guia de quimica
DESCRIPTION
guía de químicaTRANSCRIPT
-
1
REPBLICA DE PANAM
MINISTERIO DE EDUCACIN
DIRECCIN REGIONAL DE JVENES Y ADULTOS
COLEGIO OFICIAL NOCTURNO DE DAVID
ASIGNATURA
QUMICA GENERAL PARTE A
NIVEL 10 GRADO
FACILITADOR
OVIDIO QUINTERO
-
2
2011 AO INTERNACIONAL DE LA QUMICA Estimado participante, bienvenido a una emocionante aventura en el mundo de los tomos y las
molculas que componen todo lo que se puede tocar. El conocimiento de las caractersticas e
interacciones de estos materiales ocupa el corazn de la QUMICA. La qumica puede ser
divertida y emocionante, pero tambin es una ciencia muy til y prctica.
La Qumica ha mejorado nuestra calidad de vida desde tiempos inmemoriales. Hoy se
encuentra prcticamente en todos los mbitos de nuestra vida. En la salud, la alimentacin,
la industria textil (ropa), las nuevas tecnologas. El arte, el hogar, automviles, agricultura y
ms. Es una de las bases de todos los campos econmicos del siglo XXI.
En este tema conoceremos un poco sobre las aplicaciones de la QUMICA para que
comprendas su importancia.
Al finalizar este mdulo debes tener las siguientes competencias:
Describir la relacin entre qumica y materia. Reconocer como se pueden utilizar los mtodos cientficos para resolver problemas.
Reconocer las unidades del Sistema Internacional de Medidas y aplicarla a clculos qumicos.
Distinguir entre propiedades qumicas y propiedades qumicas. Clasificar la materia segn su composicin: elemento, compuesto y mezcla.
Espero que lo expuesto en este MDULO te sirva para animarte ms al estudio de la qumica,
al observar como sta se relaciona con nuestro diario vivir.
Es mi inters que el estudio de este tema te sea agradable y de buen provecho.
Ahora que conoces los objetivos que debes cumplir con este tema, te sugiero para tu mejor
aprendizaje lo siguiente:
1. Leer con cuidado el material y plantearte tu mismo preguntas pertinentes. 2. Lee el material otra vez, toma notas y haz una lista de los puntos clave. 3. Relaciona los puntos clave unos con otros y compara sus similitudes y diferencias. 4. Resuelve los problemas que se incluyen. 5. Familiarizate con todos los tipos de problemas.
-
3
TEMA 1: Qumica una ciencia experimental
TEMA 2: La medicin en qumico
TEMA 3: Materia y energa
TEMA 4: Teoras atmicas
TEMA 5: Modelos atmicos
TEMA 6: Tabla peridica
TEMA 7: Enlace qumico
OBJETIVOS Con este tema debes:
1. Lograr la comprensin de la ciencia y el mtodo cientfico, y el lugar que ocupa la qumica entre las ciencias.
2. Clasificar los intereses de investigacin de un qumico o el papel de la investigacin como una de las cinco subreas de la qumica.
3. Explorar la importancia de la qumica como ciencia.
CONOCIMIENTOS PREVIOS 1. Qu es ciencia? 2. Qu es qumica? 3. Por qu debemos estudiar qumica?
Habr alguna relacin entre la qumica y la naturaleza, con los alimentos, con los seres vivos?
CONTENIDO DEL TEMA.
1. Por qu estudiar qumica? 2. Divisiones de la qumica. 3. Relacin de la qumica con otras ciencias. 4. Historia de la qumica
- Qumica de la antigedad - Alquimia - Iatroqumica - Renacentista - Epoca del flogisto
5. El mtodo cientfico.
TEMA 1
-
4
En nuestro estudio de la qumica nos encontraremos estudiando sobre la composicin de la
materia, as como tambin sus propiedades y transformaciones.
A travs de la historia, los seres humanos han buscado mejorar su calidad de vida; para ello han
modificado su ambiente, estudiado los diferentes cambios que ocurren en la naturaleza as como
las caractersticas y propiedades de las diferentes sustancias que la componen. La qumica ha
jugado un papel importante en ese descubrir mejores condiciones de vida para los seres vivos.
Alguna vez te has maravillado y preguntado por que una rosa es tan fragante? Quizs alguna
vez te has maravillado del fuego de un hoguera. Recuerdas el alivio que sentiste cuando al dejar
caer un vaso, te diste cuenta que era de plstico y no de vidrio. Estos fenmenos ocurren por la
qumica. Que nos rodea continuamente, en todo momento. Los cambios qumicos nos brindan
colores hermosos, calidez, luz y productos que hacen nuestra vida ms placentera.
productos qumicos nos ayuda a estar informados, capaces de resolver problemas y comunicarnos
en forma organizada y lgica.
QU ES QUMICA?
Podemos definir la qumica como la ciencia que estudia la composicin, estructura, propiedades y reacciones de la materia. Si la qumica estudia la materia, entonces el universo entero, es en consecuencia, su objeto de estudio.
Las posibilidades de trabajo de la qumica se presenta en todo nuestro medio ambiente: la finca,
el hogar, la industria. Si miramos a nuestro alrededor, encontramos que prcticamente todo es
producto de alguna industria qumica. Los muebles, poseen forro de vinil o de tela? Y las cortinas
de la ventana, son de rayn, de algodn o de nailon. La ropa: de que color es, que tintes han
producido esos colores? Para lavarla, utiliza jabn, detergente, cloro? En relacin con la salud,
que tipo de medicina usamos. Al revisar las indicaciones de estos productos, se ha dado cuenta
que sustancias contienen? Ha pensado como se elaboran los cosmticos que usa?
La qumica es fascinante para muchas
personas. Aprender sobre el mundo a nuestro
alrededor nos conduce a invenciones
interesantes y tiles y a nuevas tecnologas. La
qumica es bsica para la comprensin de
muchos campos, como la agricultura, la
astronoma, la ciencia animal, la geologa, la
medicina y otros. Todos utilizamos la qumica
en nuestra vida diaria para enfrentar nuestro
mundo tecnolgico. Aprender sobre los
beneficios y los riesgos asociados con los
-
5
Nacemos como resultado de una serie de reacciones qumicas y nuestro cuerpo es una
asombrosa fbrica de sustancias qumicas. Con la qumica vivimos, bebemos, comemos,
caminamos y dormimos. Se encuentra en todas partes: en los aceros especiales, en las industrias
Divisiones de la Qumica.
Dentro de la qumica hay diversos campos de estudio, ya que no es posible conocer todo lo que
se ha descubierto. Esta circunstancia, entre otras ha determinado la subdivisin de la qumica en
distintas reas:
Qumica General: Trata los principios fundamentales relativos a la constitucin y propiedades de los cuerpos.
Qumica Orgnica: Se ocupa de los compuestos del carbono y sus propiedades.
Qumica Inorgnica: Estudia elementos, sus compuestos y las teoras relacionadas con su formacin ( excepto de los de carbono) y trata de dar razones y explicar las causas de sus
propiedades y semejanzas.
Qumica Analtica: Examina los mtodos de reconocimiento y determinacin de la composicin de las sustancias: Se divide en cualitativa y cuantitativa.
Qumica Nuclear: Estudia las transformaciones que se producen en los ncleos atmicos.
Qumica Fsica o Fisicoqumica: La qumica se define como la ciencia que estudia la materia y sus transformaciones en contraste con la fsica que se encarga de la energa y sus
transformaciones.
Qumica Biolgica o Bioqumica: Estudia los procesos qumicos que ocurren en los seres vivos.
Qumica Industrial: Describe los procedimientos industriales de obtencin de las sustancias.
que producen combustibles y los materiales
necesarios para el transporte tales como el
caucho, lubricantes y bateras; en la produccin
de nuestros alimentos; en la fabricacin de
abonos e insecticidas. Tambin ha sido de gran
utilidad en la lucha contra los microorganismos
responsables de muchas enfermedades, al
descubrir vacunas, sueros, antibiticos,
anestsicos y otros. La belleza de la naturaleza se
debe a los procesos qumicos que ocurren en ella.
-
6
Relacin de la Qumica con otras Ciencias.
La qumica ofrece informacin a diversas reas o especialidades como:
La Geologa; que estudia la estructura de la tierra, la constitucin y cambios de las rocas.
La Biologa; que considera los cambios y transformaciones que ocurren en los seres vivos.
La Astronoma; que se apoya en la qumica para buscar informacin respecto a su estructura y constitucin de los astros y del universo en general.
La Agronoma; que toma en cuenta composicin y las transformaciones que ocurren en los suelos y en la vida animal y vegetal relacionada con ella.
La qumica es una de las ciencias ms antiguas. Las primeras ideas que tuvo el ser humano
relacionadas con la qumica surgieron cuando observ y analiz los cambios de los materiales
con los que tena contacto. Por ejemplo la conversin del jugo de uva en vino. Han sido
descubierto en las ruinas de ciudades antiguas, vestigios de que sus habitantes practicaban alguna
forma de qumica.
La historia de la qumica la podemos separar en etapas:
Qumica de la Antigedad. Se utiliz por pueblos antiguos como los sumerios, asirios y Babilonios, que extraan varios metales tales como el oro, la plata y el cobre. Los babilonios
utilizaron el vidrio. Los egipcios usaron el estao, y el cobre para preparar bronce;
fabricaron jabones, tintas, perfumes, cosmticos, venenos y otros. Los rabes se interesaron
en buscar un elixir para prolongar la vida y lo llamaron piedra filosofal.
La Alquimia: Se origina de la fusin de las ideas de los griegos con la prctica de los egipcios. Se caracteriz por la obsecin de transformar un metal en otro, principalmente
transformar todos los metales en oro.
La Yatroqumica: En esta etapa de la historia de la qumica se distingue Paracelso, considerado como el principal actor en el rea de la medicina. Consider que el cuerpo
humano estaba constituido por mercurio, azufre y sal y que las enfermedades eran
consecuencia de una desproporcin entre estas sustancias.
Qumica Renacentista. Se inicia el uso del mtodo cientfico como mtodo de investigacin. Se establece el concepto moderno de elemento.
poca del flogisto. Se propone la teora del flogisto que dice: Toda sustancia combustible contiene un principio llamado flogisto, el cual se desprende en la combustin.
Qumica Moderna. En esta etapa la qumica se convierte en una verdadera ciencia. Antonio Lavoisier, considerado el padre de la qumica moderna, le dio el verdadero rango de ciencia
experimental. Trabajos importantes para la ciencia se dieron en esta etapa:
-
7
- Lavoisier establece la ley de conservacin de la materia; La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma - Dalton presenta la primera teora atmica
- Avogadro propone el concepto de peso atmico.
- Mendelev da a conocer la Ley Peridica
- Becquerel descubre la radiactividad
Aportes de la QUMICA a la cultura panamea
La qumica no ha tenido en Panam un gran desarrollo, sin embargo ha contribuido en parte al
desarrollo del pas. En cuanto al desarrollo de la cultura panamea podemos establecer tres
etapas.
- poca Precolombina.
Los nativos panameos aplicaron la qumica en la construccin, en los trabajos de cermica
y en el uso de algunos metales, tales como hierro, cobre, oro y plata. Utilizaron races y
cortezas de los rboles para preparar tintes, brebajes para curar algunas enfermedades. Se
desarrollaron mtodos para fermentar jugos de frutas y de granos para obtener vinagre y
bebidas alcohlicas.
- poca Colonial.
Los colonos espaoles influyeron en la produccin de medicamentos, fabricacin de
aleaciones, mezclas de diferentes materiales para la construccin.
- poca Actual
Actualmente la qumica se practica en Panam sobre la base cientfica de una ciencia
experimental, cuya aplicacin ha facilitado el desarrollo del pas. Si bien es cierto la
aplicacin de la qumica es en todas las reas del quehacer diario, la mayor parte de estos
productos viene del exterior. Son pocas las industrias en Panam.
Uno de los profesionales de la qumica de mayor importancia fue el Dr. Guillermo
Patterson. Primer panameo en obtener el grado acadmico en una rama de la qumica. Public
28 libros y patent varios inventos, entre los cuales, el ms conocido corresponde a la Clorofila en pastillas contra el mal aliento. Es considerado como el Padre de la Qumica en Panam.
Es un procedimiento lgico para descubrir una verdad general a partir de muchas observaciones
individuales. Describe en forma muy precisa la manera de desarrollar un trabajo en una forma
lgica y sistemtica.
Este procedimiento de razonamiento se denomina induccin y ha sido uno de los pilares de la
ciencia moderna. Comprende las siguientes etapas:
Planteamiento del problema Experimentacin y recopilacin de datos Formulacin de hiptesis y predicciones. Interpretacin de datos y conclusiones.
Los cientficos
emplean el mtodo
cientfico en su trabajo
diario en los
laboratorios
-
8
Una hiptesis es una explicacin tentativa de ciertos hechos que dan base para experimentos
posteriores. A una hiptesis bien establecida se le da el nombre de teora o modelo.
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1
Desarrolle las siguientes preguntas en su cuaderno de trabajo.
1. Por qu se puede afirmar que la qumica es una ciencia experimental?
2. Analice el significado de la siguiente expresin: sin sustancias qumicas la vida no sera posible. 3. Discuta con sus compaeros acerca de los problemas que afronta la humanidad por el abuso de
productos qumicos.
4 Defina o explique los siguientes trminos:
Ciencia Mtodo cientfico Cualitativa
Experimentacin Qumica orgnica Cuantitativa
Hiptesis Qumica analtica Teora
Ley cientfica Bioqumica
Teora atmica
Experimentacin Modelo
Observacin Mtodo cientfico
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 2
1. Presenta ejemplos de cinco sustancias orgnicas.
2. Menciona, por lo menos, cinco sustancias inorgnicas y seala que elementos qumicos
contienen.
3. Qu elemento qumico se encuentra en todas las sustancias orgnicas?
4. Qu rama de la qumica tiene que ver con la determinacin de alcohol en la sangre?
5. Qu rama de la qumica estudia los principios tericos para elegir el tipo de metal que se debe
utilizar en la construccin de un puente?
6. Menciona algunos procesos que son estudiados a travs de la Bioqumica
7. Prepara una lista de actividades y productos en los que est involucrada la qumica
Sistema Internacional de Medidas, es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa
en casi todos los pases.
Es el heredero del antiguo Sistema Mtrico Decimal y es por ello por lo que tambin se lo conoce
como sistema mtrico, especialmente en las personas de ms edad y en pocas naciones donde
an no se ha implantado para uso cotidiano.
-
9
El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades bsicas (fundamentales), que
expresan magnitudes fsicas.
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/MedidasSistema_internacional.htm
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE
Define los siguientes trminos.
Sistema mtrico Cantidad Unidades derivadas
Sistema Internacional de
Medidas
Medir Escalas termomtricas
Unidades Medida Grado Celsius
Masa Longitud Grado Fahrenheit
Temperatura Tiempo Kelvin
-
10
OBJETIVOS DEL TEMA
Con el estudio de este tema logrars las siguientes competencias:
1. Reconocer las propiedades extensivas e intensivas de la materia. 2. Diferenciar los conceptos de fenmenos fsicos, fenmenos qumicos, propiedad fsica y
propiedad qumica.
3. Comprender la relacin entre materia y energa. 4. Distinguir los diferentes tipos de materia 5. Diferenciar los conceptos elemento, compuesto, tomo y molcula.
CONTENIDO DEL TEMA
1. Definicin de materia 2. Propiedades de la materia
- Extensivas
- Intensivas
- Densidad
- Calor especfico
3. Estados de la materia 4. Clasificacin de la materia 5. Cambios que sufre la materia 6. Energa y cambios qumicos 7. Leyes relacionadas con la materia
CONOCIMIENTOS PREVIOS
Antes de iniciar el estudio del tema, trate de definir las siguientes interrogantes:
1. Qu son estados fsicos de la materia? 2. Cules son los estados fsicos de la materia? 3. Qu es materia? 4. Cul es la diferencia entre masa y peso? 5. Realice las siguientes operaciones:
a. 3.652 b. 12.46 x 0.0231 = c. 14.85 = 12.4 2.1
1.25
d. 3.42 x 6.851 =
13.2 x 0,0124
6. Realice las operaciones indicadas y exprese su respuesta en notacin cientfica.
TEMA 2
-
11
a. 1.65 x 104 x 350 = b. 1 000 x 680 = 1 000 0.315 x (65 - 45)
INTRODUCCIN
Los seres vivos e inanimados que apreciamos a nuestro alrededor estn constituidos por materia.
Este hecho nos permite distinguir dos clases de materia: una materia viva u orgnica y otra
materia inorgnica.
La materia orgnica es aquella derivada de los seres vivos y cuyo componente constante es el
carbono, en tanto que la materia inorgnica es aquella derivada de cuerpos desprovistos de vida,
como los metales y las rocas.
Habrs observado que cada una de las cosas estn ocupando un lugar en el espacio y que tienen
masa; por ejemplo, una flor ocupa un lugar en el espacio y est formada de cierta cantidad de
materia, o sea la masa; as podemos mencionar el pincel, las cortinas de las ventanas, la maceta,
las paredes, el piso, el aire, la persona y la vestimenta.
MATERIA
Estados
Bos-Einstein
Slido
Lquido
Gaseoso
Plasma
tomos
Compuestos Elementos
Tabla Peridica Protones
Neutrones
Electrones
Se presenta en Compuestas por
son forman
forman
Organizados en Conformados por
-
12
Materia es todo lo que ocupa espacio, tiene volumen, peso y masa. Todo a tu alrededor es
materia, incluidos el aire y los microbios que no se pueden ver.
La materia que tiene una composicin uniforme y constante se denomina sustancia.
Tiene propiedades generales ( comn a toda materia) y particulares o especficas que permiten
que haya distintas clases de materia.
Propiedades Intensivas y Extensivas Las propiedades extensivas son aquellas que dependen de la cantidad de materia.
Son propiedades extensivas son
Masa: Cantidad de materia de un cuerpo. Volumen: Espacio que ocupa un cuerpo. Peso: Es la medida de la fuerza con que la tierra hala hacia su centro a todos los cuerpos que se encuentran en ella.
Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad o tamao de la materia. Estas tambin
son conocidas como propiedades especficas de la materia. Pueden ser clasificadas como fsicas
y qumicas. Las fsicas son las que identifican sin producir un cambio en la composicin de la
materia. El color, olor, densidad, punto de ebullicin, punto de fusin, lustre, dureza, ductilidad,
maleabilidad, viscosidad, calor especfico, entre otras son propiedades fsicas de la materia.
Las propiedades que se relacionan con la manera en que cambia la composicin de la materia, o
como interacciona con otras sustancias, se conoce como propiedades qumicas. Incluye la
reactividad qumica, la corrosin, la combustibilidad.
Densidad (d) es la relacin de la masa de una sustancia con el volumen ocupado por esa masa y
se expresa con la ecuacin:
d = __masa__
volumen
Es una caracterstica fsica de una sustancia que puede ayudar para su identificacin. Cuando se
da la densidad de un slido o un lquido, la masa se expresa usualmente en gramos y el volumen
en mililitros o centmetros cbicos.
d = masa/ volumen = g/ ml o d = g/ cm3
Las densidades para lquidos se representan usualmente en trminos de gramos por mililitro
(g/ml) o gramos por centmetro cbico (g/cm3
) . La densidad de los gases, se expresa en trminos
de gramo por litro (g/L).
-
13
Ejemplo 1:
Cul es la densidad de un mineral si 427 g del mineral ocupan un volumen de 35 ml?
d= masa / volumen
Sustituimos entonces en la ecuacin los datos del problema y resolvemos:
m = 427 g v = 35 ml
d = masa / volumen = 427 g/ 35 ml = 12,2 g/ml
Ejemplo 2:
La densidad del oro es 19,3 g/ ml. Cul es la masa de 25 ml de oro?
Se despeja la masa a partir de la ecuacin y se sustituye en la nueva ecuacin los datos de la
densidad y el volumen.
d= masa / volumen d x V = masa, sustituyendo
masa = (19,3 g/ml) 250 ml = 483 g
Ejemplo 3:
Calcula el volumen de 100 g de alcohol etlico.
d = masa / volumen volumen = masa / d = 100 g/ 0,789 g/ml
ACTIVIDADE DE APRENDIZAJE:
Desarrolle los siguientes problemas.
1. Calcule la densidad para cada uno de los siguientes incisos: a. una pieza de metal con un volumen de 60 ml y una masa de 300 g b. una sustancia que ocupa un volumen de 70 ml y tiene una masa de 165 g c. una muestra de metal que ocupa un volumen de 5L y con una masa de 6,5 kg
2. La plata pura tiene un densidad de 10,5 g/ml. Un anillo vendido como plata pura tiene una masa de 25 g. Cuando se coloca en una probeta graduada, el nivel del agua se eleva 2 ml.
Determina si el anillo es realmente de plata pura o si el cliente debe reclamar.
3. Calcule el volumen que ocupan las siguientes muestras: a. una muestra de tetracloruro de carbono que tiene una masa de 65 g y una d= 1,6
g/ml
b. una muestra de cido actico que tiene una masa de 320 g y una d= 1,05 g/ml
-
14
c. una muestra de cloroformo que tiene una masa de 37,5 g y una d= 1,49 g/ml
4. Calcula la densidad de un lquido si 50 ml tienen una masa de 78,26 g. 5. Una muestra de 12.8 ml de bromo tiene una masa de 39,9 g. Cul es la densidad del
bromo?
6. El cido clorhdrico concentrado tiene una densidad de 1,19 g/ml. Calcula la masa de 250 ml de ste cido.
7. Qu masa de mercurio (d= 13,6 g/ml) ocupar un volumen de 25 ml? 8. El nivel de agua en una copa medidora es 0,75 L antes de aadir 150 g de aderezo. El
nivel del agua despus de sumergir el aderezo es de 0,92 L. Determina la densidad del
aderezo.
El estado fsico de una sustancia es una propiedad fsica de esa sustancia. Los tres estados
comunes de la materia se pueden distinguir por la manera como se llena un recipiente.
Slidos. Un slido es un estado de la materia que tiene forma y volumen. La madera, el hierro, el papel y el azcar son ejemplos de slidos. En este estado las partculas que
forman la materia estn estrechamente unidas. Esto provoca que los slidos
tengan un volumen y forma definidos.
Lquidos. Un lquido es un estado de la materia que fluye, tiene un volumen constante y toma la forma del recipiente que lo contiene. Ejemplos comunes son incluyen el agua, la
sangre y mercurio.
En un lquido las partculas no estn unidas de forma tan rgida y estn menos
estrechamente empaquetadas que en los slidos. Estas partculas pueden moverse entre s,
esto permite que el lquido fluya.
Gases. Un gas es un estado de la materia que fluye para ajustarse a la forma de su recipiente. Ejemplos de gases son el nen, el propano y el butano que se usan como gas
de cocina. En comparacin con los
slidos y los lquidos, las partculas de los gases estn muy separadas. Debido a estos
espacios entre partculas, los gases son compresibles y ocupan todo el espacio disponible.
Estado de Plasma. A temperaturas muy elevadas, las molculas se desintegran y los tomos se ionizan formando un conjunto de partculas llamado estado de plasma. Lo
podemos definir como un gas en el que los tomos ionizados forman una mezcla
elctricamente neutra. Se puede encontrar en una lmpara fluorescente; el gas que hay en
ella se convierte en plasma cuando la lmpara se enciende. Tambin se encuentra en el sol y
en otras estrellas.
Las
palabras
gas y
vapor no
significa
n lo
mismo
La elevada
tensin
superficial del
agua impide
que esta se
derrame.
-
15
El Bose-Einstein. Gas que se ha enfriado a una temperatura prxima al cero absoluto. Los tomos pierden energa, se frenan y se unen para dar origen a un supertomo. Puede
tener aplicaciones electrnicas y permitir el desarrollo de relojes atmicos ms precisos.
La materia puede ser , sustancia pura o mezcla:
Sustancia pura: Es una sustancia qumica individual que se compone de la misma clase de materia. Estas son:
Elementos: Son las sustancias individuales o ms simples con las que se construyen todas las cosas materiales.
Compuestos: Son sustancias que estn formadas por dos o ms elementos combinados entre s en proporciones fijas. Las propiedades de los compuestos son diferentes a las de
los elementos que los forman.
Las combinaciones de tomos del mismo o de diferentes elementos forman las molculas y
cristales inicos. Estos son las partculas ms pequeas de una sustancia pura
Mezclas: En una mezcla la composicin puede variar. El jugo de naranja , por ejemplo es una mezcla que contiene jugo, pulpa, agua y otras sustancias qumicas. Las mezclas se
clasifican en:
Mezcla Homognea: Es una mezcla en donde se observa una sola fase. Reciben el nombre de solucin. Se forma por la combinacin de sustancias miscibles. La mezcla
agua y azcar es homognea.
Mezcla Heterognea: Es una mezcla en la que se distinguen las partes que la forman, ya sea a simple vista o al microscopio. Contiene varias fases. Ejemplo la mezcla agua y
aceite.
Separacin de Mezclas.
La mayor parte de la materia se presenta mezclada en la naturaleza. Debido a que las sustancias
de una mezcla estn reunidas fsicamente, para separarlas se utilizan procesos fsicos que se
basan en la diferencia de las propiedades fsicas de las sustancias. Se han desarrollado numerosas
tcnicas que aprovechan distintas propiedades fsicas para separar las mezclas.
Las mezclas heterogneas compuestas de slidos y lquidos se pueden separar por filtracin
Esta es una tcnica que usa una barrera porosa para separar un slido de un lquido.
La mayora de las mezclas homogneas se pueden separar por destilacin, que es un tcnica de
separacin que se basa en la diferencias de los puntos de ebullicin de las sustancias
involucradas.
La elaboracin de caramelo, a partir de una solucin azucarada, es un ejemplo de separacin
por cristalizacin. Esta tcnica de separacin da como resultado la formacin de partculas
slidas puras de una sustancia, a partir de una mezcla que la contenga.
Las
mezclas
pueden ser
separadas
por medios
mecnicos
sencillos
-
16
La cromatografa es una tcnica que separa los componentes de una mezcla aprovechando la
tendencia de cada componente a desplazarse (fase mvil) por la superficie de otro material (fase
estacionaria).
La materia que nos rodea se encuentra en un continuo cambio: los metales se oxidan, las
sustancias vegetales y animales se descomponen, la superficie de la tierra se erosiona y el agua se
evapora. Estos cambios se pueden clasificar en dos categoras: fsicos y qumicos.
Cambios Fsicos: son alteraciones de la apariencia, la forma y otros sin que cambie la composicin de la sustancia. Ejemplo el agua; se congela o se evapora sin dejar de ser
agua.
Los cambios de estado de la materia (fusin, congelacin, evaporacin, sublimacin,
condensacin) son ejemplos de cambios fsicos.
Cambios Qumicos: la materia se transforma en otra. Cambia su composicin. La combustin (quemar un combustible) es un ejemplo de cambio qumico.
En algunas ocasiones, al producirse un cambio qumico tambin se origina un cambio fsico
como cuando se cocina un huevo.
ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE 1 .
1. Busque el significado de los siguientes trminos.
Densidad Ebullicin Depositacin
Maleabilidad Evaporacin Combustin
Dureza Condensacin Solucin
Ductibilidad Sublimacin Energa qumica
Viscocidad Fusin Energa Nuclear
Algunos cambios qumicos suceden muy despacio y otros muy rpido.
Una lmina de zinc del techo se oxida poco a poco, mientras que un
trozo de sodio o de potasio reacciona con el agua rpidamente,
liberando gran cantidad de energa.
-
17
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 2.
1. D un ejemplo de cada uno de los siguientes conceptos, utilizando el agua como ejemplo. a- cambio fsico ____________________________________________________
b-cambio qumico ____________________________________________________
c-propiedad fsica ____________________________________________________
d-propiedad qumica ____________________________________________________
2. En una sustancia x clasifique como propiedad fsica o propiedad qumica, cada una de las siguientes caractersticas.
a-Existe en estado lquido ________________________
b-Es magntico ________________________
c-Comburente ________________________
d-Inflamable ________________________
e-Punto de fusin. Se derrite ______________________
f-Se corroe _________________________
g-Tiene una determinada forma _____________________
3. Clasifica como un cambio qumico o un cambio fsico los siguientes ejemplos: a-Formacin de nieve _________________________________
b-Huevo frito en el desayuno ______________________________
c-Un papel partico en trozos ______________________________
d-Madera encendida ___________________________
e-Paraguas mojado con la lluvia ___________________________
f-ropa manchada de aceite __________________________
g-Trozo de carne en descomposicin __________________________
h-Clavo oxidado __________________________
4. Clasifique las siguientes sustancias como mezclas o sustancias puras a-Una pulsera de oro d. Mantequilla
b-Alcohol e- Oxgeno que respiramos
c-Una figura de bronce
5. Clasifique las siguientes mezclas como homogneas o heterogneas a-Leche y caf d-Barra de acero
b-Alcohol y ron e-Madera barnizada
c-xido de un clavo
6. Calsifique las siguientes sustancias como mezcla o compuesto a-Arroz sin cocinar ___________________
b-Agua destilada ___________________
c-Jugo de pia ___________________
d-Sopa ___________________
e-Alcohol ___________________
-
18
La energa se puede definir como la capacidad para realizar trabajo o transferir calor. Se puede
clasificar como:
Energa potencial o almacenada: es la energa que posee un objeto debido a su posicin o a su composicin qumica. Se incluyen en este tipo de energa: la energa qumica y la
energa nuclear. La gasolina y el azcar de ,esa poseen energa potencial debido a su
composicin qumica.
Energa Cintica: es energa de movimiento. Se produce a medida que un cuerpo aumenta su movimiento. Conforme un auto baja por una colina, la energa potencial se transforma
en energa cintica. Son formas de energa cintica: el calor, la energa mecnica, la luz,
la energa elctrica.
Cuando el cambio qumico absorbe calor u otras formas de energa, se dice que estas son
endotrmicas y endergnicas respectivamente.
TIPOS DE ENERGA Tipo Fuente u origen Caracteristicas Usos
Lumnica Cuerpos brillantes como
las estrellas o por
excitacin de electrones
en sustancias.
Est formada por fotones que
viajan en forma de onda y
acta sobre el ojo humano
permitiendo ver diferentes
colores segn la velocidad de
las ondas.
En el estudio de
sustancias y en todas
las actividades
humanas que involucre
el uso del sentido de la
vista.
Hidrulica Por la cada de corriente
de agua o por otros
fluidos lquidos o gases a
los que se le imprime
una fuerza.
Requieren recipientes o
estructuras muy resistentes.
Sistemas hidrulicos de
autos y de
maquinarias. Brazos
mecnicos, sistemas de
frenos)
Elctrica Cuando los electrones se
desplazan de un lugar a
otro por la accin de una
fuerza o un campo
elctrico.
Depende de la cantidad de
electrones que se muevan a
travs de un material
conductor.
Su desplazamiento se realiza
dependiendo de la diferencia
de potencial entre dos puntos.
Funcionamiento de
todo tipo de motores y
electrodomsticos en el
hogar.
Para ser transformada
en otros tipos de
energas.
Elica La fuerza de los vientos Se transforma en energa Molinos de viento,
Las reacciones o cambios qumicos generalmente
involucran la energa. Muchos de estos cambios
liberan energa calorfica. Estas reacciones se llaman
reacciones exotrmicas. Cuando se libera otro tipo
de energa que no sea el calor se dice que el cambio
es una reaccin exergnica .
-
19
mecnica que mueve grandes
masas o turbinas para obtener
energa elctrica.
barcos de vela, eleva
las alas de los aviones
y los helicpteros.
Nuclear Por fusin del ncleo de
los tomos. Tambin por
la fisin de ncleos
livianos.
Es superior a la atraccin
elctrica que ejercen las cargas
elctricas.
Se transforma en
energa elctrica en los
reactores nucleares.
Calrica Por aumento del
movimiento de las
partculas de las
sustancias.
En mayor o menor grado se
encuentra junto a los otros
tipos de energa.
Provoca los cambios
de estado de la materia.
Permite realizar
cambios qumicos.
Qumica Est presente en las
sustancias en los enlaces
que unen a los tomos
que las forman.
Al romperse los enlaces
qumicos se libera en otra
forma de energa
especialmente en calor.
En los motores se
obtiene al quemar el
combustible. En los
seres humanos se
obtiene a partir de los
alimentos.
La unidad para expresar energa en el Sistema Internacional de medidas (SI) es el joule (J). Otra
unidad muy usada para expresar energa es la calora (cal). La relacin entre joules y calora es
4.184J = 1 cal
El calor especfico se define como el calor necesario para variar la temperatura de 1 g de
sustancia 1C. Se representa con una (c) minscula.
La cantidad de calor que absorbe o libera una sustancia se puede expresar
con la ecuacin:
Q= mct Donde Q es el calor absorbido o liberado por la sustancia expresado en joule o calora; m es la
masa expresada en gramos y t es la diferencia de temperatura t = tf - ti Entonces el calor especfico es:
Como los joules y las caloras son unidades relativamente
pequeas, se emplean kilojoules (kj) y kilocaloras (kcal)
para expresar la energa calorfica en muchos procesos
qumicos.
El calor especfico es una propiedad especfica de la
materia. Cada sustancia tienen su propio calor especfico.
Calor no es lo mismo que
temperatura. El calor es
energa, la temperatura
mide el grado de calor de
un cuerpo
-
20
c = Q / m t y m = Q/ c t.
Ejemplo 1.
Calcule el calor especfico de un slido si 1 638 J elevan la temperatura de 125 g del slido de 25
C a 52,6C.
Sustituye los datos en la ecuacin: c = Q/ m t
Q = 1 638 J ; m = 125 g; t = 52,6 C - 25 C = 27, 6 C
c= ___1 638 J___ = 0,475 J/ g C
(125 g)(27.6 C)
Ejemplo 2:
Calcule la energa necesaria para calentar 8 g de agua de 42 C a 45 C.
M = 8 g; c= 1 cal/ g C; t = 3 C
Sustituyendo en Q = m c t Q = (8 g) ( 1 cal/g C) ( 3 C)
Q = 24 cal
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE.
Resuelva los siguientes problemas.
1. El calor especfico del zinc es 0,096 cal/ g C. Determina la energa requerida para elevar la temperatura de 250 g de zinc de 24 C a 150 C.
2. Se calienta una muestra de cobre de 100 g de 10 C a 100 C. a) Determina el nmero de caloras necesarias. El calor especfico del cobre es c=
0,092 cal/ gC.
b) Se aade la misma cantidad de calor a 100 g de aluminio a 10 C. El calor especfico del aluminio es c= 0,215 cal / gC. Qu metal se calienta ms, el cobre
o el aluminio?
3. Cuntos joules de energa se requieren para elevar la temperatura de 75 g de agua de 20 C a 70 C? El calor especfico del agua es de c= 4.184 J/g C.
4. Una barra de metal de 250 g requiere 5.866 kJ para cambiar su temperatura de 22 C a 100 C. Cul es el calor especfico del metal?
5. Una muestra de 1 kg de antimonio absorbi 30,7 kJ elevando as la temperatura del antimonio de 20C a su punto de fusin de 630 C. Calcule el calor especfico del
antimonio.
6. Exactamente 80 cal elevarn la temperatura de 10 g de un metal desconocido desde 20 C hasta 60 C. Calcule el calor especfico del metal.
7. Calcule la cantidad de kilocaloras que se necesitan para elevar la temperatura de 200 g de agua ( c =1 cal/ gC) desde 10C hasta 80 C.
-
21
8. Calcule la masa de cloruro de sodio ( c=0,204 cal/ gC) que se utilizaron si al calentarlo se absorbieron 75 cal y la temperatura cambi de 35 C a 85 C
9. Calcule la masa en kg de plomo ( c= 0,031 cal/ gC) que se utiliz en una prueba, si al calentarlo de 25C a 65C absorbi 90 cal.
10. Cuntos joules se necesitan para elevar la temperatura de 325 g de plata ( c= 2,38 x 10 2) desde 315 K a 345 K.
En la escala Celsius al punto de ebullicin del agua se le asigna un valor de 100 C, y a la
temperatura de congelacin de 0C. La escala de temperatura kelvin se conoce como la escala
absoluta, porque 0 K es la temperatura mnima posible. El punto de congelacin del agua en la
escala kelvin es 273,15K. La escala Fahrenheit tiene 180 grados entre las temperaturas de
congelacin de agua es 32 F y el punto de ebullicin es de 212 F.
A partir de las relaciones entre las tres escalas, se han deducido frmulas matemticas para
convertir una temperatura de una escala en la temperatura correspondiente.
K = C + 273 ; C= ( F - 32)
1.8
F = (1.8 x C) + 32
Ejemplo 1:
La temperatura a la que se funde la sal de mesa es de 800C. Cul es la temperatura en las escalas
kelvin y Fahrenheit?
Para calcular K a partir de C, utilizamos la frmula
K = C + 273
K = 800 C + 273 = 1 073 K
El calor es una forma de energa asociada al movimiento de las partculas
pequeas de la materia. El trmino calor indica la cantidad de energa
dentro de un sistema o una cantidad de energa aadida o retirada de un
sistema. El trmino sistema se refiere a la entidad que se calienta. La
temperatura es una medida de la intensidad de calor. La unidad en el
sistema internacional de medida (SI) es el kelvin. Sin embargo la
temperatura se puede expresar en otras escalas. Tres son la escalas ms
utilizadas: Celsius (C), Kelvin (K) y Fahrenheit (F).
-
22
Para calcular F a partir de C, usamos la frmula
F = (1,8 x C) + 32
F = (1,8 x 800 C) + 32
F = 1 440 + 32 = 1 472 F
Ejemplo 2:
La temperatura del 1 de diciembre en Honolulu, Hawai, era de 110 F, un nuevo record.
Convierte esta temperatura en C.
Utilizamos la frmula
C = (F - 32) C = 110 32 = 78 = 43 C 1.8 1,8 1,8
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1.
1. La temperatura corporal normal en los humanos es de 98,6 F. A que temperatura corresponde en la escala Celsius?
2. Al entrar al almacn notas que la temperatura es 45 C. Determina a que temperatura corresponde en la escala Fahrenheit.
3. Efecta las conversiones siguientes: a) 162 F en C b) 0 F en K c) 18 C en F d) 212 K en C e) 32 C en F f) 8,6 F en C g) 273 C en K h) 100 K en F
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 2
EJERCICIOS DE CONVERSION DE TEMPERATURAS Completa la siguiente tabla, que indica las temperaturas registradas en un da para algunas ciudades d
el mundo.
CIUDAD TOC TOF TK
Mxico D.F 25
Paris
32
Londres
273
L. ngeles -10
El Cairo
70
Toronto
240
Madrid -6
Toledo
20
Jerusaln
290
Atenas 4
-
23
Resuelve los siguientes problemas sobre conversiones de temperatura. No olvides indicar
datos, frmula sustitucin y resultado.
1.- Los termmetros de mercurio no pueden medir temperaturas menores a
-30C debido a que a esatemperatura el Hg se hace pastoso. Podras indicar a que temperatura
Fahrenheit y Kelvin corresponde?
2.En un da de invierno la temperatura de un lago cerca de la cuidad de Montreal es de 20F. El agua
estar congelada?
3. El movimiento molecular de un cuerpo es el cero absoluto y corresponde a 0 K. Podras decir a
cuantos C y F equivale?
4.Al poner a hervir cierta cantidad de agua en la ciudad de Mxico, esta empieza a hervir a 97C.A
cuantos K y F corresponde?
5.Si la temperatura del cuerpo humano es de 37.5C aproximadamente estando en condiciones
normales. A cuntos F equivale?
6. En un da normal la temperatura en un aeropuerto es de 20F. Indicar si podrn despegar los vuelos.
7.Una varilla de acero se estando a la intemperie registra una temperatura de 80F. A cuantos K y C
equivale?
8. El antimonio es un metal que se funde a 630.5C. Qu valores le corresponden en F y K?
9.El punto de fusin del Au es de 1336.15K. Qu valores le correponde en las otras dos escalas?
10.Qu lectura se apreciara en dos termmetros de escala Celsius y Kelvin, si la lectura es a) 77F y
b)-31F
Un elemento es una porcin de materia formada por una sola clase de tomos, es decir se trata
de una sustancia en la que todos los tomos tienen las mismas propiedades qumicas. No pueden
dividirse en sustancias ms simples.
La identificacin de los elementos presentes en las distintas sustancias no fue tarea fcil: tard
siglos.
Los filsofos griegos que vivieron en el siglo V a.C. crean que toda la materia estaba formada
por cuatro elementos fundamentales: tierra, aire, fuego y agua. Con el tiempo qued claro que
ninguno de los cuatro es en realidad un elemento. No se han encontrado en la naturaleza
elementos con nmero atmicos mayores de 91, pero 17 han sido sitetizados a partir de 1940. Los
descubrimientos ms recientes tuvieron lugar en 1984, cuando se produjo por vez primera el
elemento 108, y en 1991 y 1992, cuando se sintetizaron los elementos 107 y 109,
respectivamente. Se cree que tres de los primeros 92 elementos no estn presentes en la tierra,
pero han sido sintetizados.
Hasta el momento se han descubierto 112 elementos qumicos, de los cuales 91 se encuentran
normalmente en la naturaleza. Los restantes se han producido solo en forma sinttica por medio
de reacciones nucleares. La mayora de los elementos se encuentran en la naturaleza formando
parte de compuestos.
-
24
Muchos elementos se presentan en forma de compuestos y pueden separarse de estos
compuestos y mantenerse en forma simple. Por ejemplo, muchos metales como el hierro y el
aluminio se obtienen (refinados) de compuestos (contenidos en minerales) que se encuentran en
la naturaleza.
El tecnesio no se presenta en forma natural en la tierra, pero los astrnomos creen que este
elemento existe en ciertas estrellas. La abundancia de los elementos vara en gran medida en todo
el universo.
Alrededor del 93% de todos los tomos que hay en el universo son de hidrgeno. En nuestro
planeta, 11 elementos forman ms del 99% de la masa de la corteza terrestre, del agua de los ros
y ocenos y de la atmsfera. El agua que cubre alrededor del 71% de la superficie de la tierra
contiene aproximadamente 89% de oxgeno, en masa.
Tan solo tres elementos (oxgeno, carbono e hidrgeno) son responsables del 93 % de la masa
del cuerpo humano, y junto con el nitrgeno, calcio y fsforo componen el 99% de la masa del
mismo. Solo se encuentran huellas de otros elementos en el cuerpo humano, pero varios de ellos
tienen una importancia capital para la conservacin de la salud.
Formas Fsicas y Qumicas de los Elementos
Once elementos son gases y dos lquidos y el resto son slidos. Bajo condiciones normales el
mercurio y el bromo son lquidos; el galio y el cesio se vuelven lquidos bajo condiciones de
Clasificacin de los Elementos. De acuerdo con sus propiedades, los elementos pueden clasificarse en tres grupos:
Metales. Son buenos conductores elctricos, flexibles para ser deformados, poseen brillo metlico. Se presentan como slidos (excepto el mercurio) en forma de cristal. Se combinan
con elementos no metlicos cediendo electrones y quedando como iones positivos, razn por
la cual tambin se les llama electropositivos o positivos. Muchos pueden estirarse y formar
alambres. Forman este grupo la mayora de los elementos. Ejemplos: plata, cobre, aluminio
y otros.
No Metales. Tienen la capacidad de atraer electrones cuando estn combinados. No tienen brillo metlico. Algunos son slidos,otros lquidos y otros son gaseosos. Se combinan
facilmente unos con otros y con los metales. Son no metales; carbono, nitrgeno, oxgeno,
flor, fsforo, azufre, cloro, selenio, bromo y yodo. Al ganar electrones se convierten en
iones negativos, por lo que se les llama elementos negativos.
temperatura ligeramente superior a
la normal. Los elementos,
hidrgeno, nitrgeno, oxgeno,
flor, cloro, helio, nen, argn,
kriptn, xenn, radn son
gaseosos. Todos los dems son
slidos.
-
25
Metaloides. Exhiben propiedades tanto de los metales como de los no metales. Son metaloides el ; silicio, germanio, arsnico, antimonio, telurio, polonio, boro, astatino.
Los metaloides son muy tiles en la industria electrnica, para la fabricacin de transitores,
chips de computadoras y celdas solares elctricas. El silicio es el ms abundante.
Ciertos no metales se presentan en forma de gases monoatmicos; es decir en el estado
gaseoso, en que las partculas que constituyen el gas son tomos no combinados. Estos
elementos llamados gases nobles o inertes son el helio, nen, argn, kriptn, xenn y radn. No
tienen capacidad de combinarse quimicamente con otros elementos.
Los no metales hidrgeno, nitrgeno, oxgeno, flor, cloro, bromo y yodo se presentan sin
combinar en forma de molculas diatmicas (dos tomos). Estos elementos se representan
por las frmulas: H2, N2,O2,F2,Cl2 y I2, respectivamente.
Cada uno de los elementos tiene un smbolo, el cual es una abreviatura del nombre. Este
smbolo consiste en la primera letra del nombre la cual se escribe con mayscula y en algunos
casos una letra ms en minscula. Algunos de estos smbolos provienen de nombres latinos, tal
es el caso del Cu como cobre que viene del latn cuprum. Un smbolo no tiene ms de tres letras.
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1
Complete el siguiente cuadro.
CALCIO HOLMIO HIERRO
Ni Si PALADIO
Tl EUROPIO Ti
RADIO Ar Cs
OSMIO RENIO Ge
Pb Cl ARSNICO
Tb Tc Pt
ESTAO OXGENO MOLIBDENO
Au FSFORO Gd
CALIFORNIO Pr Np
SEABORGIO ZIRCONIO Co
Sm COBRE V
ESTRONCIO Rh GALIO
Nb Rb DISPROCIO
BARIO MAGNESIO Md
Cd Es BERILIO
Al AMERICIO Y
RUTENIO Ac ANTIMONIO
La Bi Zn
PLATA PROMETIO Ta
-
26
Nd PLUTONIO Mn
Fe Np BROMO
HAFNIO TORIO NEON
IRIDIO Lr K
BOHRIO Pu CURIO
N Li Fr
Lu CERIO Po
URANIO BORO CARBONO
Bk At FERMIO
Hg AZUFRE I
LOS OLIGOELEMENTOS.
Nuestro cuerpo est constituido bsicamente por agua y por cuatro elementos bsicos: carbono,
hidrgeno, oxgeno y nitrgeno. Estos elementos forman una gran cantidad de compuestos que
constituyen la mayor parte de los tomos que forman el cuerpo humano. Tambin contiene,
pequeas cantidades de otros elementos considerados esenciales para las actividades biolgicas:
desde la transmisin nerviosa hasta la produccin de vitaminas. Hasta ahora se conocen 21
elementos esenciales para las actividades biolgicas de los humanos. Estos se dividen en dos
grupos:
Los macrominerales: se requieren en mayor cantidad. Estos son el potasio, el magnesio, el sodio, el calcio, el fsforo, el azufre y el cloro.
Los elementos trazas: Se hallan en cantidades muy pequeas y son el hierro, el manganeso, el cobalto, el cobre, el molibdeno, el vanadio, el zinc, el nquel, el cromo, el flor, el silicio, el
selenio y el yodo.
Los oligoelementos son absorbidos en diferentes regiones del tracto digestivo y resultan
insustituibles en los procesos fisiolgicos.
Potasio: Interviene en el metabolismo de la glucosa, en el transporte de azcares a travs de la membrana celular., en el transporte de oxgeno y en la produccin de jugos digestivos entre
otros.
Sodio: Ayuda en el transporte de azcares a travs de la membrana celular y en la produccin de jugos digestivos. Su entrada y salida de la clula permite los impulsos nerviosos.
Cloro: Interviene en la formacin de jugos digestivos, el transporte de oxgeno, en la estabilidad
de las protenas, el impulso nervioso y en la contraccin muscular.
Magnesio: Sus iones son muy importantes en la regulacin de las funciones nerviosas y la contraccin muscular. Es esencial para la estructura normal del hueso.
Calcio: La mayor parte del calcio presente en el cuerpo humano se ubica en los huesos y en los dientes. Ayuda a la contraccin muscular y a la transmisin de los impulsos nerviosos.
-
27
Acta en la coagulacin de la sangre, la temperatura del cuerpo la secrecin y regulacin de
hormonas.
Fsforo: Despus del calcio el fsforo es el oligoelemento ms abundante en el cuerpo humano. La mayor parte se encuentra en los huesos y dientes. El resto se utiliza para regular el
equilibrio de las membranas celulares, para sintetizar los fosfolpidos, los cidos nucleicos.
Proporciona las necesidades inmediatas de energa a las clulas.
Hierro: Es un componente esencial de la molcula de hemoglobina, protena encargada de transportar el oxgeno desde los pulmones hasta todos los rincones de nuestro cuerpo.
Azufre: Forma parte de algunas protenas como las de la piel y de algunas hormonas. Se encuentra en tambin tejidos vegetales, tales como la cebolla, la mostaza y ajos.
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 2.
Seleccin Mltiple. Escriba una (x) sobre la letra que corresponda a la respuesta
correcta.
Es un elemento metlico lquido.
a. hierro b. calcio c. mercurio d. cloro
Es un elemento gaseoso. a. sodio b. plata c. nen d. platino
Es un buen conductor elctrico. a. azufre b. flor c. carbono d. plata
Elemento que puede estirarse para formar alambre. a. fsforo b. aluminio c. bromo d. azufre
Elemento que atrae electrones. a. nitrgeno b. cloro c. bromo d. sodio
Se transforman en iones positivos cuando ceden electrones. a. metales b. no metales c. metaloides d. halgenos
Es un gas monoatmico. a. helio b. hidrgeno c. cloro d. boro
Se presenta sin combinar en forma de molculas diatomicas. a. nitrgeno b. argn c. calcio d. berilio
Elemento que interviene en el metabolismo de la glucosa. a. niquel b. plomo c. argn d. potasio
Ayuda en el transporte de azcares atravs de la membrana celular. a. cesio b. sodio c. boro d. platino
Interviene en la contraccin muscular. a. cloro b. nen c. calcio d. estao
Proporcionan energa a las clulas. a. magnesio b. hierro c. fosfro d. azufre
Es componente esencial de la hemoglobina a. litio b. potasio c. hierro d. plata
Acta en la coagulacin de la sangre. a. calcio b. plomo c. estao d. estroncio
Es un compuesto. a. azcar b. nitrgeno c. manganeso
-
28
COMPUESTOS. Un compuesto es una sustancia que est formada por dos o ms clases diferentes de tomos,
combinados quimicamente en proporciones constantes, definidas y fijas. Entre los compuestos
ms conocidos tenemos: el agua, la cal, sal de cocina, el azcar, etc,.
Las caractersticas de los compuestos son:
a) Los diferentes tomos que forman el compuesto deben estar siempre en relacin
numrica constante, es decir, en proporciones fijas e invariables.
b) Al formarse un compuesto siempre hay absorcin o desprendimiento de energa.
c) Los compuestos solo se pueden descomponer por medios qumicos.
d) Son homogneos.
e) Pueden separarse en sus elementos constitutivos.
f) Los compuestos son diferentes a los elementos que les dieron origen.
La frmula para un compuesto da los elementos de que est formado y las proporciones
relativas de los tomos. Por ejemplo, el compuesto agua est formado por dos tomos de
hidrgeno y un tomo de oxgeno; de all que la frmula del agua sea H2O.
Un compuesto puede estar formado por molculas o iones.
Ley de la conservacin de la masa. Al medir cuidadosamente la masa, antes y despus de una reaccin o cambio qumico notamos que la masa total involucrada se mantiene constante no
cambia. Esta ley establece que la materia no se crea ni se destruye solo se transforma
Ley de las proporciones definidas: Los elementos que forman un compuesto se combinan en proporciones definidas. Sin importar la cantidad, un compuesto siempre est constituido por los mismos elementos y en la misma proporcin.
Ley de las proporciones mltiples: establece que cuando diferentes compuestos estn formados por una combinacin de los mismos elementos, las masa diferentes de un elemento
se combinan con la misma masa relativa del otro elemento en una relacin de nmeros enteros
pequeos
Ley de conservacin de la energa: dice la energa no se crea ni se destruye solo se transforma
-
29
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1. A. Despus de repasar el tema, responde a las siguientes interrogantes.
1. Cmo se pueden definir los elementos?
2. Cuntos elementos se conocen actualmente? Cuntos se encuentran en la naturaleza y
cuntos han sido sintetizados?
3. Cules son los principales elementos que forman el cuerpo humano?
4. Qu son oligoelementos y como se clasifican?
5. Qu elementos forman el grupo de los macrominerales?
6. Qu elementos se encuentran en trazas en el cuerpo humano?
7. Indique algunas funciones especficas en el cuerpo humano de los elementos: potasio,
sodio, cloro, magnesio, fsforo, calcio, hierro y azufre.
8. Cules elementos son ms abundantes en nuestro planeta?
9. Qu elementos son lquidos en condiciones normales? Qu elementos son gases?
10. Cul es la principal clasificacin de los elementos?
11. Cules son las principales caracterticas de cada uno de estos grupos?
12. D ejemplos de cada grupo de elementos.
13. Qu elementos son gases nobles?
14. Qu es un smbolo qumico?
15. Qu es un compuesto qumico? D ejemplos.
16. Enuncie las caractersticas de los compuestos.
B. Haz una lista de los elementos qumicos y su respectivo smbolo.
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 2 Investiga y escribe un resumen sobre las propiedades fsicas y qumicas, la forma en que se
obtienen, los minerales en los cuales se encuentran, los compuestos ms importantes y los usos
que se d a los siguientes elementos:
Aluminio, azufre, hierro, bromo, calcio, cloro, cobalto, cobre, cromo, estao, flor, fsforo,
hidrgeno, magnesio, mercurio, nitrgeno, zinc, sodio, potasio, carbono.
CRITERIOS DE EVALUACIN
Debe ser escrito a mano y presentado en un cartapacio con ndice, introduccin, ilustraciones,
conclusin y bibliografa.
Criterios Puntos
Contenido 100
Introduccin y conclusin 10
Ilustraciones 10
-
30
OBJETIVOS.
Al finalizar este tema debers:
Identificar los experimentos que condujeron al desarrollo del modelo nuclear de la estructura atmica.
Describir la estructura del tomo y diferenciar las partculas subatmicas que lo componen.
INTRODUCCIN
El mundo que conoces est compuesto por materia, y esta a su vez se compone de tomos.
Conocer la estructura del tomo es fundamental para entender por que la materia se comporta
como lo hace.
Actualmente no solo se pueden ver los tomos individuales, sino que los cientficos ahora
tienen la capacidad de ordenarlos en patrones y dispositivos simples.
La teora atmica trata fundamentalmente de averiguar la constitucin ntima de la materia. Su
evolucin ha sido consecuencia de la interpretacin de una serie de resultados experimentales que
han sido recopilados y ensamblados a manera de rompecabezas hasta obtener modelos lgicos
que expliquen el comportamiento de la materia.
Primeras Teoras Acerca De La Materia.
La teora atmica se inici con los griegos, entre ellos Leucipo y Demcrito ( 400- 370 a.C),
quienes formularon que el universo estaba formado por partculas diminutas e indivisibles
llamadas tomos.
Los griegos basaron sus argumentos en la necesidad de llegar a un punto lmite cuando se
divide la materia en partculas cada vez ms pequeas hasta llegar a una imposible divisin.
Los primeros datos experimentales importantes ligados a la naturaleza atmica de la materia
fueron suministrados por cientficos del siglo XVIII como Joseph Priestley descubridor del
oxgeno, Antonio Lavoisier, Proust creador de la ley de las proporciones definidas y Henry
Cavendish, el primero en realizar la electrlisis del agua (descomposicin del agua por medio de
una corriente elctrica).
TEMA 3
-
31
Teora Atmica de Dalton.
En 1808 John Dalton, revivi la teora atomstica de los griegos y
formul su teora atmica as:
1. La materia est constituida por tomos.
2. Los tomos son indivisibles y eternos.
3. Los tomos de un mismo elemento son similares entre s por su
forma, tamao y disposicin o
acomodo en el espacio.
4. Los tomos de un mismo elemento son similares entre s, particularmente en peso.
5. Los tomos simples son las unidades fundamentales que por combinacin constituyen los
tomos compuestos ( molculas).
6. La combinacin ocurre segn proporciones numricas simples.
Durante casi 100 aos la teora de Dalton fue satisfactoria para explicar los hechos
experimentales observados por los cientficos, pero descubrimientos como la radiactividad, la
descomposicin del agua, la construccin de la batera, etc., permitieron establecer la naturaleza
discontinua y elctrica de la materia.
Dalton se equivoc respecto a la indestructibilidad de los tomos. Los equipos actuales son
capaces de desarrollar la energa suficiente para dividir los tomos en muchos fragmentos
llamados partculas subatmicas.
Exploracin Del Atomo Con Nuevas Herramientas.
Los Trabajos de Dalton prepararon el camino para diversas investigaciones experimentales en
el siglo XIX, pero otros descubrimientos suministaron las mejores herramientas para explorar el
tomo.
Uso de la electricidad.
Fue muy importante el trabajo experimental de dos cientficos britnicos, William Crookes y
Josph Thomson. En 1879, Crookes llev a cabo estudios con un tubo de vidrio al vaco, dentro
del cual estaban insertados dos discos metlicos, denominados electrodos, uno en cada extremo
del tubo. Cuando se conectaban los electrodos a la fuente de voltaje mediante cables separados,
un disco adquira carga positiva y el otro carga negativa.
Al aplicar un voltaje al ctodo (electrodo negativo) y al nodo(electrodo positivo) el tubo al
vaco comenzaba a emitir luz. A este tubo se le conoce como tubo de descarga de gas. Crookes
observ que el rayo se desviaba al colocar un imn cerca del tubo. Estaba convencido de que este
rayo luminoso, estaba formado por partculas cargadas. Pero, que eran realmente estos rayos
catdicos? J.J Thomson obtuvo la respuesta en 1897. Demostr que un campo elctrico desviaba
los rayos catdicos. Los rayos que viajaban del ctodo hacia el nodo eran atrados por una placa
positiva y repelidos por una placa negativa, lo que hacia suponer que los rayos tendran que estar
compuestos de partculas con carga negativa. Thomson llam electrones a tales partculas.
-
32
En 1909, Robert Millikan efectu experimentos que le permitieron establecer la carga del
electrn. Una vez conocida la carga del electrn, fue posible calcular su masa.
Rayos X y radiactividad: dos nuevas herramientas para explorar el tomo.
Luego de los descubrimientos de Crookes y Thomson, pero antes de Millikan, otros
importantes descubrimientos respecto a los tomos estaban teniendo lugar. En 1895 Wilhelm
Roentgen, descubri los rayos X, rayos penetrantes capaz de viajar a travs de las paredes.
Antoine Beckerel y Marie Curie descubrieron la radiactividad. Los esposos Curie mediante sus
investigaciones lograron descubrir los elementos radio y polonio que emitan radiaciones
semejantes al uranio y por ello se les denomin materiales radiactivos.
Ernest Rutherford logr separar estas radiaciones, por medio de un campo elctrico, en tres
tipos, que detect en una pantalla:
Rayos Alfa : son ncleos de helio, de carga positiva y con una velocidad de unos 30 000 km/s. Rayos Gamma: son radiaciones electromagnticas de la misma naturaleza de la luz y no desviables por campos elctricos y muy parecidos a los rayos X, pero an ms penetrantes.
Carecen de masa y de carga.
Rayos Beta: son corrientes de electrones con carga negativa.
De las observaciones de Rutherford se concluye la naturaleza elctrica de la materia y el
fenmeno de trans-mutacin de los elementos, es decir, la transformacin de un elemento en otro
por emisin de radiaciones alfa, beta y gamma.
MODELOS ATOMICOS.
Una vez conocida la existencia de las partculas atmicas se inici las especulaciones sobre la
distribucin del tomo.
Modelo atmico de Thomson. Formula un modelo, segn el cual, siendo la
materia electricamente neutra, junto a los electrones, los tomos deben contener
materia cargada positivamente. Su modelo considera al tomo como una masa
con carga positiva, especie de gelatina donde se insertan los electrones. Las
cargas positivas y negativas se distribuyen uniformemente, para anularse entre s.
Modelo de Rutherford. bombarde una lmina delgada de oro con rayos alfa y detect que la mayora de las radiaciones atravezaban la lmina sin ser desviadas. Concluy que:
1. La masa del tomo se concentra en el ncleo puesto que solo algunas partculas alfa son
repelidas cuando chocan contra algo slido, que constituye el ncleo del tomo.
2. El ncleo del tomo es positivo, puesto que algunas partculas alfa son desviadas al pasar cerca
de l. El modelo de Rutherford se conoce como teora del tomo nuclear.
Modelo atmico de Bohr. Compar su model atmico con el sistema solar, en el que los planetas giran alrededor del sol como centro, debido a la fuerza gravitacional de los propios
planetas y del sol. En el modelo de Bohr , los electrones giran en rbitas alrededor del ncleo
como centro, debido a la fuerza de atraccin elctrica entre las cargas del ncleo, que es positivo
y los electrones que tienen carga negativa. Las rbitas son niveles de energa especficos. Los
-
33
electrones no tienen cualquier cantidad de energa, sino que deben tener ciertos valores
determinados.
ms bajos se encuentran en el estado basal. Cuando la energa, en forma de calor o luz, por
ejemplo, hace que los electrones salten a niveles de energa ms elevados, se dice que el tomo se
encuentra en estado excitado.
Modelo mecnico cuntico del tomo. Luis de Broglie propuso que la luz tiene propiedades de partcula y de onda. Es decir, como
partcula es materia y como onda es energa. La materia se conoce
por el color de luz que produce.
Erwin Schrodinger, uno de los estudiantes de Bohr desarroll ecuaciones matemticas en base a los trabajos de De Broglie. Estas
ecuaciones combinaban las propiedades ondulatorias y la
naturaleza de partcula de un electrn. Con estas ecuaciones se
obtienen valores que corresponden a regiones de alta probabilidad electrnica en torno a un
ncleo. Las regiones de alta probabilidad electrnicas no son rbitas definidas de tipo planetario,
como propone el modelo de Bohr, sino que representan niveles de energa menos definidos y
regiones llamadas subniveles. Cada uno de estos subniveles contiene uno o ms orbitales. Cada
orbital es una regin ocupada por un mximo de dos electrones con espines opuestos.
Principio de incertidumbre de Heisenberg. De acuerdo con este principio de incertidumbre no se puede determinar la trayectoria exacta de un electrn; es incierta.
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE .
1. Defina los siguientes trminos:
Rayo catdico
istopo
electrn Masa atmica
ncleo
radiacin
protn
orbital
neutrn nivel de energia
De acuerdo con el modelo de Bohr, los electrones pueden ser excitados
al absorber energa y saltar a niveles ms elevados. Cuando el electrn
regresa a su nivel, la energa absorbida es liberada en forma cuantos
(paquetes de energa). Los tomos que tienen todos sus electrones en los
niveles
Para excitar a los electrones dentro de los tomos e
impulsarlos hacia estados (niveles) energticos ms
elevados, se puede emplear energa en forma de calor, el
bombardeo de electrones, la luz y reacciones qumicas.
-
34
nmero atmico
subnivel de energia
,.
2. Desarrolla y comenta con tus compaeros las siguientes preguntas. - Plantea con tus propias palabras los principales puntos de la teora atmica de
Dalton.
- Que partes de la teora de Dalton resultaron equivocados? Explica por qu? - Cmo se relaciona el nmero atmico de un tomo con su nmero de protones? - Explica por qu los tomos son elctricamente neutros. - De que manera se relaciona el nmero de masa con el nmero de protones y
neutrones de un tomo?
- Cmo se determina el nmero de neutrones de un tomo si conoces su nmero de masa y su nmero atmico?
- De acuerdo con el modelo de Bohr, cmo se mueven los electrones en los tomos?
3. Investiga sobre los trabajos de 10 cientficos que han contribuido al conocimiento del tomo.
CONTENIDO
1. El ncleo atmico
2. La corteza atmica
3. Forma de los orbitales
4. Nmeros cunticos
5. Principio de exclusin de Pauli
6. Configuracin electrnica
Qu es lo que produce los variados y brillantes colores de los fuegos artificiales?
Por qu ciertos minerales fosforecen bajo la luz negra? cul es la diferencia entre la radiacin
ultravioleta y la infrarroja? Qu son los iones? Ser posible responder a preguntas como stas si
se comprenden ciertas propiedades de los electrones excita-
dos de los tomos.
TEMA 4
-
35
En este tema haremos una reflexin sobre algunas de las singulares propiedades de los
electrones dentro de los tomos. Los arreglos de electrones en los tomos son responsables de
muchas de las propiedades de los distintos elementos.
El modelo actual del tomo se diferencia totalmente del modelo antiguo: hoy los tomos no son
indivisibles ni macizos. por el contrario, son la suma de varias partculas y la mayor parte de su
interior est vaco.
Masa Atmica.
La masa atmica de un elemento es la masa promedio relativa de los istopos de ese elemento,
referida a la masa atmica del carbono-12.
El nmero de masa de un elemento es la suma de los protones y neutrones que hay en el ncleo.
Los tomos tienen dos partes claramente diferenciadas: el ncleo y la corteza.
En el ncleo se concentra la masa y a su alrededor giran los electrones, de los cuales no se
puede determinar exactamente ni su trayectoria, ni su posicin.
El radio atmico est determinado por el espacio donde se mueven los electrones.
Los tomos de un elemento que tienen el mismo nmero atmico pero distinta masa atmica se
llaman istopos.
Los istopos tienen la misma cantidad de protones y electrones, pero cantidades diferentes de
neutrones.
Algunos istopos son estables: no cambian si no son perturbados. Otros son considerados
inestables, en cuyo caso el ncleo experimenta un reordenamiento espontneo, que da com
resultado una liberacin de energa en forma de radiaciones; origina el fenmeno conocido como
radiactividad.
Uso de istopos en la Ciencia.
Los istopos se han convertido en importante instrumentos para la investigacin, la industria, el
diagnstico y tratamiento de algunas enfermedades.
- El empleo de trazadores radiactivos hacen posible seguir la trayectoria del compuesto a travs
del organismo, permitiendo analizar las funciones del higado, bazo, riones y tiroides
- Los rayos X se utilizan para formar imgenes muy detalladas del interior del cuerpo humano.
Ayuda al mdico a localizar tumores y cogulos de sangre.
- La radiacin ionizante emitida por istopos radiactivos, tambin se utiliza para destruir clulas
y tumores cancerosos.
Istopos Usados En Medicina.
- El yodo-131: usado en el diagnstico y tratamiento de afecciones de la glndula tiroides.
-
36
- El fsforo 32: Se utiliza en el tratamiento de la enfermedad llamada policitemia vera, que provoca un incremento anormal de glbulos rojos.
- El talio 121: Se utilia valuar los daos producidos en el msculo cardiaco despus de un infarto.
- El cobalto 60 : Se utiliza en el tratamiento por radiacin del cncer y en la investigacin agrcola.
- El Iridio 192: Ha sido efectivo en el tratamiento del cncer de mama
El Ncleo Atmico.
El ncleo concentra casi la totalidad de la masa atmica. Antes se crea que era macizo. Sin
embargo, tambin el ncleo est prcticamente vaco; incluso en ciertos casos los electrones
pueden penetrar en su interior.
El ncleo est constituido por varias clases de partculas, ligadas por las fuerzas ms potentes
que se conocen. Cuando estas partculas se someten a grandes energas y se hacen chocar entre s,
originan otras nuevas, de las cuales se han hallado mas de cien tipos. Es tan alta la tensin en el
interior de los ncleos que, al partirlos se liberan gigantescas cantidades de energa, que se
aprovechan en las centrales nucleares. Sin embargo las partculas ms importantes del ncleo son
los protones y los neutrones.
B. La Corteza Atmica.
La corteza del tomo esta conformada por el espacio donde se mueven los electrones, el cual
est prcticamente vaco.
ACELERADOR DE PARTCULAS ATMICAS
ACELERADOR DE PARTICULAS
ATMICAS Los elementos pueden cambiarse de uno
a otro utilizando un acelerador de
partculas. Este proceso se conoce como
transmutacin de un elemento. Se dice
que la radiactividad es artificial.
-
37
Se cree que la corteza atmica est organizada de la siguiente manera:
1. Cada electrn posee cierta cantidad de energa que le permite alejarse en menor o mayor grado
del ncleo. Esta energa, caracterstica de cada electrn, la que determina los llamados niveles
energticos del tomo.
Los tomos mas grandes tienen siete niveles de energa, y estos niveles hacen relacin a la
cantidad de energa poseda por los electrones y al espacio donde existe la mayor posibilidad de
encontrarlos. Los niveles se identifican con la letra (n) y se numeran del uno al 7, en orden
creciente de energa.
2. Los electrones de un mismo nivel energtico poseen ligeras diferencias de energa, segn si su
trayectoria es circular o elptica. este concepto indica que cada nivel de energa se
descompone
en varios subniveles de energa.
Los subniveles se identifican con un nombre; sharp (s), principal (p),difuso (d),
fundamental (f).
Cada nivel posee un nmero de subniveles: el nivel 1 tiene 1 subnivel (s); el nivel 2 tiene dos
subniveles (s,p); el nivel 3 tiene 3 subniveles (s,p,d); del nivel 4 en adelante tienen los cuatro
subniveles (s,p,d,f).
Los fsicos modernos piensan que es imposible localizar con exactitud al electrn en un punto
determinado, concepto que constituye el denominado Principio de incertidumbre de
Heisenberg
Solo se puede hablar de la probabilidad de que se encuentre en una determinada regin.
La teora de Schrodinger determina ciertas regiones del espacio donde hay una gran
probabilidad
de encontrar al electrn. Estas regiones se llaman orbitales.
3. Los orbitales son espacios volumtricos que tienen una forma y un tamao determinados.
Cada orbital puede alojar como mximo 2 electrones, aunque en un momento dado pueden
contener un solo electrn o estar vacos. Estos espacios de probabilidad u orbitales tienen
distintas formas y dichas formas constituyen otro factor de caracterizacin del electrn.
El nmero posible de orbitales en cada subnivel es:
subnivel s: 1 orbital; subnivel p: 3 orbitales; subnivel d: 5 orbitales; subnivel f: 7 orbitales.
Forma de los Orbitales.
Los orbitales s tienen forma esfrica y los orbitales p tienen forma parecida a dos peras unidas
por la parte delgada. La forma de los orbitales d tienen forma parecida a una flor de cuatro
ptalos.
-
38
FORMA DE LOS ORBITALES S Y P
NIVELES DE ENERGA CON SUS RESPECTIVOS SUBNIVELES
NIVEL SUBNIVEL N DE
ORBITALES
N.DE
ELECTRONES
TOTAL DE
ELECTRONES
POR NIVEL
1 (k) 1s 1 2 2
2 (l) 2s 1 2
2p 3 6 8
3 (m) 3s 1 2
3p 3 6
3d 5 10 18
4 (n) 4s 1 2
4p 3 6
4d 5 10
4f 7 14 32
5 (o) 5s 1 2
5p 3 6
5d 5 10
5f 7 14 32
6 (p) 6s 1 2
6p 3 6
6d 5 10 18
7 (q) 7s 1 2
7p 3 6 8
Otras Partculas sub-atmicas.
Investigaciones realizadas a la estructura atmica han dado a conocer otras partculas distintas a
las fundamentales: En la actualidad se conocen ms de 30, pero la mayora tienen corta duracin,
por lo que se hace difcil su estudio. Las ms conocidas son:
- El positrn o electrn positivo: tienen la misma masa del electrn pero carga positiva.
- El neutrino: tiene una mas menor que la del electrn y no tiene carga.
- El mesn: su masa est entre la del electrn y la del protn.
-
39
Nmeros Cunticos
1.Nmero cuntico fundamental.
Se relaciona con el tamao del volumen que ocupa el electrn. Se representa con la letra (n).
sus valores son enteros y positivos del uno en adelante, pero para los elementos conocidos
actualmente van del 1 al 7. (n=1, n=2, n=3, n=4, n=5, n=6, n=7)
2.Nmero cuntico por forma.
Determina el subnivel y se relaciona con la forma del orbital. Se representa con la letra (l)
3.Nmero cuntico por orientacin.
Se relaciona con las orientaciones que pueden tener los orbitales. Se representa con la letra (m).
Sus valores van de -l a +l pasando por cero.
4.Nmero cuntico por giro (spin).
Se relaciona con el giro o movimiento de rotacin que el electrn efecta sobre su propio eje.
PPrriinncciippiioo ddee EExxcclluussiinn ddee PPaauullii. En 1925 Wolfgang pauli, al estudiar el carcter magntico de los electrones, propuso el
principio que lleva su nombre, y segn el cual no pueden existir dos electrones en el tomo con el
mismo conjunto de los cuatro nmeros cunticos. El apareamiento de los electrones se realiza en
aquella regin denominada orbital. Un
orbital estar lleno cuando haya dos electrones apareados, semilleno cuando existe un electrn
sin aparear y tambin puede estar vaco cuando no hay electrones.
CCoonnffiigguurraacciioonneess EElleeccttrrnniiccaass.. Se acostumbra emplear una notacin sencilla al efectuar la distribucin electrnica en
diferentes niveles y subniveles; consiste en escribir primero el nmero cuntico principal, luego
la letra que indica el subnivel y a manera de exponencial el
nmero de electrones en el subnivel. Ejemplo: la configuracin electrnica del boro ser:
B (Z=5)= 1s2, 2s
2,2p
1
Esta distribucin indica que el primer nivel, con un subnivel s, posee dos electrones; los tres
electrones restantes estarn en el nivel 2 que posee los subniveles 2s y 2p; el orbital 2s estar
lleno con 2 electrones, el electrn restante deber ubicarse
en uno de los orbitales p.
-
40
MEDICINA NUCLEAR
Que ms debemos saber sobre el tomo?
Un compuesto particular siempre contiene los mismos elementos en las mismas
proporciones en masa.
Los tomos de dos o ms elementos se pueden combinar en proporciones diferentes para
producir ms de un compuesto.
El cientfico Michael Faraday descubri que ciertas sustancias conducen corriente
elctrica cuando se disuelven en agua. Tambin descubri que ciertos compuestos se
descomponen en sus elementos cuando pasa por ellos una corriente elctrica. Observ que
algunos tomos eran atrados por carga elctrica positiva y otros eran atrados por cargas
elctricas negativa. Faraday lleg a la conclusin de que estos tomos estaban cargados
elctricamente; los llam iones.
Svante Arrhenius ampli el trabajo de Faraday y dedujo que un in es un tomo que
lleva una carga positiva o negativa. Cuando un compuesto se funde se descompone en
iones y otros cuando se disuelve lo hacen en forma de iones.
Algunas sustancias emiten luz cuando se frotan, rompen o aplastan: este fenmeno se
llama triboluminiscencia. Algunas sustancias que presentan esta propiedad son los
cristales de cuarzo, los cubos de azcar y los caramelos salvavidas.
El dimetro de un tomo vara de 0,1nm a 0,5 nm. El tomo de hidrgeno es el ms
pequeo de los tomos: su dimetro es aproximadamente de 0,1 nm.
Henry Becquerel descubri la radiactividad. Los elementos radiactivos emiten
espontneamente partculas alfa con carga positiva, partculas beta (partculas negativas) y
rayos gamma (neutro) de sus ncleos .
Un tomo contiene el mismo nmero de protones y de electrones. Es elctricamente
neutro. Los protones y los neutrones se encuentran en el ncleo (nucleones). Los
electrones se encuentran en el resto del tomo, el cual es en su mayor parte espacio vacio.
Algunos istopos son utilizados
en medicina para diagnsticar o
curar enfermedades tales como el
cncer
-
41
El nmero atmico de de un elemento es la cantidad de protones que existe en el ncleo
del tomo de un elemento. Este nmero determina la identidad de un tomo.
El nmero de masa de un elemento es la suma de los protones y neutrones que hay en el
ncleo. La mayora de los tomos de un mismo elemento tienen masa diferente. Esto se
debe a que tomos del mismo elemento pueden tener cantidades diferentes de neutrones
en el ncleo.
Los tomos de un elemento que tienen masa diferente se llaman istopos. El hidrgeno
tiene tres istopos: el protio no tiene neutrn; el deuterio tiene un neutrn en el ncleo; el
tritio tiene dos neutrones.
La masa de un tomo se puede determinar con mucha precisin con un instrumento
llamado espectrmetro de masa. La masa de un tomo de hidrgeno es 1.673 x 10 -24
g.
Sin embargo, no es prctico comparar lasa masas reales de los tomos expresadas en
gramos ; por ello se cre una tabla de masas relativas con unidades de masa atmica. El
istopo de carbono que tiene seis protones y seis neutrones, denominado carbono 12, se
escogi como el patrn de masas atmicas. A este istopo se le asign un valor exacto de
12 unidades de masa masa atmica. Todos los elementos tienen valores que son relativos
a la masa asignada al carbono 12.
La mayor parte de los elementos existen como mezclas de istopos con distintas masas,
entonces las masas atmicas de un elemento representa la masa promedio de todos los
istopos naturales de ese elemento.
Los istopos se han convertido en importantes instrumentos para la investigacin, la
industria, el diagnstico y tratamiento en medicina. El yodo 131, se emplea en el
diagnstico y tratamiento de la glndula tiroides. El fsforo 32 se utiliza en el
tratamiento de la enfermedad llamada policitemia vera (un incremento anormal de
glbulos rojos). El cobalto 60 se usa en el tratamiento del cncer y la investigacin
agrcola. El iridio 192 es efectivo en el tratamiento del cncer de mama.
Joseph Louis Proust concluy que un compuesto siempre contena elementos en ciertas
proporciones definidas. A esta generalizacin le llam ley de las proporciones definidas o
ley de la composicin constante.
Louis de Broglie present la idea de que las partculas de materia podran mostrar
caractersticas de ondas, es decir que un rayo de electrones debera presentar
caractersticas de onda y comportarse como un haz de luz.
En 1926, Erwin Schrodinger, desarroll ecuaciones matemticas detalladas con base en
el trabajo de de Broglie. Estas ecuaciones combinan las propiedades ondulatorias y la
naturaleza de partcula de un electrn. Permiten obtener valores que corresponde a
regiones llamadas subniveles. Cada uno de estos subniveles tiene uno o ms orbitales.
Cada orbital es una regin ocupada por un mximo de dos electrones con espines
opuestos.
Werner Heisenberg, lleg a la conclusin de que es importante establecer
simultneamente con precisin tanto la posicin como la energa de un electrn. Si el
electrn acta como partcula, debiera ser posible establecer precisa su posicin, pero si es
-
42
una onda, entonces no se puede conocer su ubicacin precisa. En conclusin no se puede
determinar la trayectoria exacta de un electrn. Este es el Principio de incertidumbre.
Con la complicada teora que se conoce ahora como mecnica cuntica, es posible
calcular la probabilidad de encontrar un electrn en lugares especficos dentro de un
tomo o molcula. El desarrollo de esta teora se debe a cientficos como: Einstein,
Planck, de Broglie, Bohr, Schrodinger y Heisenberg..
Los