Materia Mezclas
Mezclas Homogeneas
Separacion por metodos fisicos
Mezclas heterogeneas
Sustancias puras
Compuestos
Elementos
Separacion por metodos quimicos
Propiedades: • Intensivas: Son aquellas que no dependen de dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema. Estas propiedades no pueden sumarse. 1. Conc Concen entr trac acio ion. n. 2. Den Densida sidad d • Ex Exten tensi sivas vas:: Son aquellas que sí dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema. Estas propiedades pueden sumarse. 1. La masa masa ( Que es la cantidad cantidad de materia materia en en una muestr muestra a dada). 2. El volu volume men. n. Atomo: Es una particula extremandamente pequeña e indivisible la ma!or Atomo: parte del mismo son espacios vacios donde las car"as positivas del atomo (comunmente llamados protones) #unto a las particulas que no poseen car"a ( llamados neutrones) con$orman el nucleo del atomo ! las car"as ne"ativas (los electrones) circulan al rededor del nucleo. %&a"ina ' ! '*. p rotones que posee un atomo. N° atomico (Z): +umero de protones N° masico (A): +umero total de neutrones ! protones existentes en el nucleo.
Isotopos: ,tomos que tienen el mismo numero atomico (-) pero distinto nuemro masico (,) e#emplo / (comun) unico elemento que no posee neutrones ! posee un solo proton / (deuterio) posee un proton ! un neutron. / (tritio) posee un proton ! dos neutrones. %&a"ina '0* Inestabilidad: Los nucleos que conten"an mas neutrones que pronotes o mas protones que neutrones son inestables debido a esta di$erencia ! "eneran radiacion. Esto ace que continuamente los neutrones del ncleo se trans$ormen en protones ! al"unos protones en neutrones. atomos) que tiene una car"a Iones: 3n ion es un atomo o molecula ("rupo de atomos) neta positiva o ne"ativa. El numero de protones va a permanecer i"ual durante las reaccioens quimicas pero si pueden "anar o perder electrones los cuales estan car"ados ne"ativamente. 1
Cati Ca tion on:: Cuando pierde uno o mas electrones queda con car"a positiva e#emplo ion sodio +a4 (con 11 protones ! 15 electrones). Ani An ion: Cuando recibe uno o mas electrones debido a esto su car"a es ne"ativa e#emplo ion cloruro Cl6 (con 1 protones ! 17 electrones). Quedando $ormada la molecula de cloruro de sodio (sal de mesa) mesa) $ormada por un cation ! un anion.%&a". '* •
•
Unidad de masa atomica (uma): es la masa equivalente a la de un doceavo de la masa de un atomo de carbono612.%p8" 75* Mol: Cantidad de una sustancia que contiene tantos atomos o moleculas como atomos existentes en 12" del isotopo carbono612 este numero es 1 mol 9 :522 ; 15<2=. %&a". 71* La masa molar ( ; moles) de un compuesto en "ramos es numericamente i"ual a su masa molecular (uma) %&a". 7:*
Composicion porcentual en masa: Consiste en calcular el porcenta#e de atomos de un elemento que a! en la totalidad de una molecula. E#empplo /=&>' masa total de un mol 07" (= x 1.557 x 155) ? 07 9 @composicion porcentual porcentual en masa del / en /=&>'. %&a". 05* Si me dan el porcenta#e supon"o que es en base a 155" del compuesto por lo que el porcetna#e es el peso en "ramos de cada elemento. Si el resultado da con comas divido por el numero de mol menor a todos los elementos (en caso de que me de por e#emplo 5.00 redondeo) si aun a! al"un valor con coma multiplico por al"un numero para que de aproximadamente aproximadamente redondo..... lue"o multiplico por ese mismo numero los restantes atomos. Compisici Comp isicion on porcentual porcentualde de un elem elemtno tno =
n× mas masamolar amolar del ele elemen mento to × 100% masa ma sa mol molar ar del co compu mpuest esto o
e! de conservacion de la materia: En una reacciAn quBmica la masa permanece constante es decir la masa consumida de los reactivos es i"ual a la masa obtenida de los productos. "endimiento de la reaccion: El rendimiento de una reaccion casi nunca es "endimiento del 155@ esto es debido a que mucas reacciones son reversibles o por e#emplo a que al $inaliar la reaccion deseada es probable que el p roducto obtenido si"a reaccionando con el reactivo en exceso para $ormar otros compuestos. %&a". 15:* % De rendimiento real =
Rendimiento Rendimiento real x 100% Rendimientoteorico Rendimientoteor ico
66 155 @ es del rendimiento
teorico. mecla omo"enea de dos o mas sustancias #olucion o disolucion: Es una mecla 2
donde
• •
Soluto: Sustancia precente en menor cantidad. Solvente o disolvente: Sustancia en ma!or proporcion ("eneralmente a"ua).%&a" 122*.
Electrolitos: 3n electrolito es una sustancia que al disolverse en a"ua se disocia en iones ! $orma una solucion que conduce la electricidad un no electrolito es una sustancia que disuelta en a"ua no se disocia ! no conduce la electricidad. E# • Electrolito +aCl (sal de mesa). • +o electrolito aucar de mesa. $% Electrolito $uerte Contiene "ran cantidad de iones (se supone que se disocia el 155@). &% Electrolito debil Contiene poca cantidad de iones (se disocia parcialmente). '% +o electrolito +o contiene iones por lo que no se disocia. idratacion: Es el proceso por el cual un ion se ve rodeado por moleculas de a"ua. E#emplo +aCl el +a4 se ve rodeado de varias moleculas de a"ua con su polo ne"ativo (Caso del >6 en el a"ua) mientras que el Cl6 se ve rodeado de varias moelcuas de a"ua con su polo positivo (caso del /4 en el a"ua). %&a" 12=*. #olubilidad: axima cantidad de soluto que se disolvera en una cantidad dada de disolvente a una temperatura especi$ica. %&a" 12*. Clasiicacion de una disolucion: • Diluidas si la cantidad de soluto respecto del solvente es pequeña. E#emplo una soluciAn de 1 "ramo de sal de mesa en 155 "ramos de a"ua.
•
Concentradas si la proporciAn de soluto con respecto del solvente es "rande. E#emplo una disoluciAn de 2 "ramos de sal de mesa en 155 "ramos de a"ua.
•
Saturadas se dice que una disoluciAn est8 saturada a una determinada temperatura cuando no admite m8s cantidad de soluto disuelto. E#emplo =: "ramos de sal de mesa en 155 "ramos de a"ua a 25F C. Si intentamos disolver =7 "ramos de sal en 155 "ramos de a"ua sAlo se disolverBa =: "ramos ! los 2 "ramos restantes permanecer8n en el $ondo del vaso sin disolverse.
•
Sobresaturadas disoluciAn que contiene ma!or cantidad de soluto que la permitida a una temperatura determinada. La sobresaturaciAn se produce por en$riamientos r8pidos o por descompresiones bruscas. E#emplo al sacar el corco a una botella de re$resco "aseoso.
*ure+a del a,ua: El a"ua que contiene iones Ca2+ Mg2 + o ambos se denomina a"ua dura ! e la"ua que carece de estos compuestos de la conoce 3
como a"ua blanda. El a"ua dura n oes adecuada para el uso domestico o industrial. %&a" 120*.
Acidos: Son sustancias que se ionian en a"ua para $ormar iones H + . -ases: Son sustancias que se ionian en a"ua para $ormar iones 120*
OH
. %&a".
NOTA: Los acidos son odnadores de &G>H>+ES ! una base es receptora de protones por e#emplo el /Cl en disolucion aucosa se separa en iones ! dona un proton al a"ua HCl
→ H ++ Cl (Gecordar que esta
el a"ua tambien). El H + es un atomo que perdio un eelctron por lo que el idro"eno pasa a ser unicamente un proton esta particula atrae al polo ne"ativo del H 2 O por lo tanto el proton existe de $orma idratada ! se escribe +
!
HCl + H 2 O → H 3 O + Cl
%&a" 1=1*
"eacciones de oxido.reduccion ("edox): ,si como las reacciones acido6 base se caracterian por un proceso de trans$erencia de protones en las reacciones redox se consideran como reacciones de tras$erencia de electrones. 2Mg + O2 → 2Mg" Encnes las semireacciones son E# 2+
2Mg → 2Mg + # e 2 O2 + # e → 2"
Estado de oxidacion: +umero de car"as que tendra un atomo en una molecula (o en un compuesto ionico) si los electrones $ueran tras$eridos completamente. Los numeros de oxidacion re$le#an el numero de electrones Itrans$eridosJ. Concentracion: Cantidad de soluto presente en una cantidad dada de disolvente o en una cantidad dada de disolucion. %&a" 1'* M =
n Donde v
9 molaridad
n 9 nuemro de moles de st
v
vol solucion M i V i = M f V f 6666 &ara disolver una solucion mas concentrada.
Neutrali+acion: Hener en cuenta la reaccion se"n la cantidad de moles que ten"o en los reactivos. L neutraliacion ocurre cuando el acido a reaccionado completamente a la base (en reacciones de base $uerte ! un acido $uerte). De esto se obtiene sal 4 a"ua. (es neutro si respeta la equivalencia de moles en la ecuacion) KHP NaOH → NaKP + H 2 O 66666 1 mol de K/& reacciona con 1 mol de
+a>/ #
el K/& al estar en disolucion con a"ua "enera iones idroneos ( H 3 O+ ) que al "untarse con los >/ de la base "enera a"ua. Si a! mas moles de >/6 que de + + H 3 O (o bien H 3 O 9 /4) la disolucion sera basica si ten"o mas moles de /4 que >/6 la disoluc sera acida. %&a" 1 ! de internet*
Condiciones normales de presion ! temperatura (CNP/): 2C de temperatura ! 1 atm de presion. /emperatura ! presion estandar (/PE): 5C ! 1 atm666666 Que con ecuacion de "as ideal ! un mol de "as ocupa un volumen de 22'1 Litros. Presion: Es la $uera aplicada que e#eerce un "as por unidad de area. %&a" 1?1:*. Velocidad =
Longitud recorrida Tiempo transcurrido
Aceleracion =
Camio de Velocidad Timepo transcurrido
$e acuerdo con la segunda le del mo&imiento de Sir 'saac (e)ton* m ! = Masa x Aceleracion −−− , ! - = N = Kg 2 s N , Presion - = pascal = Pa = 2 m
Presion atmoserica: Es la presion que e#erce la atmos$era sobre la tierra 1 atm = ./0mmHg = ./0 torr %&a". 1*. NOTA:
1 atm = 10132 Pa = 10132 HPa
e!de -o!le ("elacion presion.volumen): La presion de una cantidad $i#a de un "as a temperatura constante es inversamente proporcional al volumen del "as.
1 V Donde K es simpre la misma constante. PV = K
P = K ×
e! de C0arles ! de 1a!.ussac ("elacion temperatura.volumen): El volumen de una cantidad $i#a de "as mantenido a presion cosntante es directametne proporcional a la temperatura absoluta del "as. V = KT $onde es la cosntante de proporcionalidad
e! de Avo,adro ("elacion entre volumen ! cantidad): , presion ! temperatura cosntante el volumen de un "as es directametne proporcional al numero de moles del "as presente. V = K n Donde K es siempre cosntante. NOTA: Las constantes son despe#es de la ecuacion del "as ideal. 1as ideal: Es un "as ipotetico cu!o comportamiento de presion volumen ! temperatura puede describirse completamente con la ecucacion del "as ideal que es la si"uiente PV = nRT . Las moleculas de un "as ideal n ose atraen ni
se repelen entre si ! su volumen es insi"ni$icante en comparacion al volumen que los contiene. NOTA: &ara calcular la cosntante G , 5C ! a 1 atm de presion varios "ases se comportan como un "as ideal ! en varios experimentos se demuestra que un mol de un "as en esas condiciones ocupa un volumen de 22.'1' Litros usando
la $ormula antes mensionada se calcula que R = 0042
L×atm %&a". 17* K × mol
Ecuacion del ,as ideal si experimenta al,un cambio:
Pi V i ni T i
=
Pf V f nf T f
Sale
de i"ualar G.
*ensidad de un ,as:
PV = nRT P n = RT V m Masa #ue tengo Como−− d = " n = v Masa molar P m = −− $onde m es masa que tengo M masa molar RT MV PM m = =d RT V
e! de *alton (presiones parciales): La presion total de una mecla de "ases es i"ual a la suma de las presiones que cada "as e#erceria si estuviera solo. Esto es debido a que las moelculas de lso "ases no se atraen ni se repelen entre si por lo que al colocarlas en un mismo recipiente puede palicarse lo mensionado anteriormente. %&a". 10:* /eoria cinetica molecular de los ,ases: &orque se producen lso cambios de presiones ! temepraturas ! demas al cambiar el sistemaM $% La ener"ia se peude medir como traba#o entonces Traa$o = %nergia = ! × Longitud= N × m
1 2 Energia cinetica promedio = m v =CT 2
Donde C es la cosntante de proporcionalidad ! H es la temperatura por lo que a ma!or Hemperatura ma!or ener"ia cinetica promedio van a tener las moleculas ! estas colisionaran mas rapido contra las paredes del recipiente ! con ma!or $uera aumentando asi la presion del mismo. 2. La presion e#ercida por un "as es consecuencia del impacto de sus moleculas sobre las paredes del recipiente que lo contiene el numero de colisiones moleculares con las paredes por se"undo es proporcional a la densidad del "as. ,l disminuir el volumen de cierta cantidad de "as se aumenta su densidad ! por tanto su rapide de colision. &or esta causa la presion de un "as aumenta cuando el volumen disminu!e ! viceversa. %&a". 25'*
Ener,ia: Es la capacidad de e$ectuar un traba#o es decir e#ercer una $uera a lo lar"o de una lon"itud. /raba2o: Es el cambio directo de ener"ia que resulta de un proceso.
/
e! de conservacion de la ener,ia: La ener"ia total del universo permanece constante. %&a" 2=5*
/ermo3uimica: Es el estudio de los cambios de calor en las reacciones quimicas. #istema: Es la parte especi$ica del universo que nos interesa. 1. Abierto: &ermite el intercambio de ener"ia ! de masa con lso alrededores.
&% Cerrado: &ermite el intercambio de ener"ia pero no el intercambio de masa con alrededores. '% Aislado: +o permite el intercambio de ener"ia ni de masa con lso alrededores. '. ENE&L> 1) Ootella abierta. 2) Ootella tapada. encerrada en un aislante.
=) botella tapada !
Procesos:
•
Endotermicos: Cuando los alrededores deben suministrar calor al sistema (IabsorbeJ calor).
•
Exotermicos: Cuando el sistema trans$iere ener"ia termica a los alrededores (libera calor).%&a". 2=5*
/ermodinamica: Es el estudio cienti$ico de la conversion de calor ! otras $ormas de ener"ia. 4uncion de estado: Son las propiedades que dependen solo del estado del sistema (inicial ! $inal) ! no como el sistema lle"o a dico estado.
•
Son funcion de estado: Le ener"ia presion volumen ! temperatura. E#emplo en un "as a 2atm =55 K ! 1L. Se realia un proceso a H constante la presion es de 1 atm ! volumen 2 L. Entocnes P 9 1L El cambio de volumen va a ser siempre de 1L sin importar como se alla lle"ado asta este punto. >tro e#emplo con la ener"ia potencial "ravitacional cuando 2 su#etos parten desde el pie de una montaña no importa el camino que recorran al lle"ar ambos a la cima tendran la misma ener"ia potencial.
•
No son funcion de estado: El calor ! el traba#o !a que su valor depende del tipo de trans$ormacion que experimenta el sistema.%&a". 2==* (Se mani$iestan unicamente durante un proceso (un cambio))
Primera le! de la termodinamica: La ener"ia se puede convertir de una $orma a otra pero no puede crear ni destruir. %&a". 2==* Entalpia: Expresa la cantidad de ener"ia liberada o consumida por un sistema. (La entalpia es una $uncion de estado). & H = & % + & ( PV ) Donde E es la ener"ia interna del sistema ! p ! v son la presion ! volumen del sistema %&a" 2'5*. Reactivos → Productos
Δ H = H ( productos )− H (reactivos) (Cada producto se suma
entre si) .
•
Proceso endotermico (El sistema absorbe calor: La entalpia / es positiva.
•
Proceso exotermico (El sistema libera calor a los alrededores: La entalpia / es ne"ativa.%&a". 2''*.
Entalpia estandar: ,l encontrar $ormas alotropicas estables si entalpia es de cero (5) (al encontrarse sustnacias IsueltasJ. E#emplo C + O 2 → CO2 Δ H = −353 K' / mol El C ! el >2 tienen una variacion de entalpia 9 5.... por lo que Δ H Reaccion=Δ H CO −( 0 + 0 ) 666 Δ H Reaccion=Δ H CO =−353 2
2
Se eli"e 5 en estos casos como nivel de re$erencia !a que lo que importa es el cambio de entalpia.%&a" 22* NOTA: la entalpBa de $ormaciAn de un compuesto es la ener"Ba necesaria para $ormar un mol de dico compuesto a partir sus elementos medida normalmente en unas condiciones de re$erencia est8ndar 1 atm de presiAn ! una temperatura de 207 K (2 C).
Calor especiico (c): El calor especi$ico c es la cantidad de calor que se requiere para elevar un "rado Celsius la temepratura de un "ramo de la sustancia. (, ma!or c menos varia la temperatura).%c*9
' g ( C
Capacidad caloriica ( C): La capacidad calori$ica C de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere para elevar un "rado Celcius la temperatura ' ( C
de determinada cantidad de sustancia. %C*9
C = mc %&a". 2':*
Cantidad de calor (5): Cantidad de calor que se a absorbido o liberado en un proceso en particular. ) = mc Δ t > ) = C Δ t %Q* 9 Noules. 666666666 #14# 'oules = 1Caloria %&a" 2':* Numeros cuanticos: Los numeros cuanticos describen la distribucion de los electrones en los atomos. $% Numero cuantico !rinci!al (n: Este numero indica la lon"itud promedio del electron al nucleo del atomo en un determinado orbital. Este numero n puede tomar valores de n 9 1 2 =..... Cuanto mas "rande es el valro de n ma!or es la distancia del electron en un orbital al nucleo por lo que el orbital en consecuencia es mas "rande. &% Numero cuantico del momento an"ular (l: Este numero expresa la $orma de los orbitales su valor depende del numero cuantico principal n. &or e#emplo si n 9 1 entonces l 9 5 (l R 1) si n 9 = entonces l puede tener = valores 2 1 ! o. Estos valores se desi"nan con letras Valro de l
0
1
2
3
#
Nombre del orbital
s
p
d
f
g
h
3n con#unto de orbitales que poseen el mismo valor de n se lo conoce como nivel o capa.
4
Los orbitales que tienen el mismo valor de n ! l se lo conoce como subnivel o subcapa. +ivel con n 9 2 esta $ormado por 2 subniveles l 9 5 ! 1. Estos E#: corresponden a los subniveles 2s ! 2p.
'% Numero cuantico ma"netico ( ml : Este numero describe la orientacion del orbital en el espacio. El valor de m depende del valor de l donde m puede tomar valores desde 6m asta m. &or e#emplo si l 9 5 entonces m 9 5. Si l 9 2 entonces existen valores de m 62 61 5 1 2. L, cantidad de numeros posibles indica la cantidad de orbitales que posee el subnivel (en el caso de l 9 2 posee ). 6% Numero cuantico de s!in del electron( ms : Tndica el tipo de rotacion que posee el electron la cual les da propiedades ma"neticas. Homa valores de U o R U %&a". 20:*
Este spin se mara con la $leca acia arriba
El spin de la dereca se marca con una $leca acia aba#o
7rbitales atomicos: 1 Orbitales s: En $orma estricta los orbitales no tienen $orma los
electrones se mueven libremente al rededor del nucleo se puede encontrar un electron en cualquier lu"ar pero es un eco que estos electrones la ma!or parte del tiempo se encunetran cerca del nucleo debido a esto se dice dice que el electron circula en un orbitales se"n su nivel. 2.
Orbitales !: ,l ser n 9 2 ! l 9 1 se obtiene = orbitales 2p 2p x * 2p " * 2p + estos = orbitales tienen el mismo tamaño $orma ! ener"ia pero se di$erencian en su orientacion. NOTA: en caso de ser =p 'p.....! que aumente el tamaño de los orbitales tambien aumenta (sucede tambien con lso orbitales s).
5
3.
Orbitales d: poseen orbitales los cuales todos tiene la misma ener"ia ! son de $orma mu! similares. Se di$erencian en la orientacion al i"ual que lso orbitales p.
El principio de exclusion de Pauli: Este principio establece que no es posible que 2 electrones de un atomo ten"an sus cuatro numeros cuanticos i"uales. "e,la de und: La distribucion electronica mas estable en los subniveles es la que tiene el ma!or numero de espines paralelos. Como e#emplo el atomo de C El subnivel c) es el que satis$ace la re"la esto no ocurre en el caso a) al estar mas cercanos a! ma!or repulcion mutua. V el caso b) no la satis$ace porque los espines son opuestos. Entocnes la CE (con$i"uracion electronica) del atomo de C es la si"uiente
>tros e#emplos de esta re"la (+itro"eno >xi"eno Wluor ! +eon respectivamente)
+>H, Los l indican cuantos orbitales a! (cada cuadradito en las $otos anteriores) ! las $lecas son los electrones que indican el estado del espin HE+EG E+ C3E+H, que cada orbital solo puede tener un maximo de 2 electrones ! deben tener un espin opuesto.%&a" =5*.
"adio atomico: Es la mitad de la lon"itud entre los nucleos de dos atomos metalicos ad!acentes o de una molecula diatomica. &,ra los atomos unidos que $orman una red
10
tridimensional es la mitad de la distancia entre los nucleos de dos atomos vecinos.
Ener,ia o potencial de ioni+acion: Es la ener"ia minima (en K#?mol ) necesaria para remover un electron de un atomo en estado "aseoso en su estado $undamental. +>H, Se especi$ica el estado "aseoso !a que en este estado no a! $ueras intermoleculares que deban tomarse en cuenta al acer la medicion. Heniendo en cuenta que la car"a nuclear permanece constante aunque se "anen o pierdan electrones en este caso se pierden al remover un electron la repulsion que estos "eneran entre si disminu!e ! como la car"a del nucleo permanece constante remover el electron si"uiente va a requerir mas ener"ia que el anterior.%&a" ==0*
Ainidad electronica: Es la ener"ia involucrada cuando un atomo en su estado "aseoso acepta un electron para $ormar un anion.%&a" ='=*
Enlace ionico: Es la union que sur"e al trans$erirse electrones de un metal con un no metal esta union sur"e debido a la atraccion electrostatica entre el ion con car"a ne"ativa ! el ion con car"a positiva. Las uniones sur"en !a que a! un elemento con ba#a ener"ia de ioniacion (que $orma un cation) ! otro con alta a$inidad electronica que tiende a $ormar un anion E# %&a" =:*.
Enlace covalente: Es la union de dos atomos (por lo "eneral dos no metales) que comparten (como minimo) un par de electrones.
11
$% #imple: Dos atomos se unen por medio de un par de electrones. E# ! − ! W2 (linea 9 par) 2 Multiples: Cuando dos atomos comparten dos o mas pares de
electrones.
•
*oble: Cuando dos atomos comparten dos pares de electrones. CO2
•
O =C =O
/riple: Cuando dos atomos comparten tres pares de electrones. N 2
N ≡ N
'% Polar: Cuando en una union covalente los electrones pasan mas tiempo alrededor de un atomo que del otro. (como en el H − ! ) .%&a" =*. 6% No polar: Cuando los electrones compartidos pasan el mismo tiempo alrededor de cada atomo (como en H 2 ). NOTA: &ara distin"uir un enlace covalente polar de uno no polar debemos tomar en cuenta la electrone"atividad. L, electrone"atividad es la capacidad de un atomo para atraer acia si los electrones de un enlace quimico. Esta propiedad tiene relacion con la a$inidad electronica ! la ener"ia de ioniacion asi en el e#emplo del /W el atomo de $luor tiene ma!or a$inidad electronica (tiende a tomar electrones $acilmente) ! alta ener"ia de ioniacion (que no pierde electrones con $acilidad) por lo que su electrone"atividad sera alta. Los enlaces entre atomos que ten"an una "ran di$erencia de electrone"atividad (en su ma!oria mas de 2.5) producen enlaces ionicos mientras que aquellos que su electrone"atividad sea minima son covalentes (si es la misma electrone"atividad es un enlace covalente puro). Esto se debe a que si es "ran electrone"atividad los electrones pasan muco mas tiempo en un atomo que en otro ! se puede decir que I$ue cedidoJ mientras que si la electrone"atividad es de poca di$erencia los electrones circulan alrededor de ambos atomos (en ma!or proporcion en uno que en otro pero no con tanta di$erencia como en el ionico) entocnes va a ser un enlace polar.%&a" =*.
"e,la del octeto: 3n atomo di$erente al idro"eno tiende a $ormar enlaces asta que se rodea de oco electrones de valencia. Esto es debido a que $ormando el octeto el atomo es muco mas estable (como un "as noble). %&a" =:*. *ierencias principales entre enlace ionico ! covalente: La union covalente se une con menor $uera que una ionica debido a que las $ueras intermoleculares son mas debiles que las $ueras que mantiene unidos a los 12
atomos de una molecula. El enlace ionico es $uerte !a que las $ueras electroscaticas que mantienen unido a los iones suelen ser mu! $uertes. ucos compuestos ionicos son solubles en a"ua ! su disolucion conduce la electricidad !a que estos compuestos son electrolitos $uertes. La ma!oria de los compuestos covalentes no son solubles en a"ua ! si lle"aran a disolverse sus disoluciones por lo "eneral no conducen la electricidad porque estos compuestos son no electrolitos. %&a" =:*.
4uer+as intermoleculares: Son la $uera de atraccion entre las moleculas. /eoria cinetica molecular: Las moleculas de lso "ases se mueven libremente ! adaptan la $orma de cualquier recipiente que las conten"a entre las moleculas se encuentran "randes espacios vacios (en comparacion con el tamaño de las mismas) ! esto ace que puedan comprimirse $acilmente. Los liquidos sus moleculas estan mu! unidas ! tienen un leve movimiento entre si su densidad es ma!or que la del "as debido a este poco espacio entre las moleculas ! son li"eramente comprensibles. Los solidos casi no tienen movimiento molecular (IvibranJ en $ormas de$inidas) su densidad es alta ! tiene una $orma ! volumen de$inido. Cambios de ase: 3na Wase son los distinos estados el cambio de $ase es #ustamente la trans$ormacion de una $ase a otra. ,l en$riar un "as las moleculas disminu!en su ener"ia cinetica lo"rando que estas moleculas no puedan escapar $acilmente de la atraccion de las demas ! debido a esto van condensando en $orma de liquido. 4uer+as intramoleculares: Son las que mantienen #untos a los atomos de una molecula. Cambios de estado: Estos cambios de estado sur"en porque se cambia el orden molecular esto se lo"ra al a"re"ar o quitar ener"ia (casi siempre en $orma de calor) lo"rando que para cada cambio pase lo si"uiente $% Al a"re"ar ener"ia: Se lo"ra que las moleculas adquieran su$iciente ener"ia como para pasar del estado solido al liquido ! del liquido al solido. En el estado "aseoso las colisiones que se "eneran entre las moleculas son menores que en los liquidos por eso tiene ma!or densidad.
•
En el liquido las moleculas adquieren su$iciente ener"ia como para escapar de la super$icie lo"rando asi el cambio de $ase.
•
En estado solido las moleculas obtienen tal ener"ia cinetica que supera a las $ueras intermoleculares lo"rando que se e$ectue un cambio de estado.
N7/A: ,l quitar ener"ia ocurre lo inverso. Proceso de disolucion: Las moleculas del soluto se separan unas de otras ! las moleculas del disolvente acen lo mismo este proceso requiere ener"ia para poder romper la $uera de atraccion "enerada entre las moleculas (intermoleculares) por eso es un proceso endotermico. Lue"o estas moleculas se entremeclan unas con otras "enerando dica solucion este proceso puede ser tanto endotermico como exotermico. (variacion de entalpia de disolucion 9
13
a la suma de las = entalpias la de las 2 separaciones ! la de la union de las moleculas).
Unidades de concentracion: ,oluto / ,olucion
$% Porcenta2e : Tndicado se"n % m/ v
→
Masaen gramosdel soluto 3
100ml de solucion- 100cm desc Masa en gramos del soluto % m/m → 100g de solucion 3 cm - mlde soluto % v /v → 3 100ml de solucion - 100cm de sc
&% Molaridad: M =
Molesde soluto 16 de solucion
'% Molalidad: m=
Moles de soluto g de solucion 7or lo general se de8e usar la densidad*d = 1g desolvente v de solucion
%# en gramosde soluto 6% Normalidad: N = 16 de solucion
7or lo general se halla segun* N acido =masa acido x N ( atomos H N ase =masaase x N ( atomos ( OH )
8% E3uivalente en ,ramos (masa cuando circula $ arada!): Masamolar o atomica donde* u = Cantidad de o9idrilos :8ases; protones :acidos; u + o numero de o9idacion :sales; Eases* N ( atomos ( OH )
%#=
Propiedades coli,ativas (disoluciones de no electrolitos): Son propiedades que dependen solo del numero de particulas de soluto presentes en una disolucion. Estas propiedades son $% Elevacion del punto de ebullicion (o ascenso o aumento ebulloscopico): el punto de ebullicion de una disolucion es la temperatura a la cual su vapor de presion i"uala a la presion atmos$erica externa. Debido a la presencia de un soluto no volatil disminu!e la presion de vapor de la disolucion va a ser necesaria una ma!or temperatura para que la disolucion entre en ebullicion comparada con la del disolvente puro. ?
Delta T =T − T DeltaT * Ele&acion del punto de e8ullicion :siempre es positi&o proporcional a la concentracion de la disolucion; T * 7unto de e8ullicion de la disolucion ?
T * 7unto de e8ullicion del disol&ente puro
1#
&% *isminucion del punto de con,elacion (o descenso crioscopico): ,la"re"ar soluto ! $ormar una disolucion disminu!e la presion de vapor en consecuencia el punto de con"elacion de la disolucion es menor que el del solvente (a"ua) puro esto se utilia para derretir el ielo de las carreteras (espolvoreando sales como +aCl) o para aplicarle una Icapa antiieloJ a los aviones. ?
Delta T f =T f −T f Delta T f * $isminucion del punto de congelacion :siempre es positi&o % proporcional a la concentracion de la disolucion; ? T f * 7unto de congelacion del disol&ente puro T f * 7unto de congelacion de la disolucion
Este proceso en particular ocurre porque para cambiar de estado es necesario liberar ener"ia (!a que se debe pasar de un estado molecular desordenado a uno ordenado) como en la disolucion a! ma!or desorden que en el disolvente es necesario liberar ma!or ener"ia para ordenar (solidi$icar) la disolucion que el disolvente puro. (ocurre lo mismo para el caso del punto de ebullicion solo que el soluto es no volatil por lo que debe absorber ma!or ener"ia para evaporarse que la que sera necesaria para el disolvente puro).
'% Presion osmotica: La osmosis es el paso selectivo de moleculas de disolvente a traves de una membrana semipermeable desde una disolucion diluida acia una mas concentrada. La presion osmotica es la presion que se requiere para detener la osmosis (se aplica dica presion del lado de la solucion mas concentrada si se aplica una presion superior a la de la presion osmotica se produce la osmosis inversa).
(+ombres de la ima"en menbrana semipermeable presion osmotica moleculas de soluto (Go#as) moleculas de disolvente (verde)). %&a". ='*.
E3uilibrio 3uimico: Este equilibro se alcana cuando las rapideces de las reacciones en un sentido ! en otro se i"ualan. Cuando se "enera i"ual cantidad de , ! O en el mismo tiempo , O. Cnstantes de e3uilibrio:
aA + . ⇔ cC + dD
1
[ C ]c [ D ] d K c = Si Kc XX 1 Se "eneran mas reactivos (Se desplaa acia la [ A ]a [ . ] iquierda la reaccion). Si Kc 1 Se "eneran mas productos (se desplaa acia la dereca la reaccion). Kc es valida para cuando H>D>S los reactivos se encuentran en la misma $ase (eq1uilibrio omo"eneo). ,demas para lso "ases se peude utiliar Kp
aA( g ) ⇔ .( g) (Δ n)
K p= K c ( RT )
K p=
P . a
P A
usando $ormula de presion se lle"a a
$onde Δ n= − a
equilibroo etero"eneo e#emplo ( CaCO 3 )( s) ⇔ CaO ( s) +(CO 2)( g) Kc se expresa con la ecuacion anterior (sacando los solidos ver nota) ! Kp es i"ual a la presion de C>2 (!a que es el unico "as) si $uera "as en el reactivo queda 1?&resion del "as (por la ecuacion de Kp inicial.
N7/A: Las concentraciones de los solidos puros los liquidos puros (en equilibrios etero"eneos) ! los disolventes (en equilibrios omo"eneos como el a"ua) no aparecen en las expresiones de la constante de equilibrio Kc o Kp. Preadiccion del sentido de reaccion: ,l tener como dato Kc de la reaccion el equilibrio ! lue"o se colocan concentraciones iniciales para "enerar la reaccion es probable que al utiliar la $ormula de Kc no de i"ual por lo que el sistema no esta equlibrado ! se va a "enerar una reaccion para lle"ar al equilibrio esta Kc se la denomina Qc Entonces comparamos los valores de Qc ! Kc
•
Qc X Kc La relacio nentre las concentraciones iniciales de productos ! reactivos es mu! cica por lo que para lo"rar el equilibrio los reactivos deben convertirse en producto (el sistema va de iquierda a dereca).
•
Qc 9 Kc Las concentracioens iniciales de productos ! reactivos son las de equilibro sistema equilibrado.
•
Qc Kc L, relacion entre las concentraciones iniciales de productos ! reactivos es mu! "rande. &ara alcanar el equilibrio los productos deben trans$ormarse en reactivos (el sistema va de dereca a iquierda).
Calculo de las concentraciones de e3uilibrio: Es posible sabiendo Kc ! las concentracioens iniciales allar las concentraciones de equilibrio. E#
A
⇔ . @eaccion uno a uno
A ⇔ . 'nicial :M;* 040 ⇔ 0 − x ⇔ + x suponiendo Kc 9 2' Cam8io :M;* AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA Equili8rio:M;* ( 040 − x ) ⇔ x
Entocnes 2'9 x ? (5.756x). >btenemos x ! lue"o la concentr'acion de equilibrio es para O 9 x ! para , 9 5.756x
Principio de e C09telier: Si un sistema quimico en equilibrio experimenta un cambio en la concentracion temperatura presion parcial o volumen el sistema variara para contrarrestar el camio ! volver al equilibrio.
1/
$% Cambios en la concentracion: ,l a"re"ar un compuesto ! "enerar un cambio en la concentracion se rompe el equilibrio de la concentracion (!a que varia Qc di$iriendo de Kc) por lo que se "enera una reaccion en los compuestos para volver al equilibrio. E$em!lo 2+ + !e,CN ( ac ) ⇔ !e ( ac ) + ,CN ( ac ) ,l a"re"ar (+aSC+) se aumenta la concentracion de SC+ por lo que al"unos iones We reaccionan con SC+ para volver al equilibrio (el equilibrio se desplaa acia la iquierda. &asa lo mismo al a"re"ar We(+>=)=. ,l a"re"ar /2C2>' los iones C2>' se unen a los iones We por lo que se disocia mas WeSC+ ! el equlibrio se desplaa acia la dereca. &% Cambios de volumen ! presion: Esto es aplicable para los "ases. n v
Sabiendo que P=( ) RT (n?v) es la concentracion (mol ? litro). &or lo que al aumentar la presion disminu!e el volumen ! por tanto se aumenta la concentracion (lue"o aplicable inversa para disminuir la presion). E#emplo ( N 2 O #)( g) ⇔ ( 2("2 )( g ) al aumentar la presion disminu!e el volumen por lo que se aumenta la concentracion de productos ! reactivos. Va que al calcular Qc se ve que la concentracion de +>2 esta elevada al cuadrado esta aumenta mas que +2>' rompiendo con el equilibrio. &or lo que la reaccion se desplaara acia la iquierda (!a que Qc Kc) asta lle"ar al equilibrio. Si se disminu!e la presion se aumenta el volumen ! disminu!e la concentracion. &or lo que Qc X Kc ! la reaccion se desplaa acia la deraca. NOTA: Se peude aumentar la presion sin cambiar el volumen añadiendo un "as inerte (no reacciona) pero la presion parcial de cada "as es la misma por lo que no se altera el equilibrio.
'% Cambios en la temperatura: Los cambios anteriores "eneran mas reactivo o producto pero no "eneral alteracion del valor de Kc. Esta solo se altera con los cambios de temperatura. Un aumento de temperatura favorece una reaccion endotermica y una disminucion de temperatura favorece una reaccion exotermica. E# ( N 2 O #)( g) ⇔ ( 2("2 )( g ) la reaccion acia la dereca es endotermica Δ H =4 K$ / mol la reaccion inversa es calor + ( N 2 O # )( g) ⇒ ( 2("2)( g) exotermica (libera) c ( N 2 O# )( g ) ⇐ ( 2("2)( g) + calor Δ H =−4 K$ / mol En el equilibrio el e$ecto termico es 5. &ero al a"re"ar calor al sistema el sistema va a desplaarse acia la dereca $avoreciendo la reaccion endotermica disminu!endo la %+2>'* ! "enera un aumento de %+>2*. La disminucion de temperatura "enera el e$ecto contrario. V como Kc esta expresada se"n las concentraciones esta varia. Acidos ! bases (neutrali+acion del a,ua): Como solamente se ionian una cantidad mu! pequeña de moleculas de a"ua la concentracion de /2> permanece virtualmente sin cambios entocnes − 1# Y. como K c = K / :) porque indica que es la cosntante del agua; =[ H 3 O ][ OH ]= 10 x 10 las concentraciones de /=> ! >/ son i"uales se dice que la solucion acuosa es neutra. P0 ! P7: Como es incomodo traba#ar con numeros de Kc tan pequeños se implemento la medida de &/ donde 1.
pH =−log [ H 3 O ] o pH =−log [ H ]
pH < . =cida pH > . >asica pH =. (eutro
pH =−log [ OH ] B pH + pOH =1#
4uer+a de los acidos ! bases: $% Acidos uertes: los acidos $uertes son electrolitos $uertes por lo que se supone que se ionian completamente en el a"ua (Como /Cl). &% Acidos debiles: Los acidos debiles son electrolitos debiles que se ionian de $orma limitada (Como /W). '% -ases uertes: Son electrolitos $uertes que se ionian completamente en a"ua (Como el +a>/). 6% -ases debiles: Son electrolitos debiles que se ionian de $orma limitada. Porcenta2e de ioni+acion: % de ionizacion =
Concentracion del acido ionizado en el equili8rio x % 100 Cuanto mas Concentracion inicial
$uerte es el acido mas alto es el porcenta#e de ioniacion. E#emplo HA −−−− H + A (en a"ua) Entocnes
% de ionizacion =
[ H ] x %100 [ HA ]o
Propiedades acido.base de las sales: ,cido 4 Oase 66666 Sal 4 ,"ua Neutras: ,l disolver la sal obtenida en a"ua no se idrolia de $orma apreciable por tanto se consideran disoluciones neutras. E#emplo +a+>= 66666 +a 4 +>= El ion +a idratado no dona ni acepta iones /. El ion +>= no tiene a$inidad por los iones /. Como consecuencia la disolucion es neutra. %asicas: L, disolucion de una sal proveniente de una O,SE W3EGHE ! un ,CTD> DEOTL es basica. ,l ser debil toma los iones / de la disolucion (en a"ua) produciendo entocnes que a!a mas >/ aciendo que sea la solucion basica. Acidas: Cuando se disuelve en a"ua una sal proveniente de un ,CTD> W3EGHE ! una O,SE DEOTL se "enera una disolucion acida. Va que al serdebil ItomaJ los >/ de la solucion de#ando mas iones / ! "enerando la disolucion acida.
Si el acido en a"ua es un acido $uerte se disocia completamente por lo que la concentracion inicial se trans$orma en 5 ! los productos van a tener la concentracion que se coloco al inicio del reactivo. Si es debil debo acer la resolucion con el planteo de x en la reaccion como se io antes.
Proceso espontaneo: Es una reaccion que ocurre unicamente ba#o ciertas condiciones en caso de no encontrarse en esas condiciones es una reaccion no espontanea. E#emplo
•
En una cascada el a"ua cae pero no sube espontaneamente.
•
3n terron de aucar se disuelve espontaneamente en una taa de ca$Z pero el aucar disuelto nunca reaparece espontaneamente en su $orma ori"inal.
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La expansion de un "as al vacio es espontanea pero el proceso inverso no lo es (es cuando se tienen 2 recipientes se lso conecta ! el "as llena 14
ambos recipientes pero este por si mismo no vuelve a llenar solo el primero).
7xidacion ! reduccion: Si aumenta el + de oxidacion aumenta entocnes el elemento perdio electrones por tanto se oxida 0
+2
Mg → Mg Cl 2 Se o9ida
El elemento que se reduce se lo distin"ue por un descenso en el + de oxidacion +1
0
2H Cl → H 2 Se reduce
Celdas ,alvanicas: dispositivo para "enerar electricidad mediante reacciones redox espontaneas.
En el anodo va el a"ente oxidante en este caso -n42..... ! en el catodo va el a"ente reductor en este caso el Cu42. >s electrones circulan del anodo al catodo.
4uer+a electromotri+ (4EM o ddp): Se cancula % celda= % cat − % an La reaccion se produce de manera espontanea si el potencial de la celda % celda es positivo (o si el % cat es ma!or que % an ) caso contrario la reaccion no es espontanea ! se debera suministrar una corriente electrica (pilas) para trans$ormar el potencial de la celda en positivo. NOTA: Si el potencial estandar del elemento (el de la tabla periodica el que va en reemplao de E catodo o anodo) es mas ne"ativo el elemento se reduce mas si es mas positivo el elemento se oxida mas.
Constante de 4arada!: Es la car"a electrica cuando circulan de un mol de electrones. 1 ! = 5/00 Coulom8s &ara las celdas puedo tomar % # − g −−−−−−−−−−−−5/00 0 masa #ue tengo −−−− 0 coulms
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L, masa depositada en un electrodo esta dada por m=
%#uivalente en gramos∗ 1 ∗t 5/00
,demas 1 ∗t =) Q car"a en coulmobs que se trans$iere se"undos) T ,mperes.
t tiempo (en
Pilas electrolisis: En la electrolisis se utilia la ener"ia electrica para llevar a cabo una reaccion quimica no espontanea donde se se separan los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. ,nodo va a ser aquel de menor potencial Catodo a a ser el de ma!or potencial. V va a aceptar electrones.
e!es de arada!: 1. La masa depositada o liberada de una sustancia en cada electrodo durante una electrolisis es directamente proporsional a la cantidad de electricidad (coulomb) que a pasado a traves de la celda electrolitica. 2. &ara una misma cantidad de corriente electrica las masas depositadas en los electrodos son proporcionales a los equivalentes quimicos de las sustancias.
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