Capitulo 1: Los Fundamentos de la Química

Temas: Conceptos básicosEstructura atómica

Es la ciencia que estudia la composición, estructura, propiedades y transformaciones de la materia.

Conceptos Básicos

�Química

� Materia Es todo aquello que posee masa y que ocupa un lugar en el espacio.

Es una sustancia formadapor dos o más elementos.¿Pueden dar ejemplos?

�Elemento

� Compuesto

Conceptos Básicos

Es la forma más simple de materia.

H

H2O

Conceptos Básicos

�Sustancia

�Átomo

�Molécula

Es la forma genérica con la cual se denomina a la materia que posee una composición definida y propiedades que la distinguen de otras. *

Agregado de dos o más átomos unidos, que poseen una distribución determinada.

Es la parte mínima de un elemento, que retiene sus características y composición. Figuras que representan átomos y enlaces, que forman moléculas

Conceptos Básicos

� Ión

• Catión

• Anión

Átomo o molécula con carga eléctrica.

Conceptos Básicos

�Propiedades FísicasSon las propiedades de una sustancia que se pueden observar sin transformarla en otra. Ejemplos:

Punto de fusión, color, densidad, masa, etc. *

Punto de fusión, color, densidad, masa, etc. *

Conceptos Básicos

�Propiedades Químicas

Son las propiedades de una sustancia que no pueden ser observadas sin la transformación de dicha sustancia en otra.

CaOCaCO3

Conceptos Básicos

�Mezcla

• Homogénea

• Heterogénea

Es la combinación de dos o más sustancias, donde cada una mantiene su identidad.

¿Qué ejemplos conocen?

Fenolftaleína Bronce

Estructura del átomoNúcleo y Orbital

�Núcleo

�Orbitales

Es la parte central del átomo que contiene protones y neutrones.

Nube concéntrica alrededor del núcleo. Cada orbital puede contener un máximo de dos electrones.

NÚMERO ATÓMICO

�Z : Número de protones en el núcleo del átomo y es característico para cada elemento. Los elementos en la tabla periódica están ordenados de menor a mayor Z.

Masa relativa

�En el núcleo:• m+ y m0 : 1,67.. X10-24 (g)

�En las orbitales:• m - : 9,109..x10-28 (g)

� m relativas : m+ y m0 = 1m- = 1/1845

� masa de electrón: despreciable

Peso y masa

�¿Qué cambia, su peso o su masa?

�¿De qué depende su masa?�¿De qué depende su peso?

Isótopos

�Cada tipo de átomo posee un número determinado de protones.

�¿Qué ocurre con el número de neutrones?

PROTÓN EN EL NÚCLEO DEL HIDRÓGENO

PROTÓN + NEUTRÓN EN EL NÚCLEO DEL HIDRÓGENO DEUTERIO

PROTÓN + DOS NEUTRONES EN EL NÚCLEO DEL HIDRÓGENO TRITIO

Los isótopos son átomos de un mismo elemento que difieren en su número másico. Es decir en su número de neutrones.

Concepto de Mol

�Es la única unidad química. En el SI, es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales cómo átomos hay en 12g de C-12.

�¿Cuántos átomos de C-12 hay en 12g de C-12? 6,02x1023

Número de Avogadro

Mol = 6,02x1023

Ejercicios

� 1.- ¿Cuántos átomos de Cu hay en 3 moles de Cu?

� 2.- Indique el número de moles (n) de átomos presentes en una muestra que posee 15*1024

átomos de Hierro.

Pesos Molares o Masas Molares

�Peso Atómico (PA) : Es la masa de un mol de átomos de la misma especie. Su valor se asigna de acuerdo a una escala relativa, en la cual, al carbono se le asignó un valor 12 (g/mol de átomos).

• ¿Cómo se denomina a la masa de un mol de moléculas?

Peso Molecular ó Peso Molar (PM)

¿Cómo se determina el Peso molecular?

� 1.- Determine el PM del Yeso dihidratado(CaSO4*2H2O).

¿Qué se necesita para calcularlo?� 2.- Se poseen 320g de un compuesto y se sabe

que contiene 3,5 moles. ¿Cuál es su PM?

Se suman los PA de cada elemento que forma un compuesto.

Solución

� 1.- Datos ejercicio 1: PA Ca=40,08g/mol; S=32.07g/mol; O=16g/mol; H=1g/mol.

�R1: 172,15g/mol (O)96+(H)4+(S)32,07+(Ca)40,08=172,15g/mol

� 2.- Resultado: 91,43g/mol * Indicar cómo aproximar. (el resultado fue: 91,42857)

Función de los electrones en los átomos

�Modelo mecánico-cuántico• Los electrones se encuentran en orbitales

alrededor del núcleo. • A este nivel se realizan las reacciones químicas.• Para conocer su posible ubicación, interacción,

nivel de energía y otros, se asignó a cada electrón 4 números cuánticos.

• Los números cuánticos surgen de un estudio de probabilidades basado en la mecánica cuántica. Estos son 4 y se designan: n, l, m, s.

Números cuánticos

• n (Número Cuántico Principal): n: 1�7

• El de menor energía es el nivel 1

• l (Número Cuántico Secundario): Indica subniveles de energía que posee cada nivel. Los posibles subniveles son s, p, d y f.l toma valores de 0 a 3 (s=0; p=1;d=2; f=3).

Números cuánticos

• l (Número Cuántico Secundario):

– Los orbitales s (1 par é)

– Los orbitales p (3 pares de é)

– Los orbitales d (5 pares de é)

Orbitales d (son 5)

¿Cómo saber en qué orden entran los electrones a los distintos niveles de energía?

Cada orbital acepta

dos electrones

s= 1 orbital

p= 3 orbitales

d= 5 orbitales

f= 7 orbitales

�m (Número Cuántico Magnético): • Indica la orientación en el espacio de cada orbital.

¿Qué significa esto para las orbitales s, p y d?

Números cuánticos

¿Cómo se ordenan los electrones en las distintos orbitales?

� 3.- En un subnivel de energía, los e- entran de a uno, hasta que no quedan orbitales de dicho subnivel de energía libres y luego son ocupadas por un 2º e- (Principio de máxima multiplicidad de Hund).

� 4.- Cada orbital es capaz de contener como máximo dos e-, los que difieren en su spin.

4º nº cuántico

� s (spin):• se refiere a la rotación del electrón sobre su propio

eje Tiene valores - 1/ 2 y +1/2. (convención)

¿Cómo se ordenan los electrones en las distintos orbitales?

Ejercicios:�¿Cómo se ubican los electrones presentes en

un átomo de 16S? ¿Cuáles son los 4 números cuánticos para su é más externo?

�¿Cómo se ubican los electrones presentes en un átomo de 23V? ¿Cuáles son los 4 números cuánticos para su é más externo?

Resultados:�Configuración electrónica 16S (16e-):R: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3px2 3py1

3pz1 = [Ne] 3s2 3p4

Los 4 n°cuánticos son: n=3; l=1; m= -1 (px); s=+1/2.

�Configuración electrónica 23V (23 e-):R: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 = [Ar] 4s2 3d3

Los 4 n°cuánticos son: n=3; l=2; m= 0 (d3);s=-1/2.