1 bach. unidad 2 - Cuerpo y Materia
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Quimica

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1 bach. unidad 2 - Cuerpo y Materia 1 bach. unidad 2 - Cuerpo y Materia Presentation Transcript

  • El Cuerpo y la Matería
  • Elemento QuímicoEs toda sustancia simple que estáconstituida por una sola clase de átomos.En la actualidad existen en la tierraaproximadamente unos 136 elementosquímicos.Generalmente los elementos conservan suspropiedades químicas.
  • Cuerpos PurosEs aquel que formado por una sola clase deátomos, dicho cuerpo toma el nombre deelemento.El diamante es considerado un cuerpo puro.Otros cuerpos puros son el hierro (Fe),aluminio (Al) y el oro (Au) que seencuentran libres en la naturaleza.
  • Distribución de los elementos químicos en la naturaleza Elemento Porcentaje Elemento PorcentajeOxígeno 49,20 Titanio 0,58Silicio 25,70 Cloro 0,19Aluminio 7,50 Fósforo 0,11Hierro 4,71 Manganeso 0,09Calcio 3,39 Carbono 0,08Sodio 2,63 Azufre 0,06Magnesio 1,93 Otros -Hidrógeno 0,83
  • Notación química de los elementosEs la forma de representar gráficamente alos elementos químicos.A los elementos se los representa pormedio de símbolos químicos.En la antigüedad se los representaba consímbolos como el sol, estrellas, luna, etc.Actualmente los elementos se losrepresenta a través del alfabeto.
  • Reglas para la Notación de los elementos• Para escribir el símbolo de un elemento se lo representa con la primera letra mayúscula de su nombre.• También se lo puede representar con dos letras, la primera mayúscula y la segunda minúscula tomando referencia las dos primeras letras del nombre.Boro = B Fluor = FCalcio = Ca Litio = Li
  • Reglas para la Notación de los elementos• Cuando la primera y segunda letra del nombre del elemento coincida con la de algún otro, se puede usar como segunda letra una de las siguientes.Cesio = Cs Cadmio = CdMagnesio = Mg Manganeso = Mn• Existen símbolos de elementos que provienen de un nombre latino.Oro = Aurum = AuSodio = Natrium = Na
  • Origen de los nombres y símbolosAsí como en las matemáticas existensímbolos para representar la suma (+),resta (-), multiplicación (*) y división (/); losquímicos necesitaron representar demanera breve y concisa los elementosquímicos para ello los alquimistasutilizaban símbolos mitológicos que estabanrelacionados con la astrología.
  • Origen de los nombres y símbolos
  • Origen de los nombres y símbolosEn la Química Moderna, a partir del año1814, fueron propuestos por el químicosueco Jacob Berzelius por medio de unanotación química de los elementos cuyosnombres provienen de palabras latinas,griegas, árabes, suecas o alemanes,nombre de planetas, asteroides, lugares ycientíficos o haciendo referencia a unapropiedad del elemento.
  • Origen de los nombres y símbolos
  • Nombres castellano de los elementosProcedencia de algunos nombres de elementos
  • Ley de las TriadasEstablecida en 1817 por el científico JohannW. Döbereiner, donde observó y demostróque existen grupos de tres elementos conpropiedades parecidas; donde las masas opesos atómicos eran muy cercanos. Porejemplo:Hierro (Fe)=58,84Cobalto (Co)=58,93Níquel (Ni)=58,71.
  • Ley de las TriadasTambién se demostró que la masa atómicadel elemento que se sitúa en la mitad seacercaba mucho al promedio de las masasatómicas de los otros dos elementos.Cloro (Cl)=35,453Yodo (I)=126,904Donde (35,45+126,91)=162,357/2=Por lo tanto el Bromo (Br)=81,1785
  • Ley de las TriadasOtras triadas son:Azufre (S)= 32,060Selenio (Se)=Teluro (Te)= 127,60Calcio (Ca)=40,078Estroncio (Sr)=Bario (Br)=137,327
  • Ley de las TriadasLitio (Li)= 6,941Sodio (Na)=Potasio (K)=39,098Escandio (Sc)= 44,956Itrio (Y)=Lantano (La)= 138,906
  • Ley de las OctavasEstablecida en 1864 por el químico inglésJohn Newlands, observó que ordenando los63 elementos conocidos de maneracreciente según su masa atómica desde elmás liviano, Hidrógeno (H) hasta el máspesado, Uranio (U); el elemento 1 teníapropiedades parecidas al elemento 8.
  • Ley de las OctavasLitio (Li) Flúor (F)Berilio (Be) Sodio (Na)Boro (B) Magnesio (Mg)Carbono (C) Aluminio (Al)Nitrógeno (N) Silicio (Si)Oxígeno (O) Fósforo (P)Flúor (F) Azufre (S)Sodio (Na) Cloro (Cl)
  • Ley Periódica de los elementosquímico rusoEstablecida en 1869 por elDmitri Ivanovich Mendeleev y el alemánLothar Meyer, tomaron como base las leyesde las triadas y las octavas y manifestaronque las propiedades físicas y químicas delos elementos varían según su periodicidad(repetición de propiedades cada ciertonumero de elementos) al aumentar la masaatómica.
  • Ley Periódica de los elementos en ordenEllos clasificaron los elementoscreciente a su masa atómica, logrando deesta manera agrupar elementos similaresen una misma columna o grupo.Esta clasificación mostraba algunasinexactitudes dejando en duda entonces, elpeso atómico como base valedera para laclasificación de los elementos.
  • Tabla Periódica de los elementosSe conoce como tabla periódica de loselementos a la representación gráfica osimbólica diseñada para organizar ysegmentar cada elemento químico deacuerdo a las propiedades que posea.En ella aparecen diferenciados tres tipos deelementos: los elementos inertes, loselementos representativos, y los elementosde transición.
  • Disposición de la Tabla PeriódicaLa tabla periódica tiene semejanza a unacasilla de correos y en cada casilla seencuentra clasificado un elemento, allíconsta el símbolo químico, el númeroatómico y la masa atómica; el primero essiempre menor que el segundo.La disposición de la tabla periódica estadada por Períodos y Familias o grupos.
  • Disposición de la Tabla Periódica
  • Grupos o FamiliasUna familia es la agrupación de elementoscon propiedades físicas y químicassemejantes en una misma columna de latabla periódica y con la misma valencia.Esta disposición se dirige de izquierda aderecha en 8 columnas verticales marcadascon números romanos desde el grupo I Ahasta el grupo VIII B.Son en total18 familias.
  • PeríodosUn período es la agrupación de elementoscon propiedades variadas en una misma filade la tabla periódica.Esta disposición se dirige horizontalmenteen forma de renglones, de arriba haciaabajo que van desde el 1 al 7, yrepresentan el numero cuántico principal (n)del átomo que corresponde a las antiguascapas K, L, M, N, O, P, Q.
  • Clasificación y Características de los MetalesSe entiende por metales a un grupodeterminado de elementos situados en laparte izquierda de la tabla periódica.Cada metal se diferencia de otro por suestructura y propiedades, pero existenciertas características que permitenagruparlos.Los metales pueden dividirse en dosgrupos:
  • Clasificación y Características de los Metales1. Metales Negros 1. Metales Férreos 2. Metales Refractarios 3. Metales Uránicos 4. Tierras Raras2. Metales de color 1. Metales Ligeros 2. Metales Nobles 3. Metales fácilmente fusibles
  • Características de los Metales1. Son electropositivos.2. Pierden electrones.3. Son sólidos (excepto el mercurio).4. Son buenos conductores del calor y la electricidad.5. Son dúctiles y maleables.6. Poseen brillo.7. Representan más del 78%.8. No se combinan entre ellos.
  • Clasificación y Características de los No MetalesLos no metales son los elementos situadosa la derecha de la tabla periódica, porencima de la línea quebrada de los grupos14ª y 17.Son tan solo 25 elementos, incluyendo elhidrógeno.Los no metales se clasifican en:Halógenos, anfígenos, nitrogenoides ycarbonoides.
  • Características de los No Metales1. La mayoría son electronegativos.2. Ganan electrones.3. Se encuentran en distintos estados (él único liquido es el bromo)4. No son buenos conductores del calor y la electricidad.5. No son dúctiles y maleables.6. No presentan brillo.7. Se combinan con los metales.
  • Grupo IA (1): Metales AlcalinosFormados por H, Li, Na, K, Rb, Cs, FrSe denomina así por la reacción violentacon el agua.Forman Bases.Son blandos, livianos y se oxidan fácilmentecon el aire, tanto que su brillo desapareceen segundos luego del corte.Poseen puntos de fusión y ebullición bajos.
  • Grupo IIA (2): Alcalinos-TérreosFormados por Be, Mg, Ca, Sr, Ba, RaSon duros y blancos.Reaccionan con el agua caliente formandohidróxidos.Poseen puntos de fusión y ebullición másaltos que los metales alcalinos.
  • Grupo IIIA (13): TérreosFormados por B, Al, Ga, In, TlLos tres últimos poseen números deoxidación variables.Con el aluminio se elaboran utensilios y sehacen recubrimientos de objetos.
  • Grupo IVA (14): CarbonoidesFormados por C, Si, Ge, Sn, PbLos dos primeros son no metales; elgermanio es metaloide; el estaño y plomometales.El plomo se utiliza para confeccionar lasplacas de las baterías o para construirmateriales que absorben rayos x.
  • Grupo VA (15): NitrogenoidesFormados por N, P, As, Sb, BiLos tres primeros son no metales; elbismuto metal.El fósforo blanco enciende al ambiente y selo almacena en agua.El fósforo rojo se utiliza para preparar loscerillo.
  • Grupo VIA (16): AnfígenosFormados por O, S, Se, Te, PoLos cuatro primeros son no metales.El oxígeno es una gas comburente, ayuda ala combustión y es un gran propagador delas ondas sonoras.
  • Grupo VIIA (17): HalógenosFormados por F, Cl, Br, I, AtEl Flúor y Cloro son gases; el Bromo eslíquido; el Yodo y el Ástato son sólidos.Forman moléculas diatómicas: F2, Cl2, Br2,I2.El cloro se utiliza como blanqueador odesinfectante de las aguas de piscinas ycisternas.
  • Grupo VIIIA (18): Gases Inertes o noblesFormados por He, Ne, Ar, Kr, Xe, RnPoseen una gran estabilidad química portener sus orbitales saturados.Son gases incoloros, monoatómicos ydiamagnéticos.Se encuentran en el aire atmosférico(excepto en Rn).El neón emite luz muy brillante, por lo quees utilizado en letreros luminosos queresaltan en la oscuridad.
  • Grupo IB (11)Formados por Cu, Ag, Au, RgSon muy dúctiles y maleables, buenosconductores del calor y la electricidad. Losobjetos de Cu, Au y Ag son apreciados subelleza y brillo metálico.
  • Grupo IIB (12)Formados por Zn, Cd, Hg, CnSon metales pesados debidos a susdensidades elevadas.El mercurio es un metal líquido utilizadocomo líquido termométrico debido a su altacapacidad de dilatación.
  • Grupo IIIB (3)Formados por Sc, Y, Lantánidos (57-71),Actínidos (89-103)Son metales radioactivos.El Europio y el Iterbio, se utilizan comocomponentes de las pantallas de lostelevisores a color, se las confecciona condos placas paralelas transparentes quecontienen un líquido (cristales líquidos) queposeen la propiedad de orientarse cuandose ven expuestas a la corriente eléctrica.
  • Grupo IVB (4)Formados por Ti, Zr, Hf, RfEl Titanio se utiliza en la fabricación defuselajes de aviones y para la construcciónde las cajas negras.El Hafnio se emplea en la industria nuclearpor su capacidad para capturar neutrones.
  • Grupo VB (5)Formados por V, Nb, Ta, Ha, DbSon metales de color gris plateado.El Vanadio se utilizan como catalizadores(acelera, induce o propicia una reacciónquímica sin actuar en ella) para formaraceros resistentes y elásticos.
  • Grupo VIB (6)Formados por Cr, Mo, W, SgEl Wolframio o tungsteno es un mismoelemento, se utiliza como filamentoincandescente es los focos.El Seaborgio es un metal sintéticoradioactivo.
  • Grupo VIIB (7)Formados por Mn, Tc, Re, BhEl Tecnesio y el nielsbohrio son metalesartificiales.El Mn se emplea para fabricar aceros de lasrieles del tren, muy resistentes alrozamiento.
  • Grupo VIIIB (8-9-10)Formados por Fe, Ru, Os – Co, Rh, Ir – Ni,Pd, PtEl Hierro se utiliza como componente delacero, sirve para preparar estructurasmetálicas de edificios.El Cobalto se utiliza para la fabricación desúper aleaciones, para dar coloración azulal vidrio, plásticos, pinturas y tejidos.El Ni por su alto poder anticorrosivo se loutiliza para los recubrimientos metálicos.
  • Propiedades PeriódicasSon las propiedades repetitivas o parecidasque sirve para agrupar a los elementos enuna misma familia o grupo.Las Propiedades físicas y químicas de loselementos cambian ligeramente.Las propiedades varían de forma gradual almovernos en un determinado sentido en elsistema periódico.
  • Propiedades PeriódicasLa comprensión de esta periodicidad permitiráentender mejor el enlace de los compuestos simples,así como los puntos de fusión, de ebullición, etc..Las propiedades periódicas más importantes son:1.Estructura electrónica.2.Energía de ionización.3.Electronegatividad.4.Afinidad electrónica.5.Carácter metálico6.Valencia iónica7.Radio atómico e iónico.
  • Estructura o Configuración ElectrónicaEs la distribución de los electrones en losorbitales del átomo.Los electrones están distribuidos en cadaátomo en niveles o capas de energía.Los elementos de un mismo período tienentodos el mismo número de niveleselectrónicos (completos o no), y estenúmero coincide con el número del período.
  • Estructura o Configuración ElectrónicaEl número máximo de electrones que cabenen un nivel es 2n2, siendo n el número denivel.Cada nivel o capa de energía puede teneruno o más subniveles con distinto númerode electrones.Los subniveles están divididos en:s (short)p=(principal)d=(diffuse)f=(fundamental)
  • Energía de IonizaciónSe llama energía (o potencial) de ionizacióna la energía necesaria para separartotalmente el electrón más externo delátomo en estado gaseoso,convirtiéndolo en un ion positivo ocatión.Como es lógico, cuanto menor sea su valor,tanto más fácil será conseguir que un átomopierda un electrón.
  • Energía de IonizaciónAsí, para un átomo X, el proceso será: X + Ei ⇒ X+ + e -donde e- es el electrón extraído.La energía de ionización se suele medir enelectronvoltios. El electronvoltio (eV) es laenergía que tiene un electrón sometido a ladiferencia de potencial de un voltio.1 eV = 1,6 · 10-19 C · 1 V; 1 eV = 1,6 · 10-19 J
  • Energía de IonizaciónEn el sistema periódico, la energía deionización aumenta dentro de un grupo deabajo hacia arriba, porque cuanto máscerca del núcleo esté el electrón que sequiere separar, tanto más atraído estará poraquel. Esto hace, por ejemplo, que laenergía de ionización del Cs, situado al finaldel segundo grupo, sea 1,4 veces máspequeña que la del Li, situado por elprincipio de ese mismo grupo (elementosalcalinos).
  • Energía de IonizaciónEn un periodo, el análisis de la variación dela energía de ionización es más complicado.En general, podemos decir que aumenta deizquierda a derecha.Una particularidad destacable es que losvalores máximos de las energías deionización corresponden a los gases nobles.Ello es coherente con el hecho de que losgases nobles son muy estables o bastanteinertes.
  • ElectronegatividadLa electronegatividad se define comola tendencia que tienen los átomospara captar electrones.La electronegatividad es una propiedad delos átomos que relaciona las magnitudesanteriores y que tiene un gran interés desdeel punto de vista químico.Se dice que un elemento es muyelectronegativo cuando la energía deionización y la afinidad electrónica sonaltas.
  • ElectronegatividadEn general, la electronegatividad varíaperiódicamente, de forma que los elementossituados más arriba y a la derecha del sistemaperiódico son los más electronegativos y lossituados más hacia abajo y a la izquierda sonlos menos electronegativos. El elemento máselectronegativo (más no metálico) es el flúor,seguido del oxígeno y del cloro. El menoselectronegativo (más metálico) es el cesio. Losgases nobles son muy inertes, no se habla deelectronegatividad de estos elementos.
  • Afinidad ElectrónicaSe llama afinidad electrónica, AE (oelectroafinidad), a la energía que libera unátomo en estado gaseoso cuando capta unelectrón y se transforma en un ion con carga-1, también en estado gaseoso.Si un átomo tiene baja energía de ionización, cedecon facilidad un electrón (no tiende a ganarlo); porello, su afinidad electrónica será baja. Cuando unátomo tiene alta su energía de ionización, no tienetendencia a perder electrones y sí a ganarlos. Laafinidad electrónica varía en el sistema periódicoigual que la energía de ionización.
  • Carácter MetálicoUn elemento se considera metal desde unpunto de vista electrónico cuando cedefácilmente electrones y no tiene tendenciaa ganarlos; es decir, los metales son muypoco electronegativos.Un no metal es todo elementoque difícilmente cede electrones y sí tienetendencia a ganarlos; es muyelectronegativo.Los gases nobles no tienen ni caráctermetálico ni no metálico.
  • Carácter MetálicoLa línea quebrada que empieza en el boro(B) y termina en el astato (At) marca laseparación entre los metales, que seencuentran por debajo de ella, y los nometales, que se sitúan en la parte superiorde la tabla periódica.Los semimetales son los elementos que notienen muy definido su carácter metálico ono metálico y se sitúan bordeando estalínea divisoria.
  • Valencia IónicaEs el número de electrones que necesita unelemento para ganar o perder paracompletar el octeto en el último nivelexterno de energía.La valencia iónica es con la que actúan losátomos cuando forman enlaces iónicos.Coincide con el número de electrones quele sobran o le faltan para completar su capade valencia.
  • Valencia IónicaPor ejemplo el Calcio (Ca) tiene valencia de+2, le sobra dos electrones en su capa devalencia, puede ceder 2 electrones.El azufre (S) tiene valencia de -2, le faltan 2electrones en su capa de valencia, puedecaptar 2 electrones.Excepciones:El hidrógeno y los metales de transición tienenmás de una valencia iónica.H=+1, -1 (cede o capta 1 electrón)Au=+1, +3 (cede 1 o 3 electrones)
  • Radio atómicoEs la distancia que existe entre el núcleo yla capa más externa (capa de valencia).Por medio del radio atómico es posibledeterminar el tamaño del átomo.En los grupos o familias, el radio atómicoaumenta directamente con su númeroatómico y números de niveles o sea dearriba hacía abajo.
  • Radio atómicoEn los períodos el radio atómico disminuyea medida que aumenta su número atómicoo sea de izquierda a derecha. Esto se debea la atracción que ejerce el núcleo sobre loselectrones de los orbitales más externos,disminuyendo así la distancia núcleo-electrón.
  • Radio iónicoEs el radio que tiene un átomo cuando haperdido o ganado electrones, adquiriendo laestructura electrónica del gas noble máscercano.Podemos considerar dos casos:1.Que el elemento gane electrones.2.Que el elemento pierda electrones.
  • Radio iónicoPor ejemplo, todos los elementos del grupo1(alcalinos) tienen una configuraciónelectrónica del tipo ...ns1; lo más fácil esque pierdan ese electrón del orbital del nivelsuperior, más débilmente atraído por elnúcleo, y que adquieran la estructuraelectrónica del gas noble anterior. Por tanto,la carga nuclear será mayor que laelectrónica, con lo que el núcleo atraerá conmás fuerza a los electrones, y el radioiónico será menor que el radio atómico.
  • Radio iónicoTodo lo contrario ocurre en los elementosdel grupo 17(halógenos). En éstos laconfiguración electrónica es del tipo ...ns2np5, con lo que es más fácil que completenel orbital p ganando un electrón, luego sucarga nuclear será menor que la electrónicay la atracción que ejercerá el núcleo sobrelos electrones será también menor. Portanto, los radios iónicos, en este caso, sonmayores que los atómicos.
  • Radio iónicoPodemos generalizar diciendo que los ionescargados negativamente (aniones) son siempremayores que los átomos de los que derivan,aumentando su tamaño con la carga negativa: losiones positivos (cationes), sin embargo, sonsiempre menores que los átomos de los quederivan, disminuyendo su tamaño al aumentar alcarga positiva.Entre los iones con igual número de electrones(isoelectrónicos) tiene mayor radio el de menornúmero atómico, pues la fuerza atractiva delnúcleo es menor al ser menor su carga.
  • ValenciaEs la cantidad de electrones que unelemento posee en su último nivelenergético.Se representa con un número entero, sincarga eléctrica.Ejemplo: El Cloro (Cl)Masa atómica (A)=35;Número atómico (Z)=17+n=35-17n=18+-K=2e-; L=8e-; M=7e-
  • Estado o número de oxidación que puedenSon los electrones de valenciaperder o ganar los átomos formando ionespositivos y negativos o dipolos con lasmismas características.El número de oxidación es positivo si elátomo pierde electrones, o los compartecon un átomo que tenga tendencia acaptarlos. Y será negativo cuando el átomogane electrones, o los comparta con unátomo que tenga tendencia a cederlos.
  • Estado o número deEjemplo: oxidaciónEl Cloro (Cl) para formar un compuestodebe ganar 1 electrón, por lo tanto, elnúmero de oxidación es Cl 1-.El Oxígeno (O) tiene -2 lo que indica queen una unión iónica tiende a ganar doselectrones, sin embargo forma algunoscompuestos (peróxidos) en los que actúacon -1. Todos los metales tienen númerosde oxidación positivos porque tienden aperder electrones.
  • MoléculasEs la mínima porción en que se puededividir la materia que conserva suspropiedades físicas.Esta formada por la unión de 2 o másátomos.Las moléculas de acuerdo a su numero deátomos se clasifican en:1.Diatómicas.2.Triatómicas.3.Poliatómicas.
  • Moléculas DiatómicasSon aquellas formadas por 2 átomos, yasean estos iguales o diferentes.Ejemplos:O2 = Oxigeno diatómicoNaCl = Cloruro de Sodio (sal de mesa)
  • Moléculas TriatómicasSon aquellas formadas por 3 átomos, yasean estos iguales o diferentes.Ejemplos:O3 = OzonoCO2 = Dióxido de carbono (Anhídrido)
  • Moléculas PoliatómicasSon aquellas formadas por varios átomos,ya sean estos iguales o diferentes.Ejemplos:S8 = Azufre octoatómicoH2O2 = Peróxido de Hidrógeno (AguaOxigenada)