de la mecánica cuántica basada en el formalismo matricial alternativa a la de Heisenberg apreció que la ecuación de Schrödinger compleja tiene una integral de movimiento dada por ψ*(x)ψ(x) (= |ψ(x)|2) que podía ser interpretada como una densidad de probabilidad. Born le dio función de onda una interpretación probabilística diferente de la que De Broglie y Schrödinger le

http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_de_probabilidad

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pascual_Jordan&action=edit



http://es.wikipedia.org/wiki/Max_Born

http://es.wikipedia.org/wiki/1930

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_grupo

http://es.wikipedia.org/wiki/Paquete_de_ondas

http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_onda

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Bragg


http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cl%C3%A1sica

http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica



http://es.wikipedia.org/wiki/Erwin_Schr%C3%B6dinger

http://es.wikipedia.org/wiki/Erwin_Schr%C3%B6dinger

http://es.wikipedia.org/wiki/Austria

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica

habían dado y por ese trabajo recibió el premio Nobel en 1954. Born ya había apreciado en su trabajo mediante el formalismo matricial de la mecánica cuántica que el conjunto de estados cuánticos llevaba de manera natural a construir espacios de Hilbert para representar los estados físicos de un sistema cuántico.

De ese modo se abandonó el enfoque de la función de onda como una onda material, y pasó a interpretarse de modo más abstracto como una amplitud de probabilidad. En la moderna mecánica cuántica, el conjunto de todos los estados posibles en un sistema se describe por un espacio de Hilbert complejo y separable, y cualquier estado instantáneo de un sistema se describe por un "vector unitario" en ese espacio (o más bien una clase de equivalencia de vectores unitarios). Este "vector unitario" codifica las probabilidades de los resultados de todas las posibles medidas hechas al sistema. Como el estado del sistema generalmente cambia con el tiempo, el vector estado es una función del tiempo. Sin embargo, debe recordarse que los valores de un vector de estado son diferentes para distintas localizaciones, en otras palabras, también es una función de x (o, tridimensionalmente, de r). La ecuación de Schrödinger da una descripción cuantitativa de la tasa de cambio en el vector estado.

NUMEROS CUANTICOS

Cada electrón está ubicado en un espacio energético con cualidades individuales muy peculiares.

Un número cuántico es cada uno de los parámetros numéricos que caracterizan los estados propios de un hamiltoniano cuántico.

Muy especialmente, se refiere a los números que caracterizan los estados propios estacionarios de un electrón de un átomo hidrogenoide. Estos números cuánticos son:

1. El número cuántico principal (n), que está relacionado con la energía del electrón.

2. El (primer) número cuántico orbital (l), que es un entero positivo está relacionado con el momento angular y está relacionado también con las correcciones energéticas del nivel orbital.

3. El segundo número cuántico orbital o número cuántico magnético (m), que es número entero (postivo, negativo o cero), relacionado con la tercera componente del momento angular.

4. El número cuántico de espín (s), que para un electrón toma los valores +1/2 o -1/2.

http://es.wikipedia.org/wiki/Esp%C3%ADn

http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_angular

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo_hidrogenoide


http://es.wikipedia.org/wiki/Vector_unitario

http://es.wikipedia.org/wiki/Glosario_de_topolog%C3%ADa#S

http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_complejo

http://es.wikipedia.org/wiki/Conjunto

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Amplitud_de_probabilidad&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_f%C3%ADsico

http://es.wikipedia.org/wiki/Espacio_de_Hilbert


http://es.wikipedia.org/wiki/Premio_Nobel_de_F%C3%ADsica

Cada una de las capas del modelo atómico de Bohr correspondía a un valor diferente del número cuántico principal. Más tarde se introdujeron los otros números cuánticos y Wolfgang Pauli, otro de los principales contribuidores de la teoría cuántica, formuló el celebrado principio de exclusión basado en los números cuánticos, según el cual en un átomo no puede haber dos electrones cuyos números cuánticos sean todos iguales. Este principio justificaba la forma de llenarse las capas de átomos cada vez más pesados, y daba cuenta de porqué la materia ocupa lugar en el espacio.

Desde un punto de vista mecano-cuántico, los números cuánticos caracterizan las soluciones estacionarias de la Ecuación de Schrödinger.

LOS NUMEROS CUANTICOS DE UN ELECTRON

Los números cuánticos se emplean para describir matemáticamente un modelo tridimensional del átomo. Para esa descripción se toman en cuenta tanto la participación de la energía potencial (del electrón, por ejemplo) como la energía cinética (entre el núcleo del átomo y el electrón, por ejemplo).

• El número cuántico principal, n, define el estado de energía principal, o capa, de un electrón en órbita. Su valor puede ser de 1, 2, 3, 4, etc., incrementando según incrementa la distancia del electrón del núcleo. Así, la primera de las capas del átomo tiene un número cuántico principal de 1.

• El número cuántico orbital, l, describe la magnitud del momento angular del electrón en órbita, esta es la subcapa. Su valor puede ser 0, 1, 2, 3, 4, etc., con tal que siempre sea uno menor que n (n-1). Por ejemplo, si n=3; l será igual a 0, 1 y 2. Basado en este número cuántico se especifican la forma del orbital, el cual es el fundamento en los enlaces químicos y los ángulos de esos enlaces. En la notación de la composición electrónica de un átomo, l tiene asignado las letras s, p, d, f, g, y h representando el valor respectivo de l.

• El número cuántico magnético m describe las posibles orientaciones magnéticas en el espacio del plano de la órbita del electrón alrededor del núcleo y determina el orbital. Los valores de m varían poco entre sí.

• El llamado spin se designa con el número cuántico de spin magnético, s, que puede adoptar el valor de – 1/2 o + 1/2 según la dirección del spin o giro. Define la rotación del electrón alrededor de su propio eje.

Para cada número cuántico, salvo s, sólo están permitidos determinados valores enteros. Las consecuencias de esta regla están sustancialmente de acuerdo con la ley periódica, la cual rige la estructura de la Tabla Periódica y la regla del octeto.

En resumen, el estado cuántico de un electrón es determinado por los números cuánticos:

nombre símbolo orbital rango de valores ejemplo

número cuántico principal

capa

http://es.wikipedia.org/wiki/Regla_del_octeto

http://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementos

http://es.wikipedia.org/wiki/Orbital

http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_qu%C3%ADmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial

http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Schr%C3%B6dinger

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_exclusi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_cu%C3%A1ntica

http://es.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_Pauli

http://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B3mico_de_Bohr

número cuántico de momento angular o:número cuántico orbital

subcapacuando :

número cuántico magnético

orbital cuando :

número cuántico del espín

espín siempre será:

Por ejemplo, cuando el número cuántico principal (n) es 1, la teoría cuántica sólo permite que el número orbital (l) y el número cuántico magnético (m) tengan un valor de 0, y que el número cuántico de espín (s) sea + 1/2 o – 1/2. El resultado es que en este caso (n=1), sólo hay dos combinaciones posibles de números cuánticos: 1 – 0 – 0 – (+1/2) y 1 – 0 – 0 – (– 1/2). Según el principio de exclusión, cada una de estas dos combinaciones de números cuánticos puede ser adoptada por un único electrón. Por tanto, cuando el número cuántico principal es n = l, sólo dos electrones pueden ocupar esa capa electrónica.

Cuando n = 2, la teoría cuántica permite que (l) sea 0 o 1, m sea +1, 0, o –1, y s sea + 1/2 o – 1/2. Existen ocho combinaciones posibles de estos números cuánticos. Por tanto, en la segunda capa electrónica, puede haber un máximo de ocho electrones. Con este método puede establecerse el número máximo de electrones permitidos en cada capa electrónica de cualquier átomo. La ley periódica se explica por el diferente grado de llenado de las capas electrónicas (orbitales) de los átomos.

Entonces, para calcular el número total de electrones en una capa, se usa la relación 2n2.

Asignación de electrones

La notación abreviada sigue un patrón basado en los números cuánticos, de tal modo que el primer número representa el valor de n (número cuántico principal), luego una letra que representa el valor de l (número cuántico de momento angular) y finalmente un superíndice numérico que representa el número de electrones en cada orbital.

valor de n

l = 0(s)

l = 1(p)

l = 2(d)

l = 3(f)

l = 4(g)

l = 5(h)

n = 1 (K)

n = 2 (L)

http://es.wikipedia.org/wiki/Esp%C3%ADn

n = 3 (M)

n = 4 (N)

n = 5 (O)

n = 6 (P)

Nota: los valores consecutivos y repetitivos de 2, 6, 10, 14, 18 y 22 se refieren al número de electrones en cada orbital.

Por ejemplo la estructura del átomo de oxígeno (número atómico Z = 8) es diseñado con la notación:

http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_at%C3%B3mico

2010 gestíon ntrodqc acompleto

Documents

Transcript of 2010 gestíon ntrodqc acompleto