SUSTANCIA ORGANICAS E INORGANICAS Se denomina sustancia inorgánica a toda sustancia que carece de átomos de carbono en su composición química, con algunas excepciones. Un ejemplo de sustancia inorgánica es e l ácido sulfúrico o el cloruro de sodio. De estos compuestos trata la química inorgánica. En biología, el concepto de inorgánico y orgánico es muy importante y de vital importancia en temas como la nutrición de los organismos autótrofos. Estos organismos solo utilizan sustancias inorgánicas del medio (agua, sales minerales y dióxido de carbono) para su nutrición. Las sales minerales y el agua son llamadas biomoléculas inorgánicas: son moléculas que forman parte de los organismos vivos pero que no poseen hidrocarburos en su composición molecular.
Diferencia entre una sustancia orgánica y una sustancia inorgánica
Todas las sustancias orgánicas utilizan como base de construcción al átomo al átomo de carbono de carbono y unos pocos elementos más, mientras que en las sustancias inorgánicas participan a la gran m ayoría de los elementos conocidos. Las sustancias orgánicas se forman naturalmente en los vegetales los vegetales y animales. La totalidad de los compuestos orgánicos están formados por enlaces por enlaces covalentes, covalentes, mientras que los inorgánicos lo hacen mediante enlaces iónicos y covalente s. La mayoría de los compuestos orgánicos presentan isómeros presentan isómeros (sustancias que poseen la misma fórmula molecular pero difieren en sus propiedades sus propiedades físicas y químicas); químicas); los inorgánicos generalmente no presentan isómeros. Los compuestos orgánicos forman cadenas o uniones del carbono consigo mismo y otros elementos; los compuestos inorgánicos con excepción de algunos silicatos algunos silicatos no forman cadenas pero si uniones. Las uniones químicas son importantes para el desarrollo de la vida.
La materia inorganica tiene funciones muy importantes en el suelo y en general, en el desarrollo de una agricultura acorde con las necesidades de preservar el medio ambiente y a la vez, más productiva. Para ello es necesario partir del conocimiento de los procesos que tienen lugar en el suelo (ciclos de nutrientes) y de la actividad biológica del mismo, con el fin de establecer un control de la nutrición, del riego y del lavado de elementos potencialmente contaminantes. A modo indicativo, se citan a continuación los efectos de la materia inorgánica sobre las características físicas, químicas y biológicas del suelo:
COMPUESTOS INORGANICOS Son todos aquellos compuestos que están formados por distintos elementos, pero en los que su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el más abundante. En los compuestos inorgánicos se podría decir que participa casi la totalidad de elementos conocidos. Características Las sustancias compuestas, o compuestos químicos, se dividen en dos grupos: orgánicos e inorgánicos.
Los compuestos inorgánicos son todos aquellos compuestos que están formados por distintos elementos, pero en los que su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el más abundante. En los compuestos inorgánicos se podría decir que participa casi la totalidad de elementos conocidos. Son sustancias inertes o muertas, y se caracterizan por no contener carbono, como por ejemplo la cal, la sal de cocina, acid o de batería y otras, que son estudiadas por la Química inorgánica. Los compuestos inorgánicos tienen altos puntos de fusión y de ebullición, debido a su enlace iónico el cual es fuerte y estructurado. El enlace covalente es comparativamente más fácil de debilitar por calentamiento, lo que hace que tengan bajos puntos de fusión y de ebullición.
COMPUESTOS ORGANICOS Sustancias químicas que contienen carbono, formando enlaces covalentes carbono-carbono y/o carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, y también nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas. No son moléculas orgánicas los compuestos que contienen carburos, los carbonatos y los óxidos de carbono.
Compuestos orgánicos Ciertamente este es un término bastante generalizado que pretende explicar la química de los compuestos que contienen carbono, excepto los carbonatos, cianuros y óxidos de carbono. Muchas veces se creyó que los compuesto llamados orgánicos se producían solamente en los seres vivos como consecuencia de una fuerza vital que operaba en ellos, creencia que encontraba mucho apoyo ya que nadie había sintetizado algún compuesto o rgánico en un laboratorio. Sin embargo en 1828, el químico alemán Friedrich Wohler (1800-1882) puso fin a la teoría vitalista cuando logro sintetizar urea haciendo reaccionar las su stancias inorgánicas conocidas como cianato de potasio y cloruro de amonio.
Características de los compuestos orgánicos Todos los compuestos orgánicos utilizan como base de construcción al átomo de carbono y unos pocos elementos más, mientras que en los compuestos inorgánicos participan la gran mayoría de los elementos conocidos.-En su origen los compuestos inorgánicos se forman ordinariamente por la acción de las fuerzas fisicoquímicas: fusión, sublimación, difusión, electrolisis y reacciones químicas a diversas temperaturas.
ENERGIA es la capacidad que posee un cuerpo para realizar una acción o trabajo, o producir un cambio o una transformación, y es manifestada cuando pasa de un cuerpo a otro. Una materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que actúan sobre e lla.
Diversos recursos naturales o fenómenos de la naturaleza son capaces de suministrar y brindar energía en una cualquiera de sus formas, por lo que se les considera fuentes naturales de energía o recursos energéticos. Existen dos tipos, las fuentes renovables, las cuales al usarlas no se agotan, como la luz de Sol, el viento, las lluvias, las corrientes de los ríos, etc.; y las fuentes no renovables, que se agotan cuando son empleadas, como el petróleo, el gas natural o el carbón. La energía se manifiesta continuamente a nuestro alrededor, y se presenta en la naturaleza bajo muchas formas; energía cinética (energía que tiene un cuerpo en movimiento), energía potencial (energía que tiene un cuerpo originada por su posición en el espacio), energía eléctrica (capaz de encender un bombillo o hacer funcionar un motor), energía química (contenida en pilas y baterías, en los combustibles o en los alimentos), energía térmica, nuclear, eólica, hidráulica, mecánica, radiante o electromagnética, entre otras.
GENERACION Y CONSERVACION DE ENERGIA Generación y conservación de energía en los procesos de producción de metales es una preocupación primordial para nuestros clientes ya que es un costo mayor. consiste en transformar alguna clase de energía (química, cinética, térmica, lumínica, nuclear, solar entre otras), en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico. La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador eléctrico; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se ac cionan. Desde que se descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar la energía eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribución. Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el planeta. Así, los países industrializados o del primer mundo son grandes consumidores de energía eléctrica, mientras que los países en vías de desarrollo apenas disfrutan de sus ventajas. La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región o país tiene una variación a lo largo del día. Esta variación es función de muchos factores, entre los que destacan: tipos de industrias existentes en la zona y turnos que realizan en su producción, climatología extremas de frío o calor, tipo de electrodomésticos que se utilizan más frecuentemente, tipo de calentador de agua que haya instalado en los hogares, la estación del año y la hora del día en que se considera la demanda. La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda y, a medida que aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la potencia suministrada. Esto conlleva el tener que iniciar la generación con unidades adicionales, ubicadas en la misma central o en centrales reservadas para estos períodos. En general los sistemas de generación se diferencian por el periodo del ciclo en el que está planificado que sean utilizados; se consideran de base la nuclear y la eólica, de valle la termoeléctrica de combustibles fósiles, y de pico la hidroeléctrica principalmente (los combustibles fósiles y la hidroeléctrica también pueden usarse como base si es ne cesario).
USO RACIONAL DE LA ENERGÍA El uso racional de la energía eléctrica es el uso consciente para utilizarlo estrictamente necesario. Esto lleva a maximizar el aprovechamiento de los recursos naturales que en la actualidad comienzan a escasear e n todo el mundo. En casi todos los países del mundo, en particular en su sector energético se vienen implementando políticas de uso racional de la energía eléctrica ya que la población y el consumo crece a gran velocidad generando la saturación de las líneas de distribución y los riesgos de desabastecimiento eléctrico. Según estimaciones de la agencia internacional de la energía , el uso racional de la energía tanto a nivel domiciliario como a nivel industrial implicaría un ahorro en el consumo del 15 al 20%. Este ahorro prorrogaría el agotamiento de los recursos no renovables utilizados en la generación de electricidad, permitiendo a los países encarar obras y devolverle al sistema su adecuado funcionamiento. La principal estrategia en la actualidad para hacer un uso racional de la energía consiste en la demanda con una canasta energética en el cual las energías renovables tienen un importante peso. Esto con el fin de colaborar con la mitigación del cambio climático y reducir la dependencia de combustibles fósiles. Desde ya esto varía con cada país, sus políticas y su compromiso ambiental. Mientras países como Alemania, Austria, España invierten fuertemente en renovables otros lo hacen de manera moderada y otros de forma simbólica.
LA MATERIA, EL ATOMO Los átomos y las moléculas siguen las reglas de la química y la física aun cuando forman parte de un complejo ser vivo que respira. Si aprendiste en química que algunos átomos tienden a ganar o perder electrones, o a formar enlaces entre ellos, eso sigue siendo cierto incluso cuando los átomos o moléculas forman parte de un organismo vivo. De hecho, las interacc iones sencillas entre átomos –llevadas a cabo muchas veces y en muchas combinaciones diferentes en una célula individual o en un organismo más grande – son las que hacen posible la vida. Podríamos decir que todo lo que eres, incluso tu co nsciencia, es el producto secundario de las interacciones químicas y eléctricas entre ¡una cantidad muy, muy grande de átomos no vivientes! Así que, como un ser vivo increíblemente c omplejo compuesto de alrededor de 7,000,000,000,000,000,000,000,000,000 átomos, probablemente querrás saber algo de química básica mientras empiezas a explorar el mundo de la biología (y el mundo en general). El término materia se refiere a cualquier cosa que ocupe espacio y tenga masa, en otras palabras "aquello" de lo que esta hecho el universo. Toda la materia está compuesta de sustancias llamadas elementos, que tienen propiedades físicas y químicas específicas y que no pueden dividirse en otras sustancias por medio de reacciones químicas ordinarias. El oro, por ejemplo, es un elemento, al igual que el carbono. Existen 118 elementos pero solo 92 de ellos ocurren de manera natural. El resto de los elementos han sido creados en laboratorios y son inestables. Cada elemento se denota con su símbolo químico, que puede ser una sola letra mayúscula o, cuando la primera letra ya está "ocupada" por otro elemento, una combinación de dos letras. Algunos elementos usan e l nombre en español, como
C para el carbono o Ca para el calcio. Otros símbolos químicos provienen de sus nombres en latín, por ejemplo, el símbolo del sodio es Na, una forma abreviada de
natrium,
la palabra en latín para sodio.
Los cuatro elementos comunes a todos los organismos vivos son el oxígeno (O), el carbono (C), el hidrógeno (H) y el nitrógeno (N), que en conjunto forman alrededor del 96% del cuerpo humano. En el mundo no vivo, los elementos se encuentran en proporciones diferentes y algunos elementos que son comunes en los organismos vivos son relativamente raros en la Tierra. Todos los elementos y las reacciones químicas entre ellos obedecen las mismas leyes físicas y químicas, sin importar si forman parte de organismos vivos o no.
MODELOS ATOMICOS A LO LARGO DE LA HISTORIA
Historia: modelos atómicos Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia. Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles. Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.
Año
Científico
Descubrimientos experimentales
Modelo atómico
La imagen del átomo expuesta por Dalton en su teoría atómica, para Durante el s.XVIII y principios del XIX algunos explicar estas leyes, es la de minúsculas científicos habían investigado distintos aspectos partículas esféricas, indivisibles e de las reacciones químicas, obteniendo las inmutables, llamadasleyes clásicas de la Química.
1808
John Dalton
iguales entre sí en cada elemento químico. De este descubrimiento dedujo que el Demostró que dentro de los átomos átomo debía de ser una esfera de hay unas partículas diminutas, con materia cargada positivamente, en cuyo carga eléctrica negativa, a las que se interior estaban incrustados los llamó electrones. electrones.
1897
J.J. Thomson
(Modelo atómico de Thomson.)
Demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo.
1911
Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente. (Modelo atómico de Rutherford .)
E. Rutherford Espectros atómicos discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.
1913
Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos. (Modelo atómico de Bohr .)
Niels Bohr
PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS QUIMICOS Número atómico
El número atómico indica el número de protones en la cortaza de un átomo. El número atómico es un concepto importante de la química y de la mecánica cuántica. El elemento y el lugar que éste ocupa en la tabla periódica derivan de este concepto. Cuando un átomo es generalmente eléctricamente neutro, el número atómico será igual al número de electrones del átomo que se pueden encontrar alrededor de la corteza. Estos electrones determinan principalmente el comportamiento químico de un átomo. Los átomos que tienen carga eléctrica se llaman iones. Los iones pueden tener un número de electrones más grande (cargados negativamente) o más pequeño (cargados positivamente) que el número atómico. Masa atómica
El nombre indica la masa atómica de un átomo, expresada en unidades de masa atómica (umas). Cada isótopo de un elemento químico puede variar en masa. La masa atómica de un isótopo indica el número de neutrones que están presentes en la corteza de los átomos. La masa atómica indica el número partículas en la corteza de un átomo; esto quiere decir los protones y los neutrones. La masa atómica total de un elemento es una media ponderada de las unidades de masa de sus isótopos. La abundancia relativa de los isótopos en la naturaleza es un factor importante en la determinación de la masa atómica total de un elemento. Electronegatividad de Pauling
La electronegatividad mide la tendencia de un átomo para atraer la nube electrónica hacia sí durante el enlace con otro átomo. La escala de Pauling es un método ampliamente usado para ordenar los elementos químicos de acuerdo con su electro negatividad. El premio Nobel Linus Pauling desarrolló esta escala en 1932. Los valores de electronegatividad no están calculados, ni basados en formulas matemáticas ni medidas. Es más que nada un rango pragmático. Pauling le dio un valor de 4,0 al elemento con la electronegatividad más alta posible, el flúor. Al francio, el elemento con la electronegatividad más baja posible, se le dio un valor de 0,7. A todos los elementos restantes se les dio un valor entre estos dos extremos.
Densidad
La densidad de un elemento indica el número de unidades de masa del alemento que están presentes en cierto volumen de un medio. Tradicionalmente la densidad se expresa a través de la letra griega “ro” (escrit a r). Dentro del sistema internacional de unidades (SI) la densidad se expresa en kilogramos por metro cúbico (kg/m 3). La densidad de un elemento se expresa normalmente de forma gráfica con temperaturas y presiones del aire, porque ambas propiedades influyen en la densidad.
Punto de fusión
El punto de fusión de un elemento o compuesto es la temperatura a la cual la forma sólida del elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma líquida. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera. Por ejemplo: el punto de fusión del agua es de 0 oC, o 273 K. Punto de ebullición
El punto de ebullición de un elemento o compuesto significa la temperatura a la cualla forma líquida de un elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma gaseosa. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera. Por ejemplo: el punto de ebullición del agua es de 100 oC, o 373 K. En el punto de ebullición la presión de un elemento o compuesto es de 1 atmósfera. Radio de Vanderwaals
Incluso si dos átomos cercanos no se unen, se atraerán entre sí. Este fenómeno es conocido como fuerza de Vanderwaals. Las fuerzas de Vanderwaals provocan una fuerza entre los dos átomos. Esta fuerza es más grande cuanto más cerca estén los átomos el uno del otro. Sin embargo, cuando los dos átomos se acercan demasiado actuará una fuerza de repulsión, como consecuencia de la repulsión entre las cargas negativas de los electrones de ambos átomos. Como resultado, se mantendrá una cierta distancia entre los dos átomos, que se conoce normalmente como el radio de Vanderwaals. A través de la comparación de los radios de Vanderwaals de diferentes pares de átomos, se ha desarrollado un sistema de radios de Vanderwaals, a través del cual podemos predecir el radio de Vanderwaals entre dos átomos, mediante una simple suma. Radio iónico
Es el radio que tiene un ión en un cristal iónico, donde los iones están empaquetados juntos hasta el punto que sus orbitales atómicos más externos están en contacto unos con otros. Un orbital es el área alrededor de un átomo donde, de acuerdo con la probabilidad de encontrar un electrón es máxima. Isótopos
El número atómico no determina el número de neutrones en una corteza atómica. Como resultado, el número de neutrones en un átomo puede variar. Como resultado, los átomos que tienen el mismo número atómico pueden diferir en su masa atómica. Átomos del mismo elemento que difieren en su masa atómica se llaman isótopos (isotopos). Principalmente con los átomos más pesados que tienen un mayor número, el número de neutrones en la corteza puede sobrepasar al número de protones. Isótopos del mismo elemento se encuentran a menudo en la naturaleza alternativamente o mezclados. Corteza electrónica
La configuración electrónica de un átomo es una descripción de la distribución de los electrones en círculos alrededor de la corteza. Estos círculos no son exactamente esféricos; tienen una forma sinuosa. Para cada círculo la probabilidad de que un electrón se encuentre en un determinado lugar se describe por una fórmula matemática. Cada uno de los círculos tiene un cierto nivel de energía, comparado con la corteza. Comúnmente los niveles de energía de los electrones son mayores cuando están más alejados de la corteza, pero debido a sus cargas, los electrones también pueden influir en los niveles de energía de los otros electrones. Normalmente los círculos del medio se llenan primero, pero puede haber excepciones
debido a las repulsiones. Los círculos se dividen en capas y subcapas, que se pueden numerar por cantidades.
CLASIFICACION PERIODICA DE LOS ELEMENTOS Los elementos se encuentran reunidos en grupos y periodos. Grupo: Los elementos químicos se hallan encolumnados en grupos. Aquellos que pertenecen a un mismo grupo presentan propiedades químicas similares. Por ejemplo, los del grupo IA de los metales alcalinos (a excepción del hidrógeno, que no es metal) presentan propiedades altamente metálicas, siendo elect ropositivos y los del grupo VII A de los halógenos presentan propiedades No metálicas, y son muy electronegativos.
1.
Metales : alcalinos,
alcalinotérreos, metales de transición, metales postransicionales, lantánidos,
actínidos. 2. 3.
Metaloides No metales: halógenos, gases nobles
Periodo: Cada una de las filas horizontales constituye un periodo. Los elementos que pertenecen a un mismo periodo se caracterizan porque sus propiedades físicas y químicas varían gradualmente. Por ejemplo, el primer elemento presenta carácter metálico, pero va disminuyendo, apareciendo elementos con car ácter No metálicos, siendo el último elemento netamente No metálico.
Actínidos Los actínidos es el grupo que comprende desde el número atómico 89, el Actinio (Ac), hasta el 103, el Lawrencio (Lr). La capa de valencia es 5f y son todos son radioactivos. Son elementos poco abundantes, de hecho solo el torio (Th) y el uranio (U) se dan en la naturaleza en cantidades significativas.
Metales de transición Los metales o elementos de transición se sitúan en el centro de la tabla periódica, en el bloque d, que abarca desde el grupo 3 al grupo 12. Se caracterizan por tener un orbital d parcialmente ocupado en su configuración electrónica.
Metales postransicionales Los metales postransicionales, a veces referidos simplemente como “otros metales”, son el Aluminio (Al), Galio (Ga), Indio (In), Talio (Tl), Estaño (Sn), Plomo (Pb) y Bismuto (Bi). Estos elementos se consideran metales pero suelen tener características metálicas más moderadas; por ejemplo, suelen ser más blandos o relativamente peores conductores.
Metaloides Los metaloides son sustancias con propiedades intermedias entre los metales y los no metales. Se comportan típicamente como no metales, pero pueden presentar aspecto metálico o conducir la electricidad en algunas circunstancias. Los elementos metaloides, también conocidos como semimetales, son el Boro (B), Silicio (Si), Germanio (Ge), Arsénico (As), Antimonio (Sb), Telurio (Te) y Polonio (Po); a veces se incluye también al Astato (At).
No metales Bajo el término “no metales” se englobarían a todos los demás elementos, desde los halógenos a los gases nobles, pero es muy frecuente que se utilice para elementos no metálicos que no se pueden clasificar como halógenos ni como gases nobles, es decir, para Hidrógeno (H), Carbono (C), Nitrógeno (N), Fósforo (P), Oxígeno (O), Azufre (S) y Selenio (Se).
Halógenos Los halógenos son un tipo de elementos no metálicos que coinciden con el grupo 17 de la tabla periódica, lo que abarca desde el Flúor (F) hasta el Astato (At), este último a veces incluido en los metaloides. Los halógenos suelen ser elementos muy reactivos, por eso es común que se encuentren en la naturaleza formando parte de otras sustancias y rara vez en forma pura.
Gases nobles Los conocidos como gases nobles coinciden con el grupo 18. Todos estos elementos son gaseosos en condiciones normales de presión y temperatura, no tienen color, no tienen olor, y su gran estabilidad les hace merecedores del adjetivo común de ser “inertes químicamente”.
Metales alcalinos Los metales alcalinos incluyen a los elementos del grupo 1, desde el Litio (Li) hasta el Francio (Fr). El Hidrógeno está en el grupo 1 pero no es un metal alcalino, de hecho el hidrógeno muestra muy pocas características metálicas y es frecuentemente categorizado como un no metal.
Metales alcalinotérreos Los metales alcalinotérreos coinciden con el grupo 2, desde el berilio (Be) hasta el radio (Ra). Suelen tener un punto de fusión muy alto y sus compuestos óxidos forman soluciones alcalinas muy básicas.
Lantánidos Los lantánidos son el grupo formado desde el elemento con número atómico 57, el lantano (La), que le da nombre al grupo, hasta el elemento de número atómico 71, el Lutecio (Lu). La capa de valencia de los lantánidos es 4f; junto a los actínidos (5f) forman el bloque f.
