ANTOLOGIA QUIMICA TEC.docx

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA VENTA Organismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado

ANTOLOGIA DE QUIMICA

INTRODUCCIÓN "Los estudiantes que triunfan cometen errores, pero no se rinden, aprenden de ellos". Ralph A. Burns. Bienvenido a una emocionante aventura en el mundo de los átomos y las moléculas que componen todo lo que se puede tocar, ver y oler. El conocimiento de las características e interacciones de estos materiales ocupan el corazón de la química. La química puede ser divertida y muy emocionante, pero también es una ciencia útil y práctica. Estamos convencidos del papel que desempeña en nuestras vidas y sabemos que ustedes llegarán a apreciarla y aprenderán a aplicar muchos de sus fundamentos, si están dispuestos a trabajar con nosotros que somos sus guías de esta aventura. Recuerda que no basta con desear tener éxito en química, sólo el trabajo constante produce buenos resultados. Es preciso tomar una decisión consciente del ÉXITO, estableciendo tiempos de estudio definido todos los días. Hay que iniciar fijándonos metas específicas pequeñas y alcanzarlas una a una. Las estrategias que habrán de aprenderse para resolver problemas, pueden ser utilizadas para solucionar situaciones de la vida cotidiana. Esta es una de las razones por la que estudiamos la química. El pensamiento activo y creativo, es fundamental para un estudio provechoso; por ejemplo, ver programas de T.V. no exige mucho pensamiento activo. Apenas se vuelve activo, cuando se lee y uno mismo se plantea preguntas, cuando uno escucha, cuando se comenta lo que se ha leído o escuchado y cuando se resuelven problemas. No es posible aprender química observando a alguien más "hacer química", el aprendizaje sucede cuando tú “haces química" Esperamos en verdad que disfrutes tu aventura en el mundo de la química, sabemos que será de gran utilidad ¡la química está en todas partes ! ¡Inicia

tu aventura!

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QUÍMICA 1

Del medio ambiente que te rodea, observa e identifica por lo menos 10 formas diferentes de materia que mas llame tu atención y contesta lo siguiente: a).- ¿ Como crees que esta conformada? b).- ¿ En que estado físico se encuentran? c).- ¿ Que propiedades químicas presentan? d).- ¿Aproximadamente que volumen y peso tendrán? ¿ Has cocinado alguna vez ? ¿ Usas jabón al lavar tu cuerpo? ¿ Has hecho algún dibujo ? ¿ Utilizas diariamente objetos de plástico ? ¿ Has usado algún medicamento, desodorante o cosmético ? En efecto todos los días entramos en contacto con el ambiente químico. Ello nos ocurre fuera del laboratorio químico o de una fábrica porque sencillamente la química está en todas partes. Hay química fuera y dentro de nuestro cuerpo. Ahora mismo, que estás leyendo, debes saber que la tinta es un producto químico y que el papel se obtiene también por procedimientos químicos. Al respirar, moverse, comer o dormir, nuestro cuerpo funciona como una extraordinaria y compleja fábrica química. A partir de oxígeno y alimentos producimos sangre, células y tejidos, y almacenamos energía. Todo eso que identificamos como propio de los humanos, leer, reír, correr, pensar, no es más que una multitud de reacciones químicas ordenadas. La ropa que vistes, la silla donde te sientas, el techo de tu casa, la tierra donde crecen los cultivos; todo eso es materia, y es objeto de estudio de la química. El sol, el fuego, la electricidad, las diversas formas de energía están relacionadas con la química, ya que ésta estudia también la energía. La fotosíntesis, la corrosión, la contaminación, todo aquello que implica un cambio de la materia también forma parte del dominio de la química. Iniciemos, pues, el camino de la química, una ciencia que nos ha llevado a conocer, interpretar y transformar nuestro ambiente. El conjunto de los seres y hechos que nos rodean, forman lo que llamamos Naturaleza; estos hechos que observamos a nuestro alrededor no se han aislado y constituyen el campo de estudio de las Ciencias Naturales, principalmente la biología, la física, la química y la astronomía . Después de haber contestado las preguntas anteriores, haz una descripción detallada de lo que consideras mas importante. 1313



Lee cuidadosamente el contenido de tu antología sobre el tema “Estructura atómica”. Investiga en Internet, en Encarta o en cualquier libro de Química inorgánica, el contenido sobre el tema “Estructura atómica” y determina lo que creas mas importan En base a tus percepciones iniciales sobre estructura y propiedades de la materia y a lo que leíste e investigaste, elabora un escrito comparativo donde detectes similitudes y diferencias. Elabora un cuadro sinóptico de cómo se clasifica la materia de acuerdo a la información que obtuviste en la investigación realizada.



GENERALIDADES descubrimiento del fuego por el hombre y en el dominio de diversos materiales utilizados en sus actividades. Puesto que los objetos hallados por los arqueólogos son de cerámica, metal y vidrio. Así como los perfumes y cosméticos para embalsamar a los muertos. Los sucesivos conocimientos en el campo de la metalurgia dieron lugar a las edades de oro, de plata, del bronce y el hierro. Los objetos metálicos más antiguos son de oro y pueden datarse más de 5000 años a.C.; con posterioridad a la Edad de oro y de plata se descubrió el cobre, metal que pronto adquirió gran importancia por su facilidad para formar aleaciones con otros metales (bronces). La edad de bronce se sitúa hacia el año 4000 a.C. La Era del hierro hacia el 1200 a C. Así surge en Grecia un importante movimiento filosófico que se planteó muchas interrogantes sobre la naturaleza de la materia originándose la teoría de los cuatro elementos (Tierra, Agua, Aire y Fuego). La química es por lo tanto, una ciencia natural. Podemos definir a la ciencia como un conjunto de conocimientos sistematizados ordenados lógicamente; que se refieren a hechos relacionados entre sí y que se pueden comprobar mediante la experimentación. Concepto de Química La química es la ciencia que estudia como está formada la materia y sus transformaciones; ahora bien, si está constituido de materia todo lo que nos rodea, resulta que todo el universo es objeto de estudio de esta ciencia. El hombre resume un cierto número de hechos en un enunciado conciso llamado LEY (o ley de la Naturaleza), generalmente el investigador se interesa en explicar racionalmente los hechos por medio de una Hipótesis o Teoría para sugerir explicaciones de cómo o porqué ocurre algo. No es posible separar los hechos, leyes y teorías de la química de las correspondientes a otras ciencias. La química toma muchas ideas útiles de otras ciencias y contribuye también a ellas en otros aspectos.



Ramas de la química

El campo de estudio de la química es muy amplio, esta razón determina que la química se divida en varias: QUÍMICA GENERAL. Estudia los principios básicos que se refieren a la materia y a su estructura íntima. QUÍMICA INORGÁNICA. Su campo de estudio se refiere a las sustancias que forman el reino mineral.

RAMAS

QUÍMICA ORGÁNICA. Estudia los compuestos del carbono. QUÍMICA ANALÍTICA. Comprende métodos de reconocimiento y determinación de los constituyentes de los compuestos, tanto en calidad (análisis cualitativo) como en cantidad (análisis cuantitativo). FISICO-QUÍMICA. Se encarga del estudio de las leyes básicas de la química, así como las hipótesis y teorías que se emplean para explicarlas. BIOQUÍMICA. Su campo se refiere a los procesos químicos que ocurren en los seres vivos.

Ciencias que se relacionan con la química La química se relaciona con todas las ciencias debido a que su objeto de estudio es la materia, la energía y las transformaciones que en ella se efectúan. En nuestro medio ambiente y en todo el universo actúan las ciencias que se interrelacionan entre sí, como la Física, las Matemáticas y la Química. Los campos de estudio relacionados estrechamente con la Química son: La Bioquímica, Ecología, Geoquímica, Electroquímica, Meteorología, Matemáticas, Física, Astroquímica. a) La Bioquímica. Estudia la estructura y función de los compuestos químicos que forman parte de los seres vivos. b) La Geoquímica. Estudia la distribución, proporción y relación de los elementos químicos de la corteza terrestre y de las leyes que lo rigen.


ANTOLOGIA DE QUIMICA c) La Ecología. Estudia las los seres vivos con su medio ambiente.

relaciones que tienen

d) La Electroquímica. Estudia las transformaciones químicas que se producen en las substancias al ser atravesadas por una corriente eléctrica. e) La Astroquímica. Estudia la naturaleza química de los cuerpos celestes f) Meteorología. Estudia el tiempo, el clima, las propiedades físicas químicas de la atmósfera terrestre así como las leyes que la rigen. g) Matemáticas. Ciencia que estudia por razonamiento lógico los números, las figuras y sus relaciones entre ellos.

Importancia y aplicaciones de la química. Gracias a la aplicación científica de la química se han obtenido millares de substancias que el hombre ha creado para su bienestar; ayuda poderosamente a nuestro sustento, al fabricar abonos artificiales, productos químicos que incrementan la cantidad y calidad de los alimentos, así como su conservación y utilización; contribuye a nuestro vestido, al proporcionar fibras artificiales que sustituyen la demanda de fibras vegetales y animales a las que, como el algodón, la seda, casi han sido desplazados; favorece nuestra salud al suministrar drogas, medicamentos que, como las vitaminas, las hormonas, quinina, sulfamidas, penicilina, anestésicos, desinfectantes, salvan y prolongan la vida humana al combatir y alejar la enfermedad, aliviar el dolor, los sufrimientos de los infortunados; por último, hace más fácil y agradable la vida, al facilitarnos materiales de construcción, comunicación, transporte y la fabricación de numerosos productos que diariamente utilizamos.

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE I. Contesta las siguientes preguntas:


ANTOLOGIA DE QUIMICA 1. Define con tus propias palabras el

concepto de química.

2. Menciona 5 ejemplos de sustancias químicas.

3. Investiga y describe los pasos del método científico.

4. Menciona tres ciencias que se relacionen con la química.

5. De los ejemplos que se mencionan a continuación, ¿Cuáles se consideran que están elaborados de compuestos químicos? Vitaminas , algodón, frutas, vidrio, nylon, pintura.

6. Nombra dos sustancias químicas que ayuden a salvar vidas y dos que provoquen la muerte.

7. Analiza y escribe en forma breve lo que para ti significa la expresión “sin sustancias químicas, la vida misma no sería posible”.

8. En que forma contribuyen los químicos y las sustancias químicas, rendimiento de los cultivos agrícolas.

a aumentar el

9. Nombra tres productos químicos que se utilicen en la tecnología moderna. 10. Expresa una conclusión personal sobre los beneficios de la química en la vida cotidiana. ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN 1. Subraya la respuesta correcta. 18 18

1. Descripción detallada y exacta de los relativas a los mismos. a) Ciencia b) Universo c) Materia 2. Son las cosas que suceden a) Ideas b) Hechos

hechos

e

ideas

c) Materia

3. Son Las ciencias basadas en los hechos naturales. a) Ciencias formales. b) Ciencias naturales c) Ciencias humanas 4. Son las cosas que suceden sin la presencia de los humanos. a) Fenómeno social b) Fenómeno natural c) Fenómeno humano 5. Clasificación de los fenómenos naturales. a) Físicos y químicos b) Biológicos y sociales

c) Psicológicos y económicos

6. Es la transformación de los cuerpos la cual vuelve a su estado original por si sola. a) Fenómeno biológico b) Fenómeno físico c) Fenómeno químico. 7. Ejemplo de fenómeno físico a) Combustión b) Condensación

c) Descomposición

8. Transformación de los cuerpos en la cual no vuelve a su estado original por si sola. a) Fenómeno químico b) Fenómeno físico c) Fenómeno social 9. Ejemplo de fenómeno químico a) Crecimiento b) Ebullición

c) Estiramiento

10. Es la ciencia que estudia la constitución íntima de la materia, sus transformaciones y las leyes que la rigen. a) Física b) Química c) Biología



Concepto

de

materia

y

sus

manifestaciones

La materia se puede describir simplemente como de lo que están hechas todas las cosas del universo. El agua, la sal, el azúcar, las estrellas e incluso los gases presentes en el aire, todos se componen de materia. Una silla, el lápiz, la mesa, el cuaderno, el salón de clases, tú mismo, son ejemplos de materia. MATERIA. Es todo lo que ocupa un lugar en el espacio. Haz una lista de ejemplos de materia, que no se hayan mencionado.

Los ejemplos que describiste anteriormente, puedes reconocerlos o distinguirlos mediante sus propiedades. Las propiedades de la materia se definen por las características que la identifican. Estas pueden ser: Generales.

Son aquellas que posee toda la materia.

Específicas.

Las que son específicos de la materia

Físicas.

Las que describen a la materia tal y como se encuentra en la naturaleza.

Químicas.

Son aquellas propiedades que modifican a la materia, como la combustión, la oxidación, etc.

Organolépticas.

Son aquellas que podemos identificar a través de los sentidos.

20 20



Estados de agregación de la materia

La materia se encuentra en diferentes estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso, y algunos estados intermedios o temporales como son: vapor y plasma.

FUSIÓN

SÓLIDO

EVAPORACIÓN

LÍQUIDO

SOLIDIFICACIÓN SUBLIMACIÓN

GASEOSO

CONDENSACIÓN


ANTOLOGIA DE QUIMICA ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE. 1. Identifica el estado físico de los siguientes materiales a temperatura ambiente: Oxígeno Vapor de agua Cera de vela Alcohol Nieve Mercurio Helio 2. Basándote en el diagrama de cambio de estado de la materia, escribe una definición de: Solidificación: Fusión: Condensación: Evaporación._ Sublimación: Licuefacción:


ANTOLOGIA DE QUIMICA Clasificación de las propiedades de la PROPIEDADES: GENERALES_ ESPECÍFICOS: FÍSICAS: QUÍMICAS: ORGANOLÉPTICAS

materia: EJEMPLOS:

Masa, peso, volumen, inercia, porosidad. impenetrabilidad, divisibilidad. P. de fusión, P. de ebullición, densidad, peso específico y dureza. Cambios de estado, elasticidad, maleabilidad, ductibilidad, fragilidad, tenacidad, dilatación, conductibilidad. Oxidación, combustión, su comportamiento con otro tipo de materia Olor, color, sabor, dureza.

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE I.- Consulta en alguna enciclopedia, o libros de química general, la definición de cada una de las propiedades que se mencionan en el cuadro anterior, anótalas en tu cuaderno, analízalas en clase con tus compañeros y maestro. Cambios químicos y fenómenos físicos y químicos Los cambios que la materia sufre, se definen como fenómenos. FENÓMENO

EJEMPLO

FÍSICO: Es el cambio que la materia sufre sin dañar la estructura química de la materia QUÍMICO: Es aquel que al producirse cambia la estructura química de la materia.

Dilatación, lluvia, color, viento, crecimiento de un árbol, en general todos los cambios de estado de la materia. Oxidación, combustión, digestión, fotosíntesis, el revelado de una fotografía, la muerte.



ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE. I. Contesta lo que se te pide:

1. ¿Cuál es la diferencia entre fenómeno físico y fenómeno químico?

meno físico o químico. 2. Escribe a la derecha de cada enunciado, si se trata de un fenó • La oxidación de un clavo • La evaporación del agua • El revelado de una fotografía • La formación de las nubes • Una vela quemándose • El empañamiento de la plata • La respiración

ANTOLOGIA DE QUIMICA Elementos, compuestos y mezclas .

MATERIA

HOMOGÉNEA

HETEROGENEA SOLUCIÓN

SUBSTANCIA S

ELEMENTOS

COMPUESTOS

MOLÉCULA S

MOLÉCULAS

ÁTOMOS DE UNA CLASEDE ÁTOMOS DIFERENTES CLASES

MEZCLA



Diferentes tipos de materia

CONCEPTO Mezcla Homogénea Mezcla Heterogénea Solución Substancias Elemento Mezcla Compuesto Molécula Átomo

DEFINICIÓN Es aquella en que sus partículas (componentes) no se distinguen a simple vista. Es aquella en que sus partículas (componentes) se distinguen con facilidad. Mezcla homogénea Tipo de materia que presenta ciertas características que la identifican. Materia que tiene átomos de la misma clase. Es un todo en el cual las sustancias participantes conservan sus propiedades físicas y químicas. Unión química de dos o más elementos en cantidades exactas y constantes. Parte más pequeña en que se puede dividir una sustancia que conserva sus propiedades. Parte más pequeña de la materia capaz de reaccionar químicamente.

EJEMPLO Aire Una ensalada Suavitel, pinol Gasolina, alcohol Elementos de la tabla periódica. Limonada. Sal, azúcar. Acetona, alcohol. Existen tantas clases de átomos como elementos.

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1. ¿Qué diferencia existe entre compuesto y mezcla? 2. Haga un listado de 5 elementos, 5 compuestos y 5 mezclas comunes.



ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN I. Escribe “F” (falso) ó “V” (Verdadero) 1. (

) La química se clasifica en general e inorgánica.

2. (

) La química aplicada estudia la materia bajo un punto de vista teórico y las propiedades comunes en todos los cuerpos.

3. (

) La química general estudia a los enlaces químicos.

4. (

) La química orgánica estudia a la materia que proviene del reino mineral.

5. (

) Los gases son sustancias que estudia la química inorgánica.

6. (

) Energía es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene masa y puede impresionar nuestros sentidos.

7. (

) La materia es una característica que sirve para identificar.

8. (

) Las propiedades se clasifican en generales y específicas.

9. (

) La masa, el peso y la inercia son propiedades específicas.

10. (

) La inercia es el resultado de la acción de la gravedad sobre la masa.

II. Completa las siguientes cuestiones 1. son características que hacen diferentes a los cuerpos entre sí. 2. son características que al ser observadas no cambia la naturaleza física de la sustancia. 3. La combustión es un ejemplo de propiedad . 4. El fierro, el cobre y el aluminio son ejemplos de . 5. tipo de materia que se compone de moléculas iguales. 6. es una sustancia formada por dos o más elementos combinados químicamente. 7. El HCl, NaOH, KBr, AgNO3, son ejemplos de . 8. es un cuerpo formado por dos o más sustancias combinadas físicamente. 9. es un cuerpo en el que se pueden distinguir a simple vista sus componentes. 10. El aire, el agua potable y los refrescos son ejemplos de



Métodos de separación de mezclas:

MÉTODO

SEPARACIÓN

Decantación

a) Sólido - líquido b) Líquido - líquido

Filtración

a) Sólido - líquido

Centrifugación

a) Sólido – líquido

Magnetismo

Sólido – sólido Sólido-líquido

Destilación Líquido-líquido Sólido-líquido Líquido-líquido

Evaporación

INMISCIBLES Inmiscibles Partículas sólidas de mayor dimensión que el poro del papel filtro Partículas en suspensión separadas por movimiento rotacional. Uno de los sólidos tiene que ser metálico con propiedades magnéticas. Miscibles Con diferentes puntos de ebullición Miscibles Con diferentes puntos de ebullición

La energía en su entorno Bases fundamentales de la química. La Química estudia todo lo que hay en el universo, donde la materia y la energía son manifestaciones de una misma cosa por la cual la materia se puede convertir en energía y la energía en materia, pero afortunadamente la naturaleza está hecha de tal manera que de una rosa no se tenga una explosión atómica que puede acabar en nuestros sueños de obtener la perfección. Cualquier cambio físico o químico implica manifestación de energía. En la vida cotidiana podemos adquirir y emitir energía de diferentes formas, por ejemplo: al asolearnos absorbemos la luz solar; al caminar; los automóviles en movimiento; las aves al volar. Todo esto tiene algo en común, ese algo que nos hace capaces de ejecutar un trabajo, es la energía. Energía proviene de dos raíces griegas En = dentro ;

Ergos

= trabajo


ANTOLOGIA DE QUIMICA Clasificación de la energía

ENERGÍA POTENCIAL

TIPO Química

Es aquella energía que poseen los cuerpos en Nuclear virtud de su posición

DEFINICIÓN

CONTENIDO EN:

Energía almacenada en Gasolina, alimentos y la estructura molecular. fertilizantes Energía desprendida por la fisión nuclear Núcleo atómico Energía almacenada en la estructura atómica.

Atómica CINÉTICA Es la energía que adquiere un cuerpo al estar en movimiento

Núcleo atómico

Calorífica

Debido al movimiento Vapor, gas interno de las moléculas.

Radiante

Energía proveniente de Rayos X, rayos solares un alambre conductor.

Eléctrica

Es el paso de electrones a través de un alambre Luz conductor. Energía del sol.

Solar

que

proviene Fotosíntesis



Interrelación de la materia y la energía

En 1905 Albert Einsten estableció que la materia y la energía no eran separadas, sino, manifestaciones de un mismo origen y por lo tanto, la materia se podía transformar en energía estableciéndose la ley de la conservación de la materia y la energía: “La materia y la energía no se crean ni se destruyen, solo se transforman” ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE. 1. Define el concepto de energía.

2. ¿Escribe la clasificación de la energía?

3. Define con tus propias palabras la Ley de la Conservación de la Materia y Energía.

4. En los siguientes procesos energéticos, indica el tipo de energía que se tenía al inicio y la que se tiene al final de la reacción. EJEMPLO

INICIO

Colisión de dos automóviles Incendio forestal Tormenta tropical Proyección de una película Desgaste de una suela

30 30

FINAL


ANTOLOGIA DE QUIMICA ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN I. Subraya la respuesta correcta. 1.Es aquello que hace capaz a un cuerpo de realizar un trabajo: a) Materia b) Energía c) Propiedades 2. La luz, el calor y la electricidad son ejemplos de: a) Formas de materia b) Formas de energía c) Formas de cuerpos. 3. Es la energía que tiene un cuerpo por la posición que ocupa: a) Energía calorífica b) Energía cinética

c) Energía potencial

4. Es la energía que tiene un cuerpo debido al movimiento interno de sus componentes: a) Energía calorífica b) Energía cinética c) Energía potencial 5. Es la energía debido al flujo de electrones a través de un conductor: a) Energía química b) Energía eléctrica c) Energía calorífica 6. Científico que predijo que la materia se podría transformar en energía y la energía en materia : a) Jhon Dalton b) Ernest Rutherford c) Albert Einsten 7. Esta ley dice “La materia y la energía no se crean ni se destruyen, solo se transforman”: a) Ley de la materia b) Ley de la energía c) Ley de la materia y energía 8. Es la energía que tiene un cuerpo debido a su estructura molecular: a) Energía eléctrica b) Energía química c) Energía nuclear.

1. ESTRUCTURA ATÓMICA A través de los tiempos el hombre ha tratado de explicarse cómo realmente esta conformada la materia en su interior Para poder entender y comprender las propiedades tanto físicas como químicas de la materia en la actualidad es importante analizar el nuevo modelo atómico. 1.1 ATOMO Es la parte más pequeña de la materia capaz de reaccionar químicamente y que conserva sus propiedades, te invitamos a que conozcas como se inicia su descubrimiento. 1.1.1 Modelos y teorías atómicas Los filósofos griegos primera TEORÍA ATÓMICA, realmente en el siglo V a.C., fueron los primeros en introducir la palabra átomo, que se refería a una porción de materia y que era indivisible; todas las cosas se componían de átomos. Esta idea prevaleció hasta fines del siglo XVIII en que John Dalton, de Inglaterra, propuso la primera TEORÍA ATÓMICA, realmente útil en su tiempo. Su teoría proponía que los átomos eran partículas indestructibles, muy pequeñas y de forma esférica, sólidas y de peso fijo. Aún cuando en la actualidad conocemos ciertas inexactitudes de la teoría atómica de Dalton, su importancia es indiscutible e influyó de manera extraordinaria en la forma de pensar de los químicos durante más de un siglo.

Representación del Átomo de Dalton. Se caracteriza por su masa

Más adelante, experimentos con tubos de descarga eléctrica demostraron que la materia es de naturaleza eléctrica y por primera vez se sospechaba su divisibilidad. A fines del siglo XIX Thomson sugirió un modelo atómico semejante al de una gelatina con pasas. El átomo era una esfera de electrificación positiva en la que se encontraban los electrones incrustados. Los electrones eran las primeras partículas constituyentes del átomo y su carga eléctrica era negativa.



Representación del Átomo de Thomson. Destaca

su naturaleza eléctrica

En Francia, en 1898, Becquerel y los Curie descubrieron el fenómeno de la radioactividad, que consistía en la emisión espontánea de radiaciones y partículas (alfa, beta y gamma) por parte de un átomo. Este fenómeno aportó ideas sobre la divisibilidad del átomo. En 1911, el inglés Rutherford propuso otro modelo atómico como resultado de sus experimentos al bombardear láminas de oro y platino con partículas alfa, descubriendo así el núcleo del átomo y se propuso que en su mayor parte, el átomo era espacio vacío. La masa y la carga positiva del átomo estaban concentradas en un núcleo, los electrones giraban a manera de satélite, describiendo diferentes trayectorias. e

-

Representación del Átomo de Rutherford. Aparece el concepto de núcleo

Modelo de Bohr Niels Bohr, modificó en 1913 el modelo de Rutherford y propuso un átomo cuántico, tomando como base el espectro de emisión del átomo de hidrógeno, las teorías sobre el comportamiento dual de la luz y las ideas de Max Planck. Este modelo tuvo limitaciones ya que sólo se aplicaba a los átomos con un solo electrón externo, como el del hidrógeno. El modelo atómico de Bohr, recibió aportaciones con las ideas de Sommerfeld y posteriormente, con los trabajos de Heinsenberg y se desarrolló un modelo matemático que prevalece en nuestros días y que explica el comportamiento de la materia.

Podríamos imaginar el átomo de Bohr de la siguiente manera: una canica pequeña representaría al núcleo; imaginémosla dentro de una pelota de béisbol (únicamente el forro de

la pelota), este forro representaría el primer nivel; enseguida imaginemos este forro de pelota y la canica dentro de una pelota de voleibol, esta representaría el segundo nivel, ahora estos dentro de una pelota de básquetbol, la que representaría el tercer nivel, etc.

Pelota de básquetbol (3er. Nivel) Pelota de voleibol (2do. Nivel)

Canica (núcleo)

Forro de pelota de béisbol(1er. Nivel)

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE8 Subraya la respuesta correcta de las siguientes preguntas. 1. El experimento de Rutherford demostró la existencia de: a) El átomo b) La molécula c) Electrones d) El núcleo atómico 2. La Teoría de Dalton determinó que: a) Los átomos son partículas esféricas, sólidas y de peso fijo. b) Los átomos son esferas de electrificación negativa. c) Los átomos son espacios vacíos donde la masa está concentrada en el núcleo. 3. Con la Teoría de este científico se establecieron las bases del modelo matemático que prevalece hasta nuestros días. a) Thomson b) Becquerel c) Heinsenberg y Schödinger d) Bohr



1.1.2 Particulas subatomicas

El estudio del átomo y su estructura ha pasado por varias etapas pero la concepción actual es: ÁTOMO ES LA PARTÍCULA MAS PEQUEÑA DE UN ELEMENTO COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES DEL MISMO.

Y RETIENE LA

ÁTOMO ES LA PARTÍCULA MAS PEQUEÑA EN QUE SE PUEDE DIVIDIR LA MATERIA, MEDIANTE PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS Y QUE ESTÁ FORMADO POR CARGAS ELÉCTRICAS. El átomo está constituido por un núcleo positivo formado por protones (partículas positivas) y neutrones (partículas neutras), rodeado por una envoltura o corteza de electrones (partículas negativas). EL ÁTOMO ES ELECTRICAMENTE NEUTRO. (Tiene igual número de protones y electrones) . Los electrones se distribuyen alrededor del núcleo, formando órbitas con su trayectoria. Estas órbitas reciben el nombre de niveles de energía. El número de niveles de energía depende del número de electrones que tenga el átomo. El máximo número de niveles que un átomo puede tener es siete. Los electrones no se distribuyen en forma arbitraria en los diferentes niveles de energía, sino que se sigue una regla establecida por Rydberg, que se enuncia de la siguiente manera: "Los electrones se distribuyen alrededor del núcleo, en los diferentes niveles de energía, de 2 acuerdo con el doble del cuadrado de los números naturales". Esto es 2n , donde los valores de "n" van desde uno hasta siete. Después del tercer nivel quedan 25 electrones los que no se pueden colocar en el nivel cuarto, pues aunque es el cuarto y admite 32 quedaría como último y tendría más de ocho, por lo que los 25 electrones faltantes, se reparten en 18 en el cuarto nivel que queda como el penúltimo y los siete restantes en el quinto nivel que vendría siendo el último.

TEORIA CUANTICA



El modelo actual del átomo se basa en la ondulatoria, la cual está fundamentada en números cuánticos, mediante los cuales puede describirse un electrón en átomo.

mecánica cuántica cuatro un

El desarrollo de está teoría durante la década de 1920 es el resultado de las contribuciones de destacados científicos entre ellos Einstein, Planck (1858-1947), de Broglie, Bohr (18851962), Schrödinger (1887-1961) y Heisenberg.. La siguiente figura muestra las modificaciones que ha sufrido el modelo del átomo desde Dalton hasta Schrödinger.

Los Números Cuánticos Los números cuánticos determinan la región del espacio-energía de mayor probabilidad para encontrar a un electrón. El desarrollo de la Teoría Cuántica fue realizado por Plank, Maxwell, Schrödinger, Pauling, Heisenberg, Einstein, De Broglie y Boltzmann, etc. Descripción de los Números Cuánticos: •

n = Número Cuántico Principal: proporciona el Nivel y la distancia promedio relativa del electrón al Núcleo. n posee valores de 1, 2, 3,....

• l = Número Cuántico Azimutal: proporciona el subnivel. cada orbital de un subnivel dado es equivalente en energía, en ausencia de un campo magnético. l posee valores desde 0 hasta n-1. • m = Número Cuántico Magnético: Define la orientación del Orbital. m posee valores desde -l pasando por 0 hasta +l • s = Número Cuántico de Spin: Define el giro del Electrón. s posee valores de +1/2 y -1/2.



1) NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL (n)

Representa los niveles energéticos. Se designa con números enteros positivos desde n=1 hasta n=7 para los elementos conocidos. Para calcular el número máximo de electrones que acepta cada nivel se calcula con la fórmula 2 2n donde "n" es el nivel. El valor de "n" determina el volumen efectivo. Ejms: NIVEL ( n Número máximo de ) electrones 1

2(1)

=2

2

2(2)

=8

3 4

2(3)

= 18

2(4)

= 32

2) NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO O AZIMUTAL ( l ) Determina el subnivel y se relaciona con la forma del orbital. Cada nivel energético ( n ) tiene "n" subniveles. Ejms. NIVEL ENERGÉTICO ( n )

Número de subniveles contenidos en el nivel



1) NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL (n)

1

1


ANTOLOGIA DE QUIMICA 2

2

3

3

Se designa con números que van de cero a n-1, los cuales se identifican con las letras s, p, d, f. SUBNIVEL NIVEL

(número asignado)

LETRA

1

l=0

s

2

l=0 l=1

s p

= =

3

4

0 1

s p d

l=0 l=1 l=2 l=3

s p d f

A continuación se muestra la forma de los 4 subniveles: s, p, d, f

Cada subnivel acepta un número máximo de electrones: s = 2 ep = 6 ed = 10 ef = 14 e-

3) NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO (m)

Representa los orbitales presentes en un subnivel. Se designa con números que van de -l a + l pasando por cero.

n

l

m

1

0(s)

0

2

0(s) 1(p)

0 -1, 0, +1

3

0(s) 1(p) 2(d)

0 -1, 0, +1 -2, -1, 0, +1, +2

Cada orbital acepta un máximo de 2 electrones. 4) NÚMERO CUÁNTICO POR SPIN (s) Se relaciona con el giro del electrón sobre su propio eje. Al estar juntos en un mismo orbital, un electrón gira hacia la derecha y otro hacia la izquierda. Se le asignan números fraccionarios: -1/2 y +1/2

+½

Si el electrón sigue en sentido al de las manecillas del reloj

-½

En caso contrario

También es habitual representar los spines mediante flechas: Valor positivo Valor negativo Gráficamente se emplea muy a menudo un cuadrado con una diagonal descendente (casilla cuántica) para indicar un orbital, representación que se denomina diagrama energético.



Orbital incompleto Casilla cuántica u orbital (ocupado por un solo electrón)

Orbital completo (ocupado por dos electrones con spines opuestos)

La flecha hacia arriba indica el spin con un valor de + ½ y la dirigida hacia abajo el spin con valor de - ½ . Relación entre los números cuánticos y las características de un orbital. Numero

Se relaciona con

Indica

n

El volumen o energía de un Nivel orbital.

l

La forma de un orbital.

Subnivel

m

La orientación de un orbital.

El numero de orbítales

s

La posibilidad de que un orbital Giro del electrón acepte o no un electrón.

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE9 Señala con una "X" el número incorrecto de las series mostradas a continuación, dando una breve explicación justificando su respuesta. El primer renglón está resuelto como ejemplo señalando con rojo el número incorrecto.

n

l

s

m

5

5 -2 +1/2

0

1

4

2 -3 +1/2

1

0

Explicación En n = 5 l = 0,1,2,3 y 4

0 -1/2 0

0

-2 1 -1 +1/2 3

1 +2 -1/2

6 -2 0 +1/2 3

2 -1 +1/3

2

3 -1 -1/2

6

5 -5

4

2 +3 -1/2

3

40 40

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA.Muestra el acomodo de los electrones en el átomo en niveles y subniveles. La configuración electrónica puede mostrarse en dos formas: a) Condensada b) Desarrollada a) CONDENSADA.- Solo muestra el nivel, el subnivel y el número de electrones.Ejm: PRINCIPIO DE EDIFICACIÓN PROGRESIVA O REGLA DE AUFABU

Establece que: " Los electrones van formando los orbitales atómicos de menor a mayor contenido de energía." Cada uno de los subniveles con su respectivo nivel principal de energía, tiene diferente energía. Los subniveles están ordenados de acuerdo co su incremento de energía en la siguiente lista (el símbolo < se lee "menor que".) 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d <4p < 5s < 4d < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d... A continuación se muestra un diagrama que representa las energías relativas de los diferentes subniveles electrónicos. Los números entre paréntesis significan la cantidad máxima de electrones en el subnivel. Los subniveles "s" se muestran en negro, los subnivel "p" en rojo, los subniveles "d" en azul y los "f" en verde.

A continuación se muestra una diagrama fácil de elaborar, que nos ayuda a recordar la forma en los que niveles y subniveles del átomo se van llenando.

REGLA DE LAS DIAGONALES ARRIBA

1s 2s

2p

3s

3p

3d

4s

4p

4d

4f


ANTOLOGIA DE QUIMICA 5s

5p

5d

6s

6p

6d

7s

7p

5f

ABAJO

Los orbitales s se llenan con 2 electrones. Los orbitales p se llenan con 6 electrones. Los orbitales d se llenan con 10 electrones. Los orbitales f se llenan con 14 electrones. Modelo cuántico de Schodinger. Los trabajos de Heisenberg y Schodinger, basados en un modelo matemático de probabilidad condujeron a la introducción de los llamados números cuánticos, parámetros que permiten expresar la situación y propiedades de los electrones en los orbitales. Es decir, no se puede fijar con exactitud en qué punto se encuentra un electrón, no obstante, si se puede prever en que región del espacio el electrón se hallará muy probablemente en un instante determinado. Resta de Hund y Principio de Exclusión de Pauli. Para averiguar la distribución electrónica de un átomo cualquiera ha de seguirse la regla de Hund que dice: “Un electrón solo puede completar un orbital cuando todos los orbitales del subnivel contengan ya un electrón cada uno”. Es decir que si un átomo posee por ejemplo cuatro electrones dos de ellos ocupan el orbital 1s mientras que los otros dos se sitúan en el subnivel p como este subnivel está constituido por tres orbitales Px, Py, Pz; los electrones pasarán, uno de ellos al orbital Px y el otro al Py, y el otro al orbital Pz, si el átomo poseyera más de siete electrones, el séptimo electrón puede ocupar nuevamente el orbital Px, pero negativo, completándolo el orbital Px. Y así sucesivamente. En este momento donde tu estás de pie o sentado, nadie aparte de ti puede ocupar el lugar, es decir excluye a los demás y a esto se le conoce como principio de exclusión. De todo lo anterior se desprende que si cada electrón posee cuatro números cuánticos es lógico que: ♦ Dos electrones cualesquiera del mismo átomo difieren en, al menos, uno de dichos números. Tal conclusión se debe al Italiano Pauli (1925) y por ello recibe el nombre de Principio de Exclusión de Pauli.



Para nosotros la consecuencia más deriva de tal principio es la siguiente:

importante que

se

Distribución de electrones en subniveles DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA POR SUBNIVELES Nivel Símbolos de de la los orbitales órbita subniveles 1 (K)

Distribución electrónica

Número de Número electrones en cada de subnivel orbitales

1s

1

2

2s

1

2

2 (L)

Número total de electrones 2

8 2p

3

6

1

2

3

6

3d

5

10

4s

1

2

3

6

5

10

7

14

3s 3 (M)

3p 18

4p 4 (N)

4d 4f

32

Relación entre la distribución electrónica y la tabla periódica actual.

1

El Hidrógeno posee un solo electrón se sitúa por consiguiente en el nivel 1s y el helio tiene 2 2 electrones por lo que se completa el nivel 1s el Litio tiene 3 electrones tiene completo su



primer nivel por lo tanto , el tercer electrón 1 nivel que es el 2s y así sucesivamente la figura anterior.

Ejemplos: Configuración electrónica del Sodio: Na

11

2

2

6

IS 2S 2P 3S

1

Configuración electrónica del Cloro: 17

Cl 2 2 6 2 5 IS 2S 2P 3S 3P

pertenece al segundo como se observa en



ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 10

Determina la configuración electrónica de los siguientes elementos: 26

Fe K

19

= =

50

Sn

=

53

=

I

12

Mg

=

3

=

51

=

Li

Sb

49

=

1

=

In H

37

Rb

=

ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN I. Subraya la respuesta correcta. 1. Partícula más pequeña en que se puede dividir la materia mediante procedimientos químicos, que interviene en los cambios o reacciones químicas: a) Átomo b) Electrón c) Protón 2. Es una pequeña parte del átomo que contiene prácticamente toda la masa: a) Electrón b) Núcleo c) Órbitas 3. Son aquellas partículas que constituyen al átomo: a) Partículas nucleares b) Partículas subatómicas

c) Partículas atómicas

4. Los protones, los electrones y los neutrones son partículas: a) Nucleares. b) Atómicas c) Subatómicas 7. Símbolo que le corresponde a los protones: a) p+ b) e¯

c) n±

8. Nombre que reciben las diferentes posiciones en donde se puede mover un electrón: a) Valores de energía b) Niveles de energía c) paquetes de energía. .9 Valores numéricos que pueden tener los niveles de energía: a) n = -7 a +7 b) n = 1 a 7 10.-Letras que representan a los niveles de energía: a) n,l,m,s b) K,L,M,N,O,P,Q

c) n = 0 a 7

c) s,p,d,f,

11. Son números que describen la región electrónica con mayor probabilidad: a) Números electrónicos b) números cuánticos c) Números atómicos 12Es el número cuántico que indica el nivel de energía: a) Número magnético b) Número principal

c) Número secundario

13. Es la región con mayor probabilidad de encontrar un electrón: a) Nube electrónica b) Región electrónica c) Nube cuántica 14. Se define como las posiciones que guardan u ocupan los electrones en un átomo: a) Estructura atómica b) Configuración electrónica c) Estructura nuclear 15. Establece el orden que deben llevar los orbitales en la configuración electrónica a través de un esquema: a) Principio de Hund b) Principio de Afbau c) Principio de Pauli



16Es la configuración electrónica para un átomo con electrones: 2 2 6 2 2 5 1 2 2 1 2 3 a) 1s , 2s , 2p b) 1s ,2s ,2p ,3s c) 1s ,2s ,2p , 3s , 3p

diez

1.2 TABLA PERIÓDICA De los materiales y sustancias que normalmente usas en el hogar (Para cocinar y limpiar) toma pequeñas muestras y de acuerdo a sus características, ¿Cómo las clasificas? Escribe tus clasificaciones. Cuando entramos a una tienda de autoservicio como Walt Mart, GIGANTE y LEY podemos sentir la importancia no solo de que haya un orden en las cosas sino también de que exista una descripción de ese orden de esa misma forma, los primeros químicos sintieron la necesidad de que los elementos contaran con un símbolo y estuvieran ordenados y que hubiese una descripción de ese orden y se tuvo como consecuencia la tabla periódica. Anota que aspectos consideraste para la clasificación y ante que dificultades te enfrentaste. Estudia el contenido de tu antología sobre el tema “ Tabla periódica” o, investígalo en la bibliografía sugerida y contesta lo siguiente: a).- ¿Cuáles son los grupos o familias de la tabla periódica? b).- ¿Cuáles son los periodos? c).- Analiza y compara las propiedades periódicas tomadas en cuenta para la clasificación de los elementos. Ahora nos adentraremos en el fantástico mundo de los elementos químicos, con algunos de los cuales estamos en contacto directo diariamente y que son vitales para que existamos como son: oxígeno, hidrógeno, carbono y Nitrógeno entre otros. Algunos existen desde épocas antiguas y eran manipulados por nuestros antepasados, así lo ponen de manifiesto los restos fósiles encontrados, otros provienen de descubrimientos recientes, pero todos ellos conforman lo que conocemos como TABLA PERIODICA bienvenido a este interesante mundo. Entendemos por símbolo químico la forma simplificada de representar los elementos. 1.2.1 Organización de la tabla periódica Los antiguos griegos consideraban que todo lo que existía estaba formado por cuatro elementos y los simbolizaban de la siguiente manera.



Tierra

aire

agua

fuego

Con el transcurso del tiempo los alquimistas al conocer más elementos, también los representaron en formas abreviadas. Ejemplos:

Azufre

Hierro

Oro

Cobre

Plata

Posteriormente Dalton en el siglo XVIII, propuso otros símbolos para representar a los elementos conocidos en su tiempo. Ejemplos:

Hidrógeno

Nitrógeno Carbono Oxígeno

Fósforo

Azufre

Al saber que el agua era un compuesto, no un elemento como lo consideraban los antiguos, formada por hidrógeno y oxígeno, la represento así:

En la actualidad sabemos que hay 114 elementos, 89 de los cuales existen en la naturaleza y el resto han sido creados artificialmente por el hombre. La representación de estos elementos en forma clara y sencilla, fácil de recordar, fue ideada por Berzelius en (1814).

Para ello empleó las letras del alfabeto, usando la inicial del nombre del elemento o la inicial y otra letra representativa de dicho nombre. Los símbolos de los elementos químicos constan de una, dos y hasta tres letras como máximo. Si es una letra, debe ser mayúscula y si son dos ó tres letras, la primera es mayúscula y las restantes minúsculas invariablemente. Nombre Carbono Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno

Símbolo C H O N

Como hay varios elementos cuyos nombres tienen la misma inicial, entonces se usa una segunda letra representativa del nombre del elemento. Ejemplo: Nombre Cadmio Bario Calcio Bromo Cloro Cromo

Símbolo Cd Ba Ca Br Cl Cr

En la época en que vivió Berzelius ya se conocían algunos elementos con distintos nombres en los diferentes idiomas y para simbolizarlos recurrió a su nombre en latín.(En esa época el latín era el idioma científico aceptado universalmente). Ejemplos: Nombre en latín Sulfur Cuprum Phosphorus Ferrum Aurum Natrium

Símbolo S Cu P Fe Au Na

Nombre Azufre Cobre Fósforo Hierro Oro Sodio



Cuando hablamos de nomenclatura de los referimos a sus nombres. Estos nombres diversos y varios se refieren a alguna característica del elemento.

Nombre Hidrógeno Bromo Plomo

elementos nos han tenido orígenes

Significado Productor de agua Olor fétido, desagradable Pesado

Otros nombres se refieren o tienen relación con alguna región o país. Nombre Galio Germanio Europio Californio

Relación Francia Alemania Europa California

Algunos se relacionan con astros: Nombre Astro Helio Sol Telurio Tierra Selenio Luna Uranio Urano Otros tienen nombre en honor a algún científico: Nombre Einstenio Mendelevio

Científico Einstein Mendeleev

Un símbolo de ninguna manera debe considerarse como una abreviatura del nombre del elemento, ya que con él se representa: El elemento general Un átomo de ese elemento Su masa atómica El número atómico fue descubierto por Moseley (1913) al estudiar las longitudes de onda de los rayos X, emitidos por tubos de rayos catódicos en los que usó diferentes elementos como blanco (ánodo) del haz de electrones; observó que la longitud de onda depende del elemento usado como ánodo. Podemos decir que el número atómico indica el número de protones que hay en el núcleo del átomo y es igual al número de electrones cuando el átomo es neutro. 50 50



El número atómico se representa con la letra Z y se escribe en la parte inferior o superior izquierda del símbolo del elemento ejemplo.

z

x

Indica que el número atómico del hidrógeno es 1 por lo que el átomo tendrá un protón en su núcleo y un electrón, en base a esto analiza los siguientes ejemplos: Elemento 8 0 17 Cl 26 Fe

Protones + 8 + 17 + 26

Electrones 8 17 26

El numero de masa se indica con la letra A y se escribe en la parte superior derecha .

xA Conociendo lo que indica tanto el número atómico como la masa, se puede obtener el número de neutrones (n) restando al número de masa el número atómico. n = A–Z



El número de neutrones se escribe en la derecha del símbolo del elemento (Xn ). Ejemplo: z 92

aparte

inferior

238 A U 146 n

El átomo de uranio tiene en su núcleo 92 protones, 146 neutrones y la suma de ambos es el número de masa. El número de masa y la masa atómica son dos conceptos diferentes aunque numéricamente son casi iguales. La masa atómica también llamada número de masa es la suma de protones y neutrones. No resulta práctico medir la masa en unidades convencionales por ejemplo grs. Para medir la masa de los átomos se emplea una unidad (u.m.a) unidades de masa atómica. Clasificación periódica de los elementos Desde principios del siglo anterior se ha tratado de clasificar a los elementos químicos atendiendo a sus semejanzas y diferencias. El primer intento serio se atribuye a Dobereiner quien, en 1817, sugiere colocar a los elementos conocidos en su tiempo en grupos de tres: Cloro, bromo y yodo; litio, sodio y potasio; azufre, selenio y telurio etc. los elementos que integran estos grupos llamados triadas de Dobereiner, tienen propiedades similares y además la masa atómica del elemento central de cada triada es el promedio de las masas de los otros dos. En 1865, Newlands ordena los elementos conocidos en su época en forma creciente atendiendo a su peso atómico y omitiendo al hidrógeno, observa que los grupos de cada octavo elemento son semejantes, es decir empezando en cualquier elemento, el octavo es como una repetición del primero. A este arreglo se le llama ley de las octavas de Newlands. Li Na

Be Mg

B Al

C Si

N P

O S

F Cl

Un arreglo más exacto de los elementos conocidos en 1869, se debe al químico ruso Mendeleev y en él se basan las actuales tablas periódicas.

Mendeleev estableció la Ley periódica, la cual indica que: ¨ Las propiedades de los elementos químicos están en función periódica de sus masas atómicas¨.



La gran importancia ley estriba en clasificación de de los estaelementos es

que muestra que la completamente

natural. De esta manera Mendeleev, al clasificar a los elementos, predijo la existencia de algunos cuyo descubrimiento fue posterior. En la tabla periódica de Mendeleev hay cuatro pares de elementos que no siguen el orden ascendente de su número de masa atómica; esto fue modificado a principios del presente siglo, cuando se conoció más a fondo la estructura del átomo y los elementos se ordenaron en forma creciente, atendiendo no a su masa, sino a su número atómico (Z); de tal forma que la ley periódica se modificó indicando que: “las propiedades de los elementos están en función de sus números atómicos”. Grupos y periodos de la tabla actual La tabla periódica es de forma alargada y deformarla colocándose en la parte inferior.

dos renglones son separados de ella para no

Esta formada por 18 columnas llamados grupos que se representan con números romanos los cuales se subdividen en dos series la ¨A¨ y la ¨B¨ El grupo VIII ¨B¨ esta formado por tres columnas se le llama el grupo de las triadas. IA

O IIA

IIIA IVA VA VIA VIIA

VIIIB IIIB IVB

VB VIB VIIB

IB

IIB

La tabla periódica está formada por 7 corresponden a los niveles de energía

renglones que donde se distribuyen

los electrones al realizar su configuración electrónica y se les llama períodos.



La gran importancia de esta ley estriba en

que muestra que la

La tabla periódica también está dividida en bloques de acuerdo a su configuración electrónica: Bloque s: Lo conforman los elementos del grupo IA y IIA, y se caracterizan porque sus 1 2 1 2 configuraciones electrónicas terminan en s ó s , siendo su fórmula Ns , Ns . Donde n = Nivel de energía o período. Bloque p: Lo conforman los elementos de los grupos IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA y 0. se caracterizan por que sus configuraciones electrónicas terminan en el subnivel p, siendo su 2 1 6 fórmula Ns , p … p . Bloque d: Lo conforman los elementos de los grupos IIIB… IIB, se caracterizan por que sus 2 1 10. configuraciones electrónicas terminan en el subnivel d, siendo su fórmula Ns (N – 1)d ..d Bloque f: Se caracteriza por que sus configuraciones electrónicas quedan en el subnivel f y su 1 14 fórmula es: (N – 2) f …f

BLOQUES DE LA TABLA

PERIÓDICA

Ubicación y característica de los elementos Los conocimientos anteriores son fundamentales para comprender algunas de las propiedades químicas de los elementos, ya que se ha demostrado que durante los cambios químicos el núcleo atómico no sufre alteración alguna y que son los electrones de los subniveles exteriores los que juegan un papel determinante en dichos cambios. Empleando como criterio ordenador la configuración electrónica y observando las 4 clases o bloques de elementos (s,p,d,f,), se pueden reconocer 4 tipos fundamentales de elementos: ⇒ Gases raros o gases nobles. ⇒ Elementos representativos. ⇒ Elementos de transición. ⇒ Elementos de transición interna. Gases raros o gases nobles. Se localizan en la última columna de la tabla periódica, se caracterizan porque al revisar su configuración electrónica poseen todos sus niveles de energía llenos, es decir, son los únicos estables, localizándose en el bloque p y su valencia es 0. Elementos representativos. Lo conforman los grupos de la serie A. Se les llama así ya que al realizar su configuración electrónica el número de electrones del último nivel de energía coincide con el grupo al que pertenecen y se localizan en el bloque s y p, en ellos encontramos elementos como metales alcalinos que pertenecen al grupo IA que son electropositivos y químicamente son los mas activos tienen un electrón en su último nivel, lo cual coincide con su valencia. También se encuentran los metales alcalinotérreos que tienen dos electrones en su último nivel de energía que es su valencia, son menos electropositivos que los alcalinos y pertenecen al grupo IIA. Encontramos también a los halógenos que pertenecen al grupo VIIA, en su nivel exterior tienen 7 electrones, se localizan en el bloque p, son muy electronegativos, tienden a ganar un electrón y se encuentran libres en la naturaleza.

Elementos de transición. Lo constituyen los grupos de la serie B, se localizan en la parte media de la tabla periódica, es posible que estos elementos pierdan o compartan electrones, lo conforman los verdaderos metales por las características que presentan: brillo, aspectos metálicos, buenos conductores de calor y electricidad, ductibilidad, maleabilidad y altas masas moleculares. Elementos de transición interna. Se caracterizan por localizarse en el bloque f, son de estructura compleja y generalmente son de origen artificial y de propiedades radioactivas. Se encuentran separados de la tabla periódica y se les llama lantánidos y actínidos

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

53

54

85

86

2 3 27

29

30

31

32

33

47

48

49

50

51

78

79

80

81

82

83

28

4 5

45

46

52

1

55

56

57

72

73

74

87

88

89

104

105

106

58

59

90

91

75

I

76

77

84

108

109

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

6 7

Lantánidos

107

Actínidos De acuerdo con ciertas características comunes, los elementos de la tabla periódica también se clasifican en metálicos y no metálicos. Observa en la tabla anterior las líneas escalonadas que te indican dicha clasificación.



Los elementos características:

metálicos

tienen

las

siguientes

a). b). c). d). e).

Conducen fácilmente el calor y la electricidad Tienen brillo metálico En general son dúctiles, tenaces y maleables Todos excepto Mercurio, Galio, Cesio y Francio son sólidos a temperaturas ordinarias. Al unirse con los no metales, ceden parte de sus electrones, por lo que en estos compuestos tienen carga positiva. f). Tienen menos de cuatro electrones en su último nivel. Los No metales se caracterizan por las siguientes propiedades: a). No son conductores de la electricidad, a excepción del Carbono bajo la forma de grafito. b). Al unirse con metales reciben electrones, por lo que en los compuestos a que dan origen tienen carga negativa. c). Tienen más de cuatro electrones en su último nivel. Los elementos de la frontera (Boro, Silicio Germanio, Arsénico y antimonio) son por ejemplo semiconductores, es decir conducen la corriente eléctrica pero en mucho menor grado que los metales. A estos se les conoce como metaloides. 1.2.2. Propiedades periódicas Radio, volumen atómico y electronegatividad No te quiebres la cabeza y compara a las personas con los átomos: Las personas tienen tamaño, los átomos también, (tamaño atómico). Las personas se resisten a que les quiten el dinero, como los átomos se resisten a que les quiten los electrones (Potencial de ionización), a las personas les gusta quitar o ganar dinero, como a los átomos les gusta ganar o quitar electrones (Afinidad electrónica). Las personas están en competencia con el dinero cuando están asociados, los átomos entran en competencia por los electrones de enlace cuando están asociados (Electronegatividad). Y mientras más grandote y pesado (tamaño atómico) sean los átomos disminuye la cantidad de sus otras propiedades (Potencial de ionización), (afinidad electrónica), (Electronegatividad) y su reactividad (enlaces). Experimentalmente solo pueden medirse las distancias entre átomos y los radios se deducen a partir de esas distancias; según sea el tipo de enlace: Covalente, Iónico, o Metálico, se establecerán los correspondientes: radio covalente, radio metálico.



Radio atómico (R.A).- Se define como la de enlace entre dos átomos a lo largo de a lo largo de un período disminuye. Cl

mitad de la distancia un grupo aumenta y

Cl -

Potencial de ionización (P.I).- Es la cantidad de energía necesaria para quitarle un e a un átomo, es decir, convertirlo en un anión y a lo largo de un grupo disminuye y a lo largo de un período aumenta. Electronegatividad (E).- Es la facilidad que presenta un átomo de ganar o retener electrones.

1.3.7 Afinidad electrónica (A.E) -

Es la energía que se libera cuando un átomo recibe un e y se convierte en un átomo cargado negativamente (anión).

1.3.8 Aplicación e importancia de algunos elementos de la tabla periódica Los elementos metálicos, gran cantidad de ellos representan, aplicaciones en la industria de la metalurgia como, el hierro, el cobre, el níquel, el cromo, el aluminio, etc. Otros metales como la plata, el platino y el oro, son de gran aplicación en la joyería. Algunos elementos de los gases nobles como el neón y el argón son muy empleados para anuncios luminosos.



Los halógenos como el cloro, el bromo y el yodo, son empleados para formar una serie de derivados químicos, como decolorantes, bactericidas, germicidas, etc. El fluor es empleado en la prevención de caries. Otros elementos importantes son el oxígeno, bastante empleado en reacciones químicas, pero principalmente en los hospitales, como ayuda a los enfermos con deficiencia respiratoria. Hay elementos muy peligrosos, por su inestabilidad y capacidad de reaccionar energéticamente y provocar gran liberación de energía, como el uranio, el radio, el torio, entre otros que son radioactivos, empleados para la producción de energía nuclear. Repercusiones ecológicas de algunos elementos La producción industrial de toneladas de compuestos químicos, necesarios para el desarrollo de innumerables procesos, así como la fabricación de miles de toneladas de envases metálicos o plásticos para la distribución de un sinnúmero de productos, están contribuyendo día con día al deterioro de la naturaleza. Las repercusiones graves en la ecología son debidas al poco control que se tiene sobre los residuos de diferentes procesos, que generan un desequilibrio en los ecosistemas al ser depositados a campo abierto, vertidos en mantos acuíferos o expulsados a la atmósfera, dañando considerablemente nuestro entorno. Elementos como el cromo, plomo, el arsénico y el azufre; compuestos complejos como el cianuro, álcalis, los ácidos, etc., afectan considerablemente a los organismos. Así también, algunos insecticidas como el D.D.T., el malatión, el paratión, los compuestos fenólicos y los herbicidas. El empleo de estos reactivos en el campo es muy riesgoso, debido a que son poco selectivos y la gran mayoría son absorbidos por los vegetales afectando la cadena alimenticia y, en consecuencia, al hombre, que se ve afectado al consumir animales o frutas y legumbres contaminados con estos tóxicos.



ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE

I. Escribe el símbolo, valencia y si es metal o no metal de los siguientes elementos: Cesio Zinc Plata Cobre Fósforo Cloro Estaño Níquel Cromo Escandio

Paladio Vanadio Boro Carbono Antimonio Estroncio Silicio Sodio Bario Bromo

II. Escribe el nombre, valencia y si es metal o no metal de los siguientes elementos. K Mn Fe Ca N Ni As Te P Mo

Co Ga Pd Si Ti Se C Mg Ag Li

III. De acuerdo a su posición en los bloques de la tabla periódica, ubique a: 60 60

Elemento cuya configuración termina en

5

4p

2

Elemento cuya configuración termina en 3s

1

Elemento cuya configuración termina en 7s

2

Elemento cuya configuración termina en 2p

5

Elemento cuya configuración termina en 3d

4

Elemento cuya configuración termina en 5p Elemento cuya configuración termina en 4f

6 3


8


6

Elemento cuya configuración termina en 6p

IV. Escribe una V dentro del paréntesis si el enunciado es verdadero o una F si es falso.



1. Los periodos en la tabla periódica de energía en los átomos . . . . . . .( )

indican los niveles

2. Las propiedades de los elementos son función periódica de su peso atómico . . . . . . . . (

)

3. En el Bloque S se conoce a los elementos como tierras raras . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . (

)

4. Los gases nobles son muy reactivos por tener su última capa electrónica completa. . . . (

)

2

5. La configuración electrónica externa de un elemento del grupo II A es S . . . . . . . . . . . (

)

ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN

II. Contesta: 1. ¿Cuántos electrones tienen en su último nivel los átomos de los elementos del grupo IA? 2. ¿Cuántos electrones tienen en su último nivel energético los átomos de los electrones del grupo IIA? 3. ¿Cuántos electrones tienen en su último nivel los átomos de los elementos del grupo IIIA? 4. ¿Y los del IVA? 5. ¿Los del VA? 6. ¿Los del VIA? 7. ¿Los del VIIA? 8 ¿Los del grupo VIIIA? 9. Entonces, ¿Qué te indica el número de los grupos A?

10. Como ya indicamos, a los renglones horizontales se les llama períodos y se les asignan los números 1,2,3,4,5,6,7. ¿Con qué relacionas esos 7 números?


ANTOLOGIA DE QUIMICA III. Observa la distribución electrónica que hiciste anteriormente y contesta: 1. ¿En qué período se encuentra el Hidrógeno (H) y el Helio (He)?

2. ¿Cuántos niveles de energía tienen? 3. ¿En qué periodo se encuentra el Li, Be, B, C, N, O, F y Ne?

4. ¿Cuántos niveles de energía tienen? 5.¿Cuántos niveles de energía tienen los del tercer periodo?

6- ¿ Y los del cuarto período? 7. ¿Y los del quinto? 8. ¿ Y los del sexto? 9.¿ Y los del séptimo? 10. ¿Qué te indica el número del periodo? IV. Observa la tabla periódica y contesta: 1.- ¿Cuántos elementos forman el primer período? 2. ¿Cuántos elementos forman el segundo período? 3. ¿Y el tercero? 4. ¿Y el cuarto? 5. ¿Y el quinto? 6. ¿Y el sexto? 63 63


7.

ANTOLOGIA DE QUIMICA ¿Y

el

séptimo?

8. ¿En que período se encuentra el yodo (I)? 9. ¿En cual grupo está? 10. ¿Cuántos niveles de energía tiene un átomo de yodo? 11. ¿Cuántos electrones tiene en su último nivel? 12. ¿En que período se localiza el Calcio (Ca)? 13. ¿En cual grupo se encuentra? 14. ¿Cuántos electrones tiene el átomo de calcio en su último nivel? 15. ¿Cuántos niveles tiene? V. Localizándolos en la tabla periódica, indica el número de niveles y el número de electrones que tienen en su último nivel los siguientes átomos. Elemento Aluminio (Al) Sodio (Na) Fósforo (P) Cloro (Cl) Argón (Ar) Francio (Fr) Radio (Ra)

Número de nivel

-

Número de e en el último nivel

VI. De los siguientes grupos de elementos identifica cuales son Gases raros (gases nobles), Elementos representativos, Elementos de Transición y Elementos de Transición Interna. GRUPO 1

GRUPO 2

GRUPO 3

GRUPO 4

Actino ( Ac) Terbio ( Tb) Americio ( Am) Holmio (Ho) Uranio (U) Lantano (La)

Helio (He) Criptón (Kr) Xenón (Xe) Neón (Ne) Argón (Ar) Radón (Rn)

Fierro (Fe) Plata (Ag) Zinc (Zn) Mercurio (Hg) Cobre (Cu) Níquel (Ni)

Sodio (Na) Calcio (Ca) Cloro (Cl) Oxígeno (O) Carbono (C) Aluminio (Al)


ANTOLOGIA DE QUIMICA Plutonio (Pu)

Manganeso (Mn)

Nitrógeno (N)

GRUPO 1: GRUPO 2: GRUPO 3: GRUPO 4: VII. De la siguiente relación de elementos Metaloides

identifica si son Metales, No Metales o

Los elementos, boro (B), silicio (Si), germanio (Ge), arsénico (As), antimonio (Sb), telurio (Te), polonio (Po), astato (At), son .

ANTOLOGIA QUIMICA TEC.docx

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