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Mdulo I. Conceptos generales.
tomos, molculas e iones
Objetivo: Repasar de manera muy general la
clasifcacin de la materia y las defniciones detomo, molcula e iones aplicadas al agua y lasGeociencias.
dems, recordar como se agrupan y clasifcan los
elementos de acuerdo a sus propiedades ycaracter!sticas en la tabla peridica y como se
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Qu es la qumica?
La qumica es la ciencia que se ocupa del
estudio de la materia y de los cambios que la
misma experimenta.
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La qumica es una ciencia central porque,
conjuntamente con otras, complementa conocimientos
a estudiantes de biologa, fsica, geologa, ecologa, etc.
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Creemos que la qumica es muy difcil y nos asusta
Pero la qumica est presente en la vida cotidiana en la elaboracin de:
Medicamentos
limentos
!ontenedores
"roductos qumicos
#intes y colorantes
"roductos cosmticos
Materialesentre otros $.
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Importancia de la Qumica para las Geociencias
Puede observar Importancia de la Qumica para las Geociencias en ladiapositiva en formato prezi en:http:prezi!com"#$s%zc&'(id)utm'campai"n*share+utm'medium*copy
!uando acceda a la p%gina, en la parte inferior derec&a de la
presentaci'n, acti(e el bot'n de pantalla completa.
"ara ir obser(ando la diapositi(a, acti(e las flec&as en la barra inferior
de la presentaci'n.
!
http://prezi.com/g56s4zc9_wid/?utm_campaign=share&utm_medium=copyhttp://prezi.com/g56s4zc9_wid/?utm_campaign=share&utm_medium=copy -
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rena$%irutas &ierro
#omado de !iencias )aturales *+ -. "ublicado por /a(ier . 0ur%n Leirado en
&ttp122naturaleseso*.blogspot.mx234*52462la7materia7que7nos7rodea.&tml
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#omado de !iencias )aturales *+ -. "ublicado por /a(ier . 0ur%n Leirado en
&ttp122naturaleseso*.blogspot.mx234*52462la7materia7que7nos7rodea.&tml
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jemplo1 n el ciclo &idrol'gico la materia 8en este caso el agua9 seintercon(ierte entre sus diferentes estados 8s'lido, lquido y gaseoso9.
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:ien(enidos al mundo de los %tomos y
molculas;;;;;
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,elacin entre compuestos y elementos con tomos y mol-culas
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.tomo/nidad bsica de un elemento que puede intervenir en unacombinacin qumica!
01mero atmico 234n1mero de protones*n1mero de electrones
01mero de masa atmico 254n1mero de protones6n1mero de neutrones
!orte
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NUMERO ATMICO
!N"MERO M#ICO.
7 N$mero atmico %&'(
Es el n$mero de protones )ue tienen los n$cleos delos *tomos de un elemento.Todos los *tomos de un mismo elemento tienen elmismo n$mero de protones.
Como la carga del *tomo es nula, el n$mero deelectrones ser* igual al n$mero de protones + por
tanto al n$mero atmico.
N$mero m*sico%A'(Es la suma del n$mero de protones + de neutrones.
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Numero atmico + m*sic7 'a "ormaaceptada para
denotar eln(mero atmicoy el n(meromsico de un
elemento ) es:
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I#TOO#.7 tomos que tienen el mismo nmero atmico,pero diferente nmero msico.
7 or lo tanto la di-erencia entre dos istopos de unelemento es el n$mero de neutrones en el n$cleo.
7 Istopos de carono(
Istopos de /idrgeno(
0os 1 son *tomos de /idrgeno, pero di-erentesistopos.
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0as part2culas -ormadas por dos o m*s *tomos se conocen como
molculas )ue se mantienen 3untas por medio de enlaces )u2micos.
7 Es la part2cula m*s pe)ue4a de un elemento o compuesto)ue puede tener una e5istencia independiente + estale.
En casi todas las molculas, dos o m*s *tomos est*n
enla6ados 3untos en unidades discretas %part2culas' mu+pe)ue4as )ue son elctricamente neutras.
8 E3emplo( 0os *tomos de o52geno indi7iduales no son estales a
temperatura ordinaria + presin atmos-rica. 0os *tomos de o52geno
me6clados en estas condiciones r*pidamente se cominan para-ormar pares %O8'
Molcula1
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Molculas de importancia en la naturale
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=->M)
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#abla peri'dica de los elementos
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er2odos + grupos en la tala peridica.
9lo)ues en la tala peridica.
http:(((!quimitube!comvideosta"sconfi"uracion?electronica
http://www.quimitube.com/videostags/configuracion-electronica/http://www.quimitube.com/videostags/configuracion-electronica/ -
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5ctualmente@ la I/P5C recomienda numerar los "rupos del A al AB y relacionado losbloques s@ p@ d y f con los "rupos de los elementos por eDemplo:
*lo#ues Grupos
s IA + IIAp IIIA, I:A, :A,:IA ! :IIIA %;'
d I9,II9,III9,I:9,:9,:I9,:II9 ! :III9%TRE#
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Tala peridica )ue inclu+e periodos, grupos + lo)ues
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+
Para qu- nos sirve?
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Nomre de los
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ropiedades generales de los grupos dela tala peridicaPropiedades de los >etales
-!sicas 0u!micas 1on slidos, menos el 2g, -r, Ga y 3s 4structura cristalina *rillo metlico y re5ejan la lu6 7(ctiles y maleables 'a mayor!a presentan tenacidad 3onductores de calor y electricidad 8unto de "usin y ebullicin altos
7ensidad variable #ue va de 9gcm;
? gcm;
#us *tomos tienen >,8 o 1 electrones enla $ltima capa
#us *tomos pierden electrones de la$ltima capa
#us molculas son monoatmicas #e cominan con no metales para -ormar
sales
#e cominan con o52genos para -ormar5idos. #e cominan con otros metales para
-ormar aleaciones 0os metales alcalinos son mu+ reacti7os
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ropiedades de los No Metales %gases noles, no metales +
metaloides'-!sicas 0u!micas 1on slidos y gaseosos a temperatura
ambiente, e@cepto el *r. o tienen brillo y no re5ejan la lu6 o son conductores de calor y electricidad 'os slidos no son d(ctiles, ni maleables y
no presentan tenacidad
Once de estos elementos son gases: 2=, O=,
=, -=, 3l=y los gases nobles
lgunos como el 3, 1, y 8, presentan el"enmeno de alotrop!a
Aienen aspecto opaco 8resentan densidades bajas
Gases obles
#on estales %$ltima capa tiene e@'No -orman compuestosNo conducen el calor + la electricidad#on molculas monoatmicas
o metales#us *tomos tienen en la $ltima capa ?,,F + GelectronesAceptan electrones en su $ltima capa#on molculas diatmicas#e cominan con metales + -orman salesAl cominarse con o52geno -orman an/2dridos + con/idrgeno /idrurosCuando se unen entre si -orman enlaces co7alentes
Betaloides
ropiedades intermedias entre metales + no metalesTodos son slidos a temperatura amienteEn estado puro son duros + )ueradi6osNo presentan rillo met*lico#on semiconductores de electricidadMalos conductores de calor
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ropiedades eridicas7 8otencial de /oni6acin: Energ2a necesaria para arrancar un electrn a un*tomo neutro, con7irtindolo en un ion positi7o o catin. El potencial deioni6acin disminu+e en un mismo grupo /acia aa3o + en un mismo periodo/acia la i6)uierda.
7 fnidad 4lectrnica: Es la tendencia )ue tienen los *tomos a ganar electrones,con7irtindose en iones negati7os o aniones, o ien la energ2a asociada con elproceso en el cual un electrn se agrega a un *tomo gaseoso en su estado-undamental.
7 4lectronegatividad: Es un n$mero positi7o )ue se asigna a cada elemento +muestra la capacidad del *tomo para atraer + retener electrones de enlace. En latala peridica estos n$meros aumentan de i6)uierda a derec/a, +a )ue los/algenos son los mas electronegati7osH el m*s electronegati7o de los elementoses el $or con una electronegati7idad de ?.;. 0os menos electronegati7os%electropositi7os' son el Cs + el Jr.
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ropiedades eridicas7 8otencial de /oni6acin: Energ2a necesaria para arrancar un electrn a un*tomo neutro, con7irtindolo en un ion positi7o o catin. El potencial deioni6acin disminu+e en un mismo grupo /acia aa3o + en un mismo periodo/acia la i6)uierda.
7 fnidad 4lectrnica: Es la tendencia )ue tienen los *tomos a ganar electrones,con7irtindose en iones negati7os o aniones, o ien la energ2a asociada con elproceso en el cual un electrn se agrega a un *tomo gaseoso en su estado-undamental.
7 4lectronegatividad: Es un n$mero positi7o )ue se asigna a cada elemento +muestra la capacidad del *tomo para atraer + retener electrones de enlace. En latala peridica estos n$meros aumentan de i6)uierda a derec/a, +a )ue los/algenos son los mas electronegati7osH el m*s electronegati7o de los elementoses el $or con una electronegati7idad de ?.;. 0os menos electronegati7os%electropositi7os' son el Cs + el Jr.
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ropiedades eridicas7 Radio atmico: est* deBnido como la mitad de la distancia entre dos n$cleosde dos *tomos ad+acentes. =i-erentes propiedades -2sicas, densidad, punto de-usin, punto de eullicin, est*n relacionadas con el tama4o de los *tomos.IdentiBca la distancia )ue e5iste entre el n$cleo + el orital m*s e5terno de un
*tomo. or medio del radio atmico, es posile determinar el tama4o del*tomo.
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!omportamiento de las propiedades peri'dicas
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IONE#.7 0os *tomos pueden perder o ganarelectrones para estaili6arse.
7 Cuando un *tomo gana electrones,aumenta su carga negati7a. Jormandoun ion negati7o o anin, )ue se
representa como ( K@
7 Cuando un *tomo pierde electrones,disminu+e su carga negati7a.
Jormando un ion positi7o o catin( KL
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IONE#.
E$Fe
E$ protones
E$ electrones
H neutrones
E$ protones
E% electrones
H neutrones
?E e?
E$FeE6
tomo de hierrocatin hierro 6E
Demplo:
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=I#TRI9UCIN =E 0O# E0ECTRONE# EN 0A CORTE&A =E0TOMO.
7 0os electrones sedistriu+en en
di-erentes ni7eles,)ue llamaremoscapas. Con unn$mero m*5imo de
electrones en cadani7el o capa.
NivelNivel NmeroNmeromximomximo
dedeelectroneelectroness
11 2222 88
33 1818
44
3232
55 3232
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7 As2 , en un elemento como el potasio en estadoneutro(
> > protonesH > electronesH 8; neutrones
>erni7el ( 8e@
8doni7el ( e@
1erni7el ( e@
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7 Como e3ercicio, 7eriBca la distriucin de electrones del *tomo de potasio en los di-erentes ni7eles.
7 =i-erentes representaciones en la Tala eridica
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7 Otros e3emplos
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=I#TRI9UCIN E0ECTRNICA7 0os *tomos se
distriu+en enni7eles o capas deenerg2a.
7 =entro de cada
ni7el e5istenadem*s suni7elescon proailidad de
encontrarnos
electrones.
NivNivelel
MaxMaxdede
ee--
subsubnivenive
ll
MaxMaxdede
ee--
11 22 ss 22
22 88ss 22
pp 66
33 1818
ss 22
pp 66
dd 1010
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NivelNivel Max de eMax de e--
subnivelsubnivel Max de eMax de e--
44 3232
ss 22
pp 66
dd 1010
1414
55 3232
ss 22
pp 66
dd 1010
1414
66 1818
ss 22
pp 66
dd 1010
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E3emplo ( #odio7 a C99 electronesD: 9 s== s== pE
; s9
7 9F nivel: = electrones7 =F nivel: H electrones7 ;F nivel: 9 electrn7 4n la tabla peridica podemos
leer: =, H, 9
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EEM0O( Cloro
7 3l: 9I electrones7 9 s== s== pE; s= ; p>
7 9F nivel: = electrones
7 =F nivel: H electrones7 ;F nivel: I electrones7 4n la tabla peridica podemos
leer: =, H, I
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EEM0O( Manganeso7 Bn: => electrones
7 9 s=
= s=
= pE
; s=
; pE
J s=
; d>
7 9F nivel: = electrones7 =F nivel: H electrones
7 ;F nivel: 9; electrones7 JF nivel: = electrones7 4n la tabla peridica podemos
leer: =, H, 9;, =
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jemplos de los elementos m%s comunes en la naturale
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Jormacin de iones m*s
proales.7 Kn elemento perder o ganar electrones, &asta #ue seestabilice dando origen a un in.
7 'a "orma ms com(n de estabili6acin es la de "ormar
estructuras electrnicas de gas noble #ue se
caracteri6an por tener H eLen el (ltimo nivel de energ!a
de sus tomos, e@cepto para el gas 2e.
7 +8OR0KM 74 G1 O*'4Los gases nobles son los elementos ms estables que
menos tienden a perder o ganar electrones, no
reaccionan apenas.
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E3emplos de -ormacin de iones m*s proales.
>>Na
LPodemos observar que el N atmico
del Na est ms cerca del N atmicodel Nen.
-Si el Na pierde un electrn (una carga
negativa), adquiere conguracin deNen.
-!ntonces de"a de ser neutro.
>>Na (>s8
8s8
pF
1s> @> e
NaL
Se convierte en un catin
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>GCl
>GClP>s88s88pF1s81p L> e@
>GCl@ >s88s88pF1s81pF
QAr
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Jalencia
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Kmbolos de puntos de Le(is para elementos de los bloques MsN y MpN!
6A 6E 6 ?A?E
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nlace qumico
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Demplo LiF
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Por ejemplo, en el NaCl cada catin sodio () se verodeado por seis aniones cloruro como vecinosinmediatos y cada anin cloruro () se ve rodeadopor seis cationes sodio, formando una red cristalina.
Enlace Inico
Los s'lidos cristalinos tienen una estructura ordenada y regular en el espacio.
n los s'lidos i'nicos cada ion est% enla
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)L! !L)#
n este enlace se comparten electrones entre
tomos de marcado carcter no metlico!
La mayor parte de los que se encuentran formando esteenlace pertenecen a los no metales de los "rupos III5@ IJ5@J@ JI y JII del K!P!
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nlace covalente
Covalente 0o polar Covalente Polar
; Cl
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nlaces Covalentes Polares
nlaces de la mol-cula de a"ua nlaces de di=ido de carbono
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)L! M#L@!
n este enlace se comparten electrones entre
tomos carcter metlico!
Los elementos que se encuentran formando este enlacepertenecen a los metales del K!P!
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nlace metlico
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nlaces
de direccin selectiva
molculas AdiscretasA
9emperatura de fusin
baDa
nlaces
multidireccionales
=edes
9emperatura de fusin
alta
9emperatura de fusin
enlace met%lico
en estado slido
enlace i'nico
fundido o disuelto
K conduce
enlace co(alente
slido fundido odisuelto
0o conduce
Conductividad el-ctrica
"ropiedades fsicas
,elacin de propiedades fsicas con tipos de enlace
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nlaces intermoleculares
nlace de hidr"eno Fuerzas de Jan der Oaals
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Frmula qumica
Frmula molecular Frmula emprica
Glucosa C$;AE$ C;E
Per=ido de ;idr"eno ;EE ;
Cafena CB;AH0%E C%;#0E
5cido Kulf1rico ;EK% ;EK%
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A0a AClAALa valencia del 0a es 6A que si"nifica que pierde A e?para estabilizarse y lo cede al Cl de valencia A? 2 e?en su ultima capa4 que lo toma para estabilizarse!
; E
La valencia del C es 6% que si"nifica que pierde % e ?para estabilizarse y lo comparte con el de valencia E?2$ e? en su ultima capa4 que lo toma para estabilizarse@pero en este caso el C necesita unirse a E puesnecesita cuatro electrones compartidos!
CE
La valencia del ; es 6A que si"nifica que pierde A e?para estabilizarse y lo comparte con el de valencia E?2$ e? en su ultima capa4 que lo toma para estabilizarse@pero en este caso necesita unirse a E; pues necesitados electrones compartidos!
,elacin entre valencia@ enlaces qumicos y frmula qumica!