miércoles, 16 de mayo de 2012

Tema 12.- (2) ESTRUCTURA DE LA MATERIA

 Para estudiar este apartado puedes completarlo con los apuntes siguientes:
Únicamente debes bajarte las páginas que te digan en clase.

4.- ESTRUCTURA DE LA MATERIA . EL ÁTOMO
 La materia esta formada por átomos
Actualmente sabemos que la materia se encuentra compuesta de átomos. Estos átomos poseen una determinada estructura.

atomo4.jpg
Divisibilidad del átomo
En el núcleo se encuentran los protones y neutrones.
Los protones poseen carga eléctrica positiva, mientras que los neutrones no tienen carga.

En la corteza se encuentran los electrones, orbitando en torno al núcleo y poseen carga eléctrica igual a la de los protones pero de signo negativo.
 
http://www.sabelotodo.org/materia/imagenes/figura3.jpg
Los átomos de los distintos elementos se diferencian en el nº de estas partículas que contienen, y por ello se utiliza para describir su estructura el concepto de:

 Nº ATÓMICO  y Nº MÁSICO.
El nº atómico es el nº de protones que hay en el núcleo de dicho átomo.

El nº másico es la suma de protones y neutrones que contiene el núcleo del átomo.

Debido a la neutralidad eléctrica del átomo, el nº atómico también nos indicará el nº de electrones que se encuentran en la corteza.

Por último, un átomo puede perder o ganar electrones, transformándose en un ión (especie química con carga eléctrica).
Si el átomo pierde electrones se convierte en un ión positivo: catión.
Si el átomo gana electrones se convierte en un ión negativo: anión

El sistema  periódico.-
La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico agrupando elementos.
Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en la variación manual de las propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos. La forma actual es una versión modificada de la de Mendeléyev; fue diseñada por Alfred Werner.

La historia de la tabla periódica está íntimamente relacionada con varios aspectos del desarrollo de la química y la física:
  • El descubrimiento de los elementos de la tabla periódica.
  • El estudio de las propiedades comunes y la clasificación de los elementos.
  • La noción de masa atómica (inicialmente denominada "peso atómico") y, posteriormente, ya en el siglo XX, de número atómico.
  • Las relaciones entre la masa atómica (y, más adelante, el número atómico) y las propiedades periódicas de los elementos.
     

  • http://www.mcgraw-hill.es/bcv/tabla_periodica/tabla420.gif
 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b6/PTable_structure.png/400px-PTable_structure.png

http://www.librosvivos.net/smtc/hometc.asp?temaclave=1075
5.- LAS SUSTANCIAS PURAS


http://platea.pntic.mec.es/~jrodri5/web_enlaces_quimicos/imagenes/sustpur.gif


Las sustancias puras están formadas por partículas (átomos o moléculas) iguales, tienen una composición fija, no pueden separase por medios físicos. Tienen propiedades específicas: densidad, la temperatura permanece constante en los cambios de estado temperatura de ebullición y fusión), solubilidad, conductividad térmica y eléctrica y numerosas propiedades más.
Por ejemplo el alcohol etílico (componente de las bebidas alcohólicas) tiene, entre otras, las siguientes propiedades específicas:
- densidad 0,79 g/ml
- punto de fusión –114ºC 
- punto de ebullición 78,5ºC 

Además, es incoloro, de olor característico y totalmente miscible con el agua. Otro ejemplo: Cuando calentamos y evaporamos agua pura no queda ningún residuo y el líquido obtenido al condensar el vapor agua sigue siendo agua pura.
Para distinguir una sustancia pura de otra nos basamos en sus propiedades. 

Las sustancias puras a su vez se clasifican en sustancias simples y sustancias compuestas. En las sustancias simples encontramos a los elementos químicos, y en las sustancias compuestas encontramos a los compuestos químicos.
Las sustancias simples pueden ser moleculares o atómicas, y no se descomponen en otras sustancias distintas. Ejemplo: oxígeno, nitrógeno. 

Los elementos son sustancias puras más simples. Están formados por el mismo tipo átomos, y no pueden descomponerse. Se representan mediante símbolos.
El Ozono ( O3) y el oxígeno molecular (O2) están formados por átomos de oxígeno. Ejemplo: el elemento oro estará formado solamente por átomos de oro. 

Los compuestos están formados por moléculas y éstas están formadas por unión de átomos de distintos elementos. Todas las moléculas del mismo compuesto son iguales entre sí. Los compuestos químicos pueden separarse por medios químicos.
Ejemplo: el agua pura estará formado solamente por moléculas de agua El agua puede descomponerse en sus elementos Hidrógeno y Oxígeno por un medio químico (la electrólisis).
 http://3.bp.blogspot.com/_WFk6xFr3Ois/TOMFNtRCskI/AAAAAAAAAA8/rXfaarbBpng/s1600/elementos+compuestos.gif

Esta era una clasificación atendiendo a si constaban de un solo tipo, o de varios tipos de átomos. Sin embargo es mucho más interesante establecer una clasificación atendiendo a cómo están unidos (enlazados) estos átomos entre si. Conociendo los diferentes tipos de uniones podrán predecirse propiedades y comportamiento de una gran diversidad de sustancias.

Las fórmulas químicas su significado
 Formulación química es la encargada de regular las convenciones a emplear en la utilización de fórmulas químicas. Una fórmula química se compone de símbolos y subíndices, correspondiéndose los símbolos con los de los elementos que formen el compuesto químico a formular y los subíndices con las necesidades de átomos de dichos elementos para alcanzar la estabilidad molecular. Así, sabemos que una molécula descrita por la fórmula H2SO4 posee dos átomos de Hidrógeno, un átomo de Azufre y 4 átomos de Oxígeno.

se Representan por:

Las maneras de formular un compuesto tienen que ser aceptadas por la IUPAC, "International Union of Pure and Applied Chemistry" Existen tres formas de nombrar una fórmula química:

* Nomenclatura sistemática, la cual se vale de los prefijos numerales griegos mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona-, deca-, etc, para nombrar el número de átomos de cada elemento en la molécula.
* Nomenclatura de Stock, utilizada con elementos que pueden usar distintos estados de oxidación, y caracterizada por incluir la valencia con la que actúa el elemento entre paréntesis y en números romanos.
* Nomenclatura clásica o tradicional, la cual se vale de los prefijos y sufijos hipo-oso, -oso, -ico y per-ico, según la valencia con la que actúen los elementos.

Así, por ejemplo, la fórmula Fe2O3 podemos nombrarla respectivamente:

* Trióxido de dihierro
* Óxido de hierro (III)
* Óxido férrico

Y la fórmula FeO podemos nombrarla respectivamente:

* Monóxido de hierro
* Óxido de hierro (II)
* Óxido ferroso

Sin embargo esto resulta demasiado general como para poder formular cualquier compuesto. Por lo cual procederemos a explicar cómo se formulan.



 Explicar el significado de las fórmulas que aparecen a continuación: O2, O3, NaF, C4H10 (butano), CO2
La fórmula O2 indica que en dicha sustancia (oxígeno molecular) existen dos átomos del elemento oxígeno enlazados.

En el caso de O3 (ozono) hay tres átomos de oxígeno agrupados.

En el NaF (fluoruro sódico), por cada átomo de sodio hay un átomo de flúor.

En el C4H10 (butano), cuatro átomos de carbono se agrupan con diez átomos de hidrógeno.

En el CO2, un átomo de carbono se combina con dos átomos de oxígeno.

las sustancias atómicas

Esta era una clasificación atendiendo a si constaban de un solo tipo, o de varios tipos de átomos. Sin embargo es mucho más interesante establecer una clasificación atendiendo a cómo están unidos (enlazados) estos átomos entre si. Conociendo los diferentes tipos de uniones podrán predecirse propiedades y comportamiento de una gran diversidad de sustancias.

Ahora veremos una clasificación atendiendo a cómo están unidos (enlazados) esos átomos entre si en la naturaleza:

SUSTANCIAS PURAS
Átomos aislados

* Sólo los gases nobles y los metales en estado de vapor.
No hay enlace.


Ejem:He, Ne, Ar, Fe (vapor),...
Sustancias moleculares
(Covalentes)


* La unidad es la molécula.
* Los átomos se unen formando moléculas, y estas a su vez pueden estar aisladas en los gases, o agrupadas (más adelante se analizarán las fuerzas intermoleculares) en los sólidos y líquidos.
* Pueden ser gases, líquidos o sólidos.



* Un tipo especial de este tipo de sustancias son los cristales covalentes continuos. (Forman redes similares a las del enlace iónico pero los enlaces son covalentes, como la sílice SiO2 y el diamante, carbono puro)
Átomos unidos mediante ENLACE COVALENTE.

Los sólidos forman cristales covalentes.
Ejem:
*gases: N2,Cl2,NH3, CH4
*líq:H2O,CH3OH, gasolina
*sól: azúcar, naftalina.
Sustancias iónicas

* No hay moléculas.
* Red continua de iones.
* Casi siempre sólidos.
Átomos unidos mediante ENLACE IÓNICO.

Los sólidos forman cristales iónicos.
Ejem:(sales, óxidos, hidróxidos)
ClNa, CaO, Fe2O3, NaOH
Sustancias atómicas

* No hay moléculas.
* Red continua de átomos.
Átomos unidos mediante ENLACE METÁLICO.

Los sólidos metálicos forman cristales metálicos.
Ejem:
Fe, Cu, Au, Ni

 Llamamos sustancias atómicas a las sustancias formadas por átomos que no se asocian.
http://www.santamariadelpilar.es/departamentos/quimica/principalsustanciasatomicas.htm
Las sustancias moleculares
 Están constituidas de moléculas; es decir, agrupaciones de un número concreto de átomos que se encuentran unidos dos a dos mediante enlace covalente. Se representa mediante la fórmula molecular.
Son las únicas sustancias que podemos considerar que tienen moléculas como tales entes que se pueden aislar.
Propiedades.
Son las habituales de los enlaces covalentes:
Temperaturas de fusión bajas. A temperatura ambiente se encuentran en estado gaseoso, líquido (volátil) o sólido de bajo punto de fusión.
La temperaturas de ebullición son igualmente bajas.
No conducen la electricidad en ningún estado físico dado que los electrones del enlace están fuertemente localizados y atraídos por los dos núcleos de los átomos que los comparten.
Son muy malos conductores del calor.
La mayoría son poco solubles en agua. Cuando se disuelven en agua no se forman iones dado que el enlace covalente no los forma, por tanto, si se disuelven tampoco
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/smoleculs.htm
sustancias iónicas
Las sustancias iónicas forman redes cristalinas en estado sólido debido a la forma en la que se acomodan las moléculas del compuesto. Esto provoca que sean sólidos frágiles (no se pueden deformar, sólo fracturar).
En disoluciones acuosas, los compuestos iónicos se separan en cationes y aniones (ver ionización) y se pegan al elemento con carga opuesta (en este ejemplo: Na+ O-, Cl- H+ ) y ocurre una disociación electrolítica, donde el agua se convierte en conductora de electricidad debido al flujo de iónes en presencia de una corriente eléctrica.

 http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_iv/conceptos/conceptos_bloque_4_1.htm
http://plinios.tripod.com/sustancias.htm
http://www.santamariadelpilar.es/departamentos/quimica/propiedadesionicas.htmç
 http://www.quimi-red.com.ar/propiedades_sustancias.htm

Ampliando
Representación de las Sustancias:
Para representar las sustancias se emplean fórmulas, que son combinaciones de símbolos de elementos químicos y números que se colocan como subíndices e indican cuantos atomos de cada tipo hay  en una molécula o cristal de esa sustancia. Ejemplos:
SUSTANCIA FÓRMULA COMPOSICIÓN
metano
CH4
un átomo de C y 4 átomos de H
oxígeno
O2
dos átomos de oxígeno
¿Qué ocurre cuando unimos dos sustancias?
Si dejamos salir el gas hidrógeno de un globo, se mezcla con el aire sin sufrir ninguna transformación. Sin embargo, si prendemos un fósforo en la boca del globo oiremos una pequeña explosión, pues el hidrógeno se combina con el oxígeno del aire y se forma una nueva sustancia: el agua.
  • En una mezcla, las propiedades de sus componentes no varian y estos se pueden separar por medios físicos.
  • En una combinación, los componentes pierden sus propiedades como consecuencia de uan transformación química. 
Abundancia de los elemetos químicos
Elementos en los seres vivos
Magteriales de interés.
Plásticos
Metales
Superconductores

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