Química General con Laboratorio MI Frida Karem Rivas Moreno

Estudia las transformaciones internas de la materia, sus causas y efectos en función de la energía; en general estudia la constitución (propiedades) de la materia, los fenómenos que la afectan y las leyes que rigen dichos cambios. Definición

Energía Energía luminosa (Luz) Energía calorífica (Calor) Energía vibratoria (Sonido) Energía

Cambios o fenómenos que estudia la química. Características Ejemplo Físico Cambio que presentan las sustancias que no modifica su estructura interna, es decir no cambia su naturaleza. Cambio del agua de líquido a vapor, estirar una liga, talar un árbol. Químico Cambio que presentan las sustancias que altera su estructura interna. Es el cambio permanente que modifica las propiedades y su naturaleza de la sustancia original. La combustión, la fermentación, la oxidación y la putrefacción. Cambios o fenómenos que estudia la química.

Constituida por pequeñas partículas llamadas moléculas, que ocupan un lugar en el espacio Ley de conservación de la materia: “La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma y permanece constante en el universo”. Masa es la cantidad de materia que presentan los cuerpos. Materia

Estados de agregación y sus cambios Cambio de estado Nombre Propiedades Ejemplo Sólido → líquido Punto de fusión Líquido → sólido Punto de solidificación gas Punto de ebullición Gas → líquido Enfriamiento o pérdida de calor Cambio de presión Sólido → Propiedad especial Enfriamiento brusco a presión elevada Estados de agregación y sus cambios

Propiedades de la materia Extensión (volumen) Peso (fuerza) Inercia (conservación del reposo o movimiento) Impenetrabilidad Porosidad Divisibilidad (quebrado, molienda o dispersión) Elasticidad (deformación) Propiedades de la materia

Relación con otras materias Matemáticas Biología Física Medicina Geología Relación con otras materias

Ramas de la química Química inorgánica Química orgánica Bioquímica Fisicoquímica Química analítica Ramas de la química

Estructura Atómica El átomo El átomo es la partícula más pequeña e indivisible de la materia que interviene en una reacción química. Están formados por tres tipos de partículas fundamentales: Partícula Descubridor Año Carga eléctrica Electrón J.J. Thomson 1897 Negativa Protón Rutherford 1920 Positiva Neutrón Chadwick 1932 Neutra Estructura Atómica

John Dalton La materia y los elementos están formados por minúsculas partículas indivisibles llamadas átomos. Hay distintas clases de átomos que se distinguen por su masa y sus propiedades. Los átomos del mismo elemento son iguales en tamaño, en masa y propiedades. Los átomos de los diversos elementos tienen masas, tamaños y propiedades diferentes. Los compuestos químicos se forman por la unión de dos o más átomos de diferentes elementos, en proporciones fijas y sencillas. John J. Thomson Propuso en 1904 un modelo de átomo en el que la carga positiva tenía la forma de nube difusa que contenía cargas negativas uniformemente distribuidas, este modelo se asemeja a un “pudín de pasas”, donde los electrones eran como “pasas” negativas incrustadas en un “pudín” de materia positiva.   Ernest Rutherford En 1911 propuso un modelo atómico, en el que el núcleo es la masa del átomo y contiene la carga positiva (establece la existencia del núcleo). Con respecto a los electrones, propuso que se sitúan en forma de satélites alrededor del núcleo, y afirmó que existen diferentes trayectorias, aunque no describió su forma. Niels Bohr Postula en 1913 el siguiente sistema: Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas circulares. Mientras los electrones permanezcan en un determinado nivel, no ganan ni pierden energía. Cuando los electrones ganan o pierden energía, saltan de una órbita permisible a otra. Modelos atómicos

Modelo cuántico actual Se determinan parámetros para saber la ubicación o región que ocupa un electrón en el átomo. Los cuatro parámetros fundamentales se conocen como números cuánticos. n: número cuántico principal Representa la capa o nivel principal de máxima energía a la que se asocia el electrón, puede tomar valores enteros mayores que cero. n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 l : número cuántico secundario Determina el tipo de subniveles posibles en donde se localiza el electrón y se relaciona con la nube electrónica. l = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 m: número cuántico magnético Representa la orientación espacial de los orbitales contenidos en los subniveles energéticos sometidos a un campo magnético. m = ± (2l +1) pasando por el cero s: número cuántico espín Lo produce el electrón al girar sobre su propio eje. Al girar un electrón crea un campo magnético con un determinado sentido, de ahí que en la reempe (orbital), se pueda colocar otro electrón con campo o espín contrario. Solamente existen dos orientaciones posibles de espín, cuyos valores son ½ (↑) y - ½ (↓). Modelo cuántico actual

Valores de los números cuánticos Si l = 0, subnivel “s” (sharp). Si l = 1, subnivel “p” (peanut). Si l = 2, subnivel “d” (diffese). Si l = 3, subnivel “f” (fundamental) Valores de los números cuánticos

Valores de los números cuánticos 1 2   -1, 0, 1 3 -2, -1, 0, 1, 2 4 -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 El conjunto de los tres primeros números cuánticos determina la forma y la orientación de los orbitales. Valores de los números cuánticos

Configuración electrónica Es la distribución más probable y estable (energía más baja) de los electrones entre los orbitales disponibles de un átomo. Configuración electrónica

Configuración electrónica Principio de exclusión de Wolfgang Pauli. En un átomo no pueden haber dos electrones con números cuánticos iguales, lo que lleva a que en un orbital sólo puede haber dos electrones, uno girando en un sentido y el otro en sentido contrario. Principio de máxima multiplicidad o Regla de Hund. Los electrones deben acomodarse primero en los orbitales de menor energía, para iguales valores de la suma n + 1 primero se acomodan en el orbital donde n sea menor. Si dos electrones van a acomodarse en el subnivel 2p lo harán primero en el orbital px y el segundo en el orbital py. Configuración electrónica

Principio de edificación progresiva o regla de Auf-Bau Niveles de energía Subniveles de energía Números de orbitales en cada subnivel (2 electrones cada uno) 1 (K) = 2e s = 2e s = 1 2 (L) = 8e s = 2e, p = 6e s = 1, p = 3 3 (M) = 18e s = 2e, p = 6e, d = 10e s = 1, p = 3, d = 5 4 (N) = 32e s = 2e, p = 6e, d = 10e, f = 14e s = 1, p = 3, d = 5, f = 7 5 (O) = 32e 6 (P) = 18e 7(Q) = 8e Principio de edificación progresiva o regla de Auf-Bau

Configuración electrónica

Configuración electrónica de algunos elementos H (Z = 1) : 1s1 Na (Z = 11) 1s22s22p63s1 He (Z = 2) 1s2 P (Z = 15) 1s22s22p63s23p3 Li (Z = 3) 1s22s1 Ar (Z = 18) 1s22s22p63s23p6 Be (Z = 4) 1s22s2 Zn (Z = 30) 1s22s22p63s23p64s23d10 B (Z = 5) 1s22s22p1 Kr (Z = 36) 1s22s22p63s23p64s23d104p6 C (Z = 6) 1s22s22p2 Pr (Z = 59) 1s22s22p63s23p64s23d104p65s2 4d105p66s24f25d0 N (Z = 7) 1s22s22p3 Lu (Z = 71) 1s22s22p63s23p64s23d104p65s2 4d105p66s24f25d0 Ne (Z = 10) 1s22s22p6 Bk (Z = 97) Configuración electrónica de algunos elementos

Configuración gráfica de algunos elementos

Tabla Periódica

Es la base de la tabla periódica y establece que las propiedades físicas y químicas de los elementos tienden a repetirse de manera sistemática conforme aumenta el número atómico 12 Número atómico Valencia 2 Mg Símbolo atómico Peso atómico 24,305 Ley periódica

Familias o grupos y Periodos Se divide en ocho grupos o familias (columnas verticales), se clasifican en A y B, y números romanos del I al VIII y en 7 periodos. Familias o grupos y Periodos

elementos representativos Grupo Nombre A elementos representativos B elementos de transición Lantánidos Tierras raras Elementos de transición interna Actínidos

Grupo Nombre Elementos IA Metales alcalinos H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr IIA Metales alcalinotérreos Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra IIIA Familia del boro-aluminio, boranos o térreos B, Al, Ga, In, Tl, Tf IVA Familia del carbono o carbonóides C, Si, Ge, Sn, Pb, Eo VA Familia del nitrógeno o nitrogenóides N, P, As, Sb, Bi, Me VIA Familia del oxígeno o calcógenos O, S, Se, Te, Po, Nc VIIA Familia de los halógenos F, Cl, Br, I, At, El VIIIA Gases nobles, raros o inertes He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, On

Metales, no metales y metaloides

Propiedades de los metales Sustancia Propiedad física Propiedad química Metales Tienen brillo. Son maleables, dúctiles y tenaces. Conducen calor y electricidad. Todos son sólidos excepto Hg, Cs, Fr y Ga, que son líquidos a temperatura ambiente. Se combinan entre sí y forman aleaciones. Altos puntos de fusión y ebullición. Alto peso específico. En su último nivel de energía tienen de uno a tres electrones. Se oxidan por pérdida de electrones (electropositivos), por lo que forman cationes (iones positivos). Son agentes reductores. Propiedades de los metales

Propiedades de los no metales Sustancia Propiedad física Propiedad química No metales No tienen brillo. No son maleables y dúctiles. Malos conductores de calor y electricidad. Son sólidos, gases y líquido el Br. Puntos de fusión y ebullición bajos. Por regla general, en su último nivel de energía poseen de 4 a 7 electrones. Se reducen por ganancia de electrones (electronegativos), por lo que forman aniones (iones negativos). Son agentes oxidantes. Varios de ellos presentan alotropía. Propiedades de los no metales

Propiedades de los metaloides Sustancia Propiedad física Propiedad química Metaloides B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po. Sólidos. Tienen brillo metálico. Son semiconductores de la electricidad. Son malos conductores de calor. Exhiben propiedades metálicas y no metálicas, dependiendo de las condiciones en las que reaccionan. Propiedades de los metaloides

Elemento, compuesto y mezcla. Sustancia de la cual no se puede obtener otra más sencilla. Sustancia que contiene moléculas formadas del mismo tipo. Sustancias puras formadas por elementos de dos o más tipos, que se combinan en proporciones fijas. Unión física de dos o más sustancias, por lo tanto, sus propiedades químicas permanecen constantes. Elemento, compuesto y mezcla.

Características de las mezclas Los componentes de una mezcla se pueden separar. Las partículas de los componentes se mantienen unidas por fuerzas de cohesión. Los componentes de una mezcla conservan sus propiedades físicas y químicas. La composición de una mezcla es variable. Características de las mezclas