Estructura de la Materia Facultad de Química - UNAM 6 créditos

Jorge R. Martínez Peniche mpeniche@unam.mx mpeniche@gmail.com

http://cea.quimicae.unam.mx/Estru/ (Liga: Estructura de la Materia) Sitio Web del curso http://cea.quimicae.unam.mx/Estru/ (Liga: Estructura de la Materia)

Programa (Ver liga en la página) Fundamentos de Mecánica Cuántica. Estructura Atómica. Estructura Molecular. Fuerzas Intermoleculares.

Bibliografía No existe ningún texto que cubra todos los temas a la profundidad que requiere el curso. Algunos que se acercan: Casabó i Gispert, J.; Estructura Atómica y Enlace Químico. Ed. Reverté 1996.

Bibliografía (2) Brown, T.L., Le May, H.E. Jr. Y Bursten, B.E.. Química, la Ciencia Central. Ed. Prentice Hall, 1998. Cruz, Chamizo, Garritz; Estructura Atómica (Un enfoque químico). Ed. Adisson-Wesley Iberoamericana, 1987 (Solamente temas 1 y 2).

Bibliografía (3) Chang, R., Química, McGraw-Hill Interamericana, 1999.

Evaluación Tres exámenes parciales Más las tareas

Conocimientos previos Todo lo que debía saber antes de llevar Estructura de la Materia y no me atreví a preguntar

Conocimientos previos Primeras ideas acerca de la constitución de la materia. Modelo atómico de Dalton. Modelo atómico de Thomson. Modelo atómico de Rutherford.

Primeras ideas acerca de la constitución de la materia

Tarea Leer la sección “Elementos y Átomos” del Capítulo 1 de “La Tabla Periódica” en la dirección: http://cea.quimicae.unam.mx/Estru/tabla/02_Elementos.htm Y hacer un comentario en un máximo de una cuartilla.

¿De qué está hecho el universo? Elementos Tales de Mileto (624-546 ane). Asimov, I. La Búsqueda de los elementos. Plaza & Janés. México, 1987.

Elementos Origen de la palabra elemento. Grecia clásica. Del latín: Elementum. Algo simple con lo que están hechas las cosas complejas. Grecia clásica. 14

El agua Tales de Mileto : “Todo el Universo es agua, es el origen de todas las cosas” 15

El Aire Anaxímenes de Mileto (588-524 ane)

El fuego Heráclito de Efeso (~540- ~480 ane). “Todo es fuego, elemento creador y destructor”

Homeomerías ὁμοιομέρεια Anaxágoras de Clazómene (500-428 ane). Todo está formados por “semillas” y en ellas están contenidas todas las sustancias de la realidad”

La Apeiron Anaximandro de Mileto (611-545 ane). “Lo sin fronteras, lo infinito, lo indeterminado es lo que contiene todo y a la vez está contenido en todo”.

Los elementos de Empédocles Empédocles de Acragas (611-545 ane).

Los elementos de Empédocles (2) Agua Aire Tierra Fuego 21

Boyle (The Sceptical Chymist, 1661) “Ahora entendemos por elementos... ciertos cuerpos primitivos, simples y sin mezcla; que no se hacen de ningún otro cuerpo, son los ingredientes de todos los llamados cuerpos perfectamente mezclados (compuestos químicos)…”

El concepto de átomo Leucipo de Mileto (siglo V ane). Demócrito de Abdera (~460- ~370 ane)

Lo indivisible La materia es discontinua, es decir tiene un límite de división. A las unidades indivisibles se les llamó átomos. Del griego,  que es un prefijo negativo y  que significa cortar.

Modelo Atómico de Dalton

Antecedentes Leyes ponderales. Ley de conservación de la materia. Ley de proporciones constantes. Ley de proporciones equivalentes. Ley de proporciones múltiples.

Ley de conservación de la materia Mikhail Vasilyevich Lomonosov (1711-1765). Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794).

Ley de proporciones constantes Joseph-Louis Proust  (1754 - 1826). Cuando dos substancias se combinan para dar una tercera los hacen siempre en una proporción constante en peso.

Ley de proporciones equivalentes Henry Cavendish (1731-1810). Jeremias Benjamin Richter (1762-1807).

Ley de proporciones equivalentes (2) 8g de O 79.9 g de Br 1g de H 3g de C 35.5 g de Cl Cuando dos substancias se combinan para dar una tercera lo hacen en una proporción equivalente en peso.

Ley de proporciones equivalentes (3) Peso equivalente: Cantidad en gramos que contiene, se combina o desaloja 1 gramo (1.0078 g) de Hidrógeno.

Ley de proporciones múltiples John Dalton (1766-1844).

Ley de proporciones múltiples (2) Cuando dos elementos se combinan para dar más de un compuesto lo hacen siempre en una relación de números enteros (pequeños).

Óxidos del N Dalton Actual NO NO2 NO3 NO4 NO5 N2O N2O2 (NO) N2O3

Modelo atómico de Dalton (1808) Toda la materia está formada por átomos. Los átomos de un elemento son idénticos en todas sus propiedades, incluyendo el peso. Diferentes elementos están hechos a partir de átomos distintos.

Modelo atómico de Dalton (2) Los compuestos están formados por átomos de diferente tipo. Los átomos son indivisibles. Los átomos se combinan en las proporciones numéricas más simples: 1:1, 2:1, etc. Los cambios químicos son cambios en las combinaciones de los átomos entre sí.

Limitaciones Confundió lo que ahora conocemos como “peso atómico” con el “peso equivalente”. Y según su hipótesis de máxima simplicidad si dos elementos forman un sólo compuesto, éste tendrá un átomo de cada elemento.

Óxidos del N Dalton Actual NO NO2 NO3 NO4 NO5 N2O N2O2 (NO) N2O3

Limitaciones (2) Entonces, no puede explicar la Ley de Volúmenes de Combinación de Gay-Lussac

¿Y la Ley de Conservación de la Materia?

v v Amadeo Avogadro (1776-1855) Concepto de molécula - 1811