Clase 1.- Composición de la materia y ramas de la química

La química es la ciencia que estudia, composición, estructura y propiedades de la materia, así como los cambios que esta experimenta y su relación con la energía.

REPRESENTACIONES

CONCRETA, ABSTRACTA, COMPLEJA (Macro,micro,simbólico)

Trata los principios básicos acerda de la constitución las propiedades y tranformaciones de las sustancias, además de estudiar las leyes generales.GeneralSe encarga del estudio de los compuestos del carbono a excepción de carbonatos, cianuros, CO y CO2.OrgánicaSu campo de estudio se refiere a las sustancias que forman el campo mieneral y los compuestos no estudiados por la orgánica.InorgánicaComprende los metodos de reconocimiento y determinacion de los constituyentes de los compuestos en su calidad como en su cantidad.Analíticaestudia los principios matématicos y fisicos que se aplican al estudio de la materia y energía.Fisicoquímicacampo que se refiere a los procesos quimicos que ocurren en los seres vivos.Bioquímica

Materia. Cuerpo. Sustancia. Molecula. Atomo. Partícula Elemental.

Materia, todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa. (Ver y tocar y no ver ni tocar).

Átomo, es la partícula más pequeña de un elemento químico que conserva propiedades de dichos elementos.

Molécula, conjunto de al menos dos átomos enlazados covalentemente que forma un sistema estable y eléctricamente neutro. (Discretas o polímeros).

Sustancia es una forma de materia que tiene composición definida (constante) y propiedades distintivas. (Ejemplos: agua azúcar amoniaco),

Solución, son aquellas cuya naturaleza no varían sea cual sea su estado. Se divide en dos grandes grupos elementos y compuestos.

Compuesto, una sustancia formada por átomos de dos o más elementos unidos químicamente en proporciones fijas. (Solo se pueden separar por medios químicos)

Elemento: una sustancia que no se puede separar en otra más sencilla por medios químicos.

Mezcla es una combinación de dos o más sustancias en la que estas conservan sus propiedades (aire, bebidas, leche, cemento). Cualquier mezcla se puede separar por medios físicos.

Homogénea: la composición de la mezcla es uniforme.

Heterogénea: su composición no es uniforme.

Materia

Mezclas

Homogéneas Heterogéneas

Sustancias puras

Compuestos Elementos

Propiedades

Físicas: se pueden medir y observar sin que se modifique la composición o identidad de la sustancia.

Propiedad química: a fin de observarla esta propiedad debe incurrir a un cambio químico.

Todas las propiedades mensurables de la materia corresponden a una de dos categorías adicionales:

Propiedad extensiva, depende de la cantidad de la materia que se considere. La masa que es la cantidad de materia en una muestra dada de una sustancia es una propiedad extensiva. (Ejemplo, inercia, peso, área, volumen, presión, calor, etc.).

Propiedad intensiva, no depende de cuanta materia se considere. (Densidad, temperatura, color, olor, sabor, reactividad, etc.).

Clase 2.- Métodos de separación y cambios de estado

Método Propiedad EjemploCentrifugación Fuerza centrífuga sobre las

partículas más densas.Fabricación de azúcar, sustancias solidas de la leche.

Cristalización Diferencia de solubilidad en disolventes fríos y calientes.

Producción de azúcar sal y antibióticos.

Cromatografía Diferencia de difusión de una sustancia a través de otra fija.

Separación de pigmentos.

Decantación Diferencia de densidad, se utiliza cuando la diferencia es muy evidente.

Separación del petróleo mezclado en agua de mar.

Destilación Diferencias en el punto de ebullición

Obtención de licores y de alcohol etílico de 96.

Evaporación Diferencia en el punto de evaporación de los componentes de la mezcla.

Contracción de jugos de frutas. Sales.

Extracción Diferencia en la solubilidad en dos disolventes inmiscibles.

Filtración Tamaño de la partícula y baja solubilidad.

Purificación de la cerveza y del agua. Filtros

Imantación Propiedades2 magnéticas de los componentes.

Sedimentación Diferencia de densidadesSublimación Diferencia en el punto de

sublimación.Fabricación de hielo seco.

Tamizado Tamaño en las partículas en relación con el diámetro de los orificios de la malla.

A fines del siglo XIX teoría cinético-molecular establece que la energía t el movimiento están relacionados con el comportamiento de las moléculas y explica las propiedades de los estados de la materia:

La materia está constituida por pequeñas partículas. Las partículas se encuentran en constante movimiento el cual depende de la energía

cinética y determina la temperatura del cuerpo. Las partículas interactúan entre sí, interviniendo fuerzas.

Plasma: Algunos o todos los átomos o moléculas están separadas en forma de iones. Se forma a temperatura muy elevada, cuando la materia observe energía y se separa formando iones positivos y electrones o en algunas ocasiones núcleos atómicos y electrones libres, es un excelente conductor, y es la forma de materia más común en el universo. Campo eléctrico a un gas a baja presión.

La materia cambia de estado por efectos de temperatura y presión

Un cambio es una conversión de la materia de una a otra forma distinta debido a su interacción con la energía, también se les conoce como fenómenos y puede ser de tres tipos:

Físicos: se presentan cuando la materia cambia de forma, tamaño, estado de agregación etc. Todos aquellos cambios que no alteran la estructura interna de la materia y por lo tanto no se forman nuevas sustancias. Y en su mayoría son reversibles.

Químicos: se presentan cuando se forma una nueva sustancia con propiedades distintas, es decir aquellos cambios que alteran la estructura. Son generalmente irreversibles.

Nucleares: se presentan cuando se modifica la constitución del núcleo atómico. Al proceso en el que cambio el núcleo se le llama reacción nuclear.

Clase 3.- Modelos atómicos y configuración electrónica

Modelos atómicos

AUTOR AÑO MODELO DESCRIPCIÓNDEMÓCRITO 460 a.d.e átomo Todo está compuesto

por pequeñas partículas.

DALTON 1766 esfera El átomo es una esfera sólida indivisible que tiene masa y propiedades iguales dependiendo cada elemento.

THOMPSON 1897 Budín con pasas El átomo se considera como una esfera sobre la cual se cubre con pequeñas partes llamadas electrones (-) para neutralizar

RUTHERFORD 1910 Modelo planetario Átomo con núcleo positivo y a su alrededor giran los electrones.

BOHR 1913 Niveles de energía. Energía cuantizadaNiveles de energía e los orbitales de los electrones.(k,l.m,n,l,p,q)

Partículas subatómicas e isotopos

Partícula Símbolo Carga MasaG Equilibrio Quimico Uma

Electrón e -1.6x10-19 9.1x10-28 0Protón P 1.6x10-19 1.67x10-24 1Neutrón N 1.68x10-24 1

zXA

Z= El número atómico de un elemento representa la cantidad de protones que existen en el átomo.

A=Representa la masa atómica que consiste en la suma de los electrones y protones del núcleo atómico. (Promedio ponderado %(uma)+%(uma)/100)

1 uma es aproximadamente la masa de un protón o neutrón.

Isotopos mismo elemento con diferente masa.

Radiactivos y no radiactivos. (Radiactivos buscan una forma de estabilizarse y emiten alguna de los tres tipos de radiación conocidas)

Modelo Cuántico.-

Estados estacionarios de energía del electrón (Bohr) pueden absorber energía.

Principio de incertidumbre (Heisenberg)No es posible conocer al mismo tiempo la posición y la velocidad de un electrón.(nube electrónica)

Principio de dualidad (Broglie)Protones y fotones se comportan tanto como partículas como ondas.

Principio o ecuación de onda de SchrodingerEstablece la relación entre la energía del electrón y la distribución de este en el espacio (números l,n,m)

Principio de exclusión de PauliDos electrones no pueden tener los mismos números cuánticos (introduce el numero S)

Numeros Cuánticos

n# e =2n2

indica la capa o nivel en el que se encuentra el

electrón del átomo.

ln-1

indica la subcapa o subnivel dentro de la

capa.

mm=2l+1

Especifica el numero de orbitales dentro de la

subcapa.

s representa el giro del electrón.

Configuración electrónica y gráfica

Principio de Afbau

Principio de exclusión de Pauli(dos electrones con S diferente)

Regla de Hund o principio de máxima multiplicidad

Ordenamiento más estable de los electrones es aquel donde está el número máximo de electrones desapareados.

nlx

x= número de electrones en ese subnivel.

L= subnivel de energía donde se encuentra el electrón.

N=nivel de energía donde se encuentra el electrón.

Nivel de valencia= es el nivel de mayor energía que contiene electrones en un átomo.

Electrones de valencia= Se denomina así al número de electrones que un átomo tiene en el nivel de valencia.

Configuración de Lewis S

PzXPx

Py

Clase 4.- Tabla periódica

Tabla periódica Ley periódica “que las propiedades de los elementos y de los compuestos que forman son una función periódica de sus números atómicos”.

Elementos compuestos por la primera letra en mayúscula y la segunda minúscula (en caso de que exista una segunda letra).

Tabla periódica largase compone de filas llamadas periodos y columnas llamadas familias o grupos.

Grupos se dividen en dos series A y B(10 grupos).

Algunas propiedades dependen directamente del tamaño del átomo.

Familias o grupos:

IA : Metales alcalinos(cenizas) IIA: Metales alcalino-térreos. IIIA: Familia del Boro. IVA: Familia del Carbono. VA: Familia del Nitrógeno. VIA: Familia del Oxígeno. VIIA: Familia de los Halógenos. VIIIA: Gases nobles.

A las familias que integran el grupo A, también se les conoce como elementos representativos. Dado que el número romano del grupo en el que se encuentran localizados dentro de la tabla es igual al número de electrones de valencia que cada elemento posee en su nivel de valencia de mayor energía.

Periodos:

La tabla está compuesta por siete periodos, el número del periodo es igual a su nivel de valencia o bien indica el total de niveles de energía del átomo.

Bloques:

Los bloques en la tabla periódica se han designado con base en el subnivel de energía en que termina la configuración electrónica.

Elementos de la tabla Periódica

Clasificación CaracterísticasMetal Tienen lustre y brillo metálico.

A temperatura ambiente son sólidos. Son maleables. Son dúctiles. Conducen calor y electricidad.

Reacción con O forman Óxidos con carácter básico.No Metal Son opacos, no poseen brillo.

Pueden aparecer en cualquiera de los tres estados de la materia.

Sólidosno son dúctiles ni maleables. Presentan alotropía. Reacción con O forman óxidos con carácter ácido. Moléculas diatómicas.

Semimetales o metaloides Pueden ser tanto brillosos como opacos. Son conductores de calor y electricidad.

Radio atómico

La distancia comprendida entre el centro del núcleo y el nivel externo del átomo. El radio atómico de un elemento es la mitad de la distancia entre los centros de dos átomos vecinos.

Aumenta de arriba hacia abajo en el grupo. Y en el periodo disminuye de izquierda a derecha.

Energía de ionización

La energía necesaria para arrancar un electrón a un átomo.

La energía de ionización es la energía mínima (kJ/mol) que se requiere para quitar un electrón de un átomo en estado gaseoso (un átomo en estado gaseoso no está influido por los átomos vecinos, y, por lo tanto, no existen fuerzas intermoleculares. (MAYOR ENERGÍA=MÁS DÍFICIL)

Aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba.

Afinidad electrónica

La cantidad de energía que se desprende cuando un átomo gaseoso gana un electrón para convertirse en un ion negativo o anión.

Aumenta de izquierda a derecha en un periodo

Electronegatividad

Linus Pauling, la electronegatividad es un número positivo que se asigna a cada elemento y muestra la capacidad o fuerza del átomo para atraer y retener electrones de enlace.

Aumenta de izquierda a derecha, y de arriba abajo disminuye.

Clase 5.- Tipos de enlace

Enlace Iónico Se debe a la reacción de un metal con un no metal, generalmente. En los enlaces electrovalentes se señala con una flecha la transferencia del electrón

del átomo menos electronegativo al de mayor electronegatividad. Hay una transferencia completa de uno o más electrones de un átomo a otro. En el momento en el que se forman los iones (+) y (-) se experimentan una fuerza de

atracción de los iones de distinta carga con carácter electroestático y por eso el enlace iónico se llama también electrovalente. (Electrovalente si %de electrovalencia es mayor o igual a 50%).

Está presente en las sales los óxidos metálicos, y las bases en las que contienen un metal y un no metal, como NaCl, CaF2, K2O, BaS, NaOH, Ca(OH)2.

Enlace covalente

Los átomos que se unen por enlace covalente forman unidades de compuestos llamadas moléculas.

Los átomos logran las 8 e- al compartir electrones de valencia que forman el enlace. “es la fuerza de atracción entre dos átomos como resultado de compartir uno o más

pares de electrones”. Son covalentes cuando su porcentaje de electrovalencia es menor del 50%. Los electrones no enlazados son denominados pares libres. Existen enlaces dobles, triples y sencillos. En caso extremo de que los pares electrónicos de enlace fueran aportados por un solo

átomo se le llama coordinado o dativo. (ejemplo NH4)

No polar

o Se encuentran atraídos por la misma fuerza debido a que la diferencia de electronegatividad es cero.

o Se presenta una compartición electrónica simétrica.o Se denominan covalentes 100% puros y se encuentran siempre en moléculas formadas

por átomos idénticos.

Polar

o Se forma cuando dos átomos no metálicos de diferente electronegatividad comparten electrones y uno de ellos tiene una afinidad más fuerte por los electrones lo que provoca que la nube electrónica se deforme y tenga una mayor densidad en el átomo más electronegativo formando polos. (HCl)

Metales

Tienen uno, dos hasta tres electrones en su nivel de valencia.

Tienden a ceder sus electrones. Permite exhibir propiedades como conductividad eléctrica, maleabilidad, dureza, entre

otras.o Mar de electrones

Los electrones de valencia están localizados en todo el cristal, de tal manera que este enlace se considera como una serie de iones positivos rodeados por un mar de electrones móviles.

o Teoría de bandasComo los átomos metálicos poseen un pequeño número de electrones de valencia con los cuales pueden unirse a los átomos vecinos, se requiere un amplio reparto de la superposición de orbitales atómicos de energía equivalente con los átomos adyacentes.Las bandas de energía se forman con orbitales de energía similar y por esa razón pueden llegar a establecerse varias bandas cada una de ellas con un nivel de energía distinto.

Tipo Características EjemploIónico Se da entre dos iones de cargas opuestas.

Forma estructuras cristalinas. Metal y No metal

Propiedades de los compuestos: Son sólidos (Temp. Ambiental). Solubles en agua y otros solventes polares. Tiene alto punto de fusión y ebullición. En solución acuosa conducen electricidad pero en estado

sólido no.

NaClCaCO3NH4ClNH4BrNa2CO3KBrMgCl2

Covalente

Átomos con spin opuestos. Permanecen neutros. No metales.

Propiedades: Cualquier estado a temperatura ambiente. Solidos cristalinos (algunos). Bja temperatura de fusión y ebullición. Son insolubles en agua pero si en solventes no polares. Son aislantes.

Cl2.O2N2H2SO4

Metalico Producido por cationes de un metal. Metales. Temperatura de fusión y ebullición muy elevadas. Son sólidos (Temp. Ambiente) Buenos conductores de electricidad y calor. Son dúctiles y maleables. Son en general duros. La mayoría se oxida fácilmente.

Clase 6.- Nomenclatura de los compuestos inorgánicos

Nomenclatura de los compuestos inorgánicos

Tabla de prefijosPrefijo Número de

átomosMono 1Di 2Tri 3Tetra 4penta 5Hexa 6hepta 7

Elemento RaízCl ClorBr BromI IodF FluorS Sulfur o SulfN NitrP Fosfor o FosfCu CuprAu Aur

Número de oxidación: es un número entero de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado.

Óxidos

O+ elemento M oxido metálico

O+ elemento NM oxido N metálico (+H2OÁcidos)”Oxácidosanhídridos

Hidróxidos

Oxido metálico + H2OHidróxido de metal

Na2O+H2ONaOH

Hidruros

Metal+HHidruro de metal

NA+HNaH

Ácidos

Hidrácidos o ácidos binarios

H+NMHidrácido

H2+Cl2HCl

Ácido +Clor+hídrico

Oxácidos o ácidos ternarios

Oxido NM + H2OOxácido

SO2+H2OH2SO3

“si termina en ato se cambia por “ico” de “ito” a “oso”

Nombre y valencia de los principales iones poli atómicos+1 -1 -2- -3 -4NH4 amonio OH Hidróxido SO4 Sulfato PO3 Fosfito C-4

Carburo

H3O

Hidronio

NO3 Nitrato SO3 Sulfito PO4 Fosfato

NO2 Nitrito CO3 Carbonato

As Arsenuro

MnO4

Permanganato

CrO3 cromito AsO4

Arsenato

ClO Hipoclorito CrO4 Cromato BO3 BoratoClO2 Clorito CrO7 Dicromat

oClO3 Clorato C2O

4Oxalato

ClO4 PercloratoHCO3 BicarbonatoIO3 IodatoCN CianuroCNO cianato

Sales

Sales binarias

Hidrácido +BaseSal Binaria+H2O

HCl+NaOHNaCl+H2O

Oxisales

Oxácido +Baseoxisal o sal ternaria +H2O

H3PO4+KOhK3PO4+3H2O

Nomenclatura Sistemática o UIPAC (Estequiometria)

(Prefijo + nombre genérico) + (Prefijo + nombre especifico)

CO2 Monóxido de Carbono

Al2O3Trióxido de Dialuminio

Nomenclatura en StockNombre genérico + de + nombre del elemento especifico + Numero de valencia (romano)

Fe2S3Sulfuro de hierro (III)

FeOÓxido de hierro (II)

Fe2O3Óxido de hierro (III)

Clase 7.- Reacciones químicas y balanceo por tanteo

Reacciones Químicas

Las reacciones químicas son los procesos por los que unas sustancias se transforman en otros.

Símbolo Significado+ Reacciona con Produce

Reacción reversible

∆ Aplicación de calor↑ Gas que se

desprende↓ Sólido que se

precipitaEstados de Agregación en la reacción

(s) Sólido(l) Líquido(g) Gaseoso(ac) Acuoso

2HCl+Mg(OH)2MgCl2+2H2O

Reactivos Productos En caso de que sea una reacción reversible se pueden pasar del lado de los reactivos al de los productos y de los productos al lado de los reactivos.

Tipos de reacciones

Síntesis

A+B AB

2Mg+O22MgO

DescomposiciónABA+B

CaCO3CaO+CO2

Sustitución sencilla

AB+CAC+B

AB+CBC +A

Zn+CuSO4ZnSO4+Cu

Cl2+2NaBr2NaCl+Br2

Sustitución DobleAB+DCAD+BC

AB+DCDB+AC

HCl+NaOHNaCl+H2O

Balanceo de ecuaciones químicas

Método por tanteoSe efectúa por simple inspección visual. Se recomienda para balancear ecuaciones sencillas, generalmente para ecuaciones con cuatro sustancias químicas.Proceso: Se observa que elementos no están igualados en su número de átomos en ambos lados de la ecuación química y se procede a balancearlos colocando delante de las fórmulas o símbolos de las sustancias el coeficiente mas conveniente; si no resulta el balance, deberá intentarse con otros coeficientes hasta que se logre la igualdad de los atomos de todos los elementos.Para balancear de manera eficaz por tanteo, es recomendable seguir el siguiente orden general de balanceo de los elementos.

Elemento Metal No Metal H OOrden 1ro 2do 3er 4to

Ejemplo 1: Balancear la siguiente ecuación química:H3PO4 + Cu (OH)2 → Cu3 (PO4)2 + H2O

De acuerdo a la tabla dada, en primer lugar balanceamos los metales (en este caso el cobre: Cu). Tenemos:

Cu (OH)2 → Cu3 (PO4)2

En los productos tenemos 3 átomos de cobre, en los reactantes solo tenemos 1 átomo de cobre, entonces colocamos el coeficiente 3 delante del Cu(OH)2 , quedaría así:

3Ca (OH)2 → Ca3 (PO4)2

Completamos la ecuación:

H3PO4 + 3Cu (OH)2 → Cu3 (PO4)2 + H2O

Luego Nos disponemos a balancear el fósforo, colocando el coeficiente 2 delante de H3PO4

2H3PO4 + 3Cu (OH)2 → Cu3 (PO4)2 + H2O

Balanceamos los hidrógenos. En los reactantes tenemos:

2H3PO4 = 6 hidrógenos3Cu (OH)2 = 6 hidrógenosTOTAL = 12 Hidrógenos

Balanceamos los hidrógenos. En los productos tenemos:

H2O = 2 hidrógenosPor lo tanto hay que ponerle el coeficiente 6 delante del H2O , quedando así:6 H2O = 12 hidrógenos (balanceado con los reactantes)

La ecuación quedaría:

2H3PO4 + 3Cu (OH)2 → Cu3 (PO4)2 + 6 H2O

Los oxígenos en los reactantes:

2H3PO4 = 8 oxígenos3Cu (OH)2 = 6 oxígenosTOTAL = 14 Oxígenos

Los oxígenos en los productos:

Cu3 (PO4)2 = 8 oxígenos

 6 H2O = 6 oxígenosTOTAL = 14 Oxígenos (ya está balanceado)

La ecuación balanceada será:

2H3PO4 + 3Cu (OH)2 → Cu3 (PO4)2 + 6 H2OEjemplo 2: Balancear por tanteo o simple inspección:C2H2 + O2 → CO2 + H2OLa solución sería:2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2OEjemplo 3: Balancear por tanteo o simple inspección:N2 + H2 → NH3

La solución sería:N2 + 3H2 → 2NH3

Ejemplo 4: Balancear por tanteo o simple inspección:C5H12 + O2 → CO2 + H2OLa solución sería:C5H12 + 8O2 → 5CO2 + 6H2O

EJEMPLOS DE CLASE:

ReaccionesO2+Sb2S3SbO2+SO2

C3H8+O23CO2+H2O

KClO3KCl+O2

C2H6+O2CO2+H2O

Reacciones Balanceadas5O2+Sb2S32SbO2+3SO2

C3H8+5O23CO2+4H2O

2KClO32KCl+3O2

2C2H6+7O2CO2+H2O

Clase 8.- Hidrocarburos

Formulas desarrolladas, semidesarrolladas, condensadas

Tipo Fórmula enlace PropiedadesAlcanos CnH2n+2 C-C

Alquenos CnH2n C=C GasesElaboración de plásticos

Alquinos CnH2n-2 C≡C Elaboración de huleCueros artificialesPlásticosCombustible Oxiacetilenico

http://ocw.upm.es/apoyo-para-la-preparacion-de-los-estudios-de-ingenieria-y-arquitectura/quimica-preparacion-para-la-universidad/contenidods/Material_de_clase/Tema1/tema_1_nomenclatura_organica_hidrocarburos.ppt Aquí pueden ver el proceso para la nomenclatura, ya que esto era para explicar en clase jeje