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QUÍMICA: CONCEPTOS BÁSICOS

Tema 0

MATERIA

 Materia : cualquier cosa que ocupa espacio y tiene masa.

EJEMPLOS: Oro, agua, carne, SI. Radiación electromagnética, justicia, NO.

 Sustancia : forma de materia simple y pura. Tiene composición definida y propiedades características. EJEMPLOS: Oro y agua, SI. Carne y aire, NO (son mezclas).

 Estados de la materia

a) Sólido b) Líquido c) Gas

PROPIEDADES. MEDIDA DE PROPIEDADES

 Propiedades intensivas son cocientes de propiedades extensivas:

Densidad = peso de una unidad de volumen.

Densidad (ρ) =

 La densidad es independiente de la masa, porque un aumento o disminución de ésta supone también aumento o disminución del volumen y su cociente es constante.

 Las propiedades intensivas diferencian sustancias.

 Medida propiedades requiere:

Exactitud = cercanía de su valor promedio al valor verdadero. Precisión = cercanía de un conjunto de medidas repetidas de la misma propiedad.

PROBLEMAS SOBRE PROPIEDADES FÍSICAS

EJEMPLO 1 : Calcular la densidad promedio de un átomo de uranio, si se asume que éste es una esfera uniforme de radio 138 pm y que la masa del átomo de uranio es de 3,95·10 -22^ g. Expresar la densidad en g· cm -^. La densidad del U metálico es 18,95 g· cm-3^. ¿Qué le sugiere su respuesta respecto a la forma en que los átomos están empaquetados dentro del metal?

EJEMPLO 2 : La densidad de un metal se midió por dos métodos. Calcular en cada caso la densidad e indicar que método es más preciso. a) Las dimensiones de un bloque rectangular fueron: 1,10 cm x 0,531 cm x 0,212 cm. Su masa fue 0,213 g. b) La masa de una probeta llena de agua hasta la marca de 19,65 mL fue 39,753 g. Cuando un trozo del metal se sumergió en el agua, el nivel de la misma se elevó hasta 20, mL y la masa de la probeta con el metal fue 41,003 g.

EJEMPLO 3 : Una botella pesa 43,50 g cuando está vacía y 105,50g cuando está llena de agua. Cuando la misma botella se llena con otro líquido, la masa es de 96,75 g. ¿Cuál es la densidad del segundo líquido?

ELEMENTOS Y ÁTOMOS

 La materia está formada por diferentes combinaciones de formas simples llamadas elementos químicos.

 Elemento químico : sustancia compuesta por un único tipo de átomos.

 Átomo : partícula más pequeña que puede existir de la materia.

 Modelo nuclear del átomo: La estructura interna de un átomo está formada por partículas de menor tamaño llamadas subatómicas denominadas electrones, protones y neutrones.

 Partes del átomo:

 Zona central de pequeño tamaño (D = 10-14^ -10-15^ m) que concentra la mayoría de su masa llamada núcleo. Formado por partículas subatómicas llamadas nucleones , que son de dos tipos: protones cuya carga es positiva y neutrones sin carga. Masas de protón y neutrón son muy similares.  Zona que rodea al núcleo de gran tamaño (D = 10-9^ -10-10^ m) y muy pequeña masa llamada envoltura o corteza. Formada por partículas subatómicas llamadas electrones , de carga negativa y masa es mucho menor (≈ 2000 veces) que el protón.

ÁTOMOS. NÚMEROS ATÓMICO Y MÁSICO. ISÓTOPOS

 Cada elemento tiene un número de protones en el núcleo de sus átomos diferente de los otros elementos.

 En átomo neutro: número protones núcleo = número electrones corteza.

Número atómico (Z) = Número de

protones en núcleo átomo= Número de electrones alrededor de núcleo.

Número másico (A) o de nucleones = Número de protones (Z) + Número de neutrones (N).

Isótopos = átomos con números

atómicos idénticos, pero distintos números másicos.

ISÓTOPOS. COMPUESTOS.

 Representación:

 Compuesto químico : sustancia eléctricamente neutra que es una combinación de átomos de dos o más elementos diferentes en una proporción definida.  Los átomos en un compuesto se enlazan de forma específica.  Las propiedades físicas y químicas del compuesto son diferentes de las que tienen los elementos que lo forman.  Ley de la composición constante : un compuesto tiene exactamente la misma composición o la misma relación numérica respecto a los átomos de diferentes elementos que lo componen, cualquiera que sea su origen. EJEMPLO: Agua es un compuesto binario constituido por 2 átomos de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno.

PROBLEMAS ÁTOMOS E ISÓTOPOS.

EJEMPLO 1 : La masa de un átomo de Be es 1,5·10 -26^ kg. ¿Cuántos átomos de Be están presentes en una lámina de Be de masa 0,210 g que se utiliza como visor en un tubo de rayos X?

EJEMPLO 2 : Un minero que separa Au en un arroyo de Alaska recoge 12,3 g. La masa de un átomo de Au es 3,2·10 -25kg. ¿Cuántos átomos de Au recogió el minero?

EJEMPLO 3 : ¿Cuántos protones, neutrones y electrones están presentes en a) un átomo de O 16; b) un átomo de U 236?

EJEMPLO 4 : Indicar el número de protones, neutrones y electrones presentes en un átomo de: a) boro 11; b) 10 B; c) fósforo 31; d) 238 U.

MOLÉCULA E IÓN. COMPUESTOS MOLECULARES.

 Los átomos se unen para formar moléculas o iones: Molécula : grupo separado de átomos unidos en ordenamiento específico. Carga global de molécula es nula. Ión : átomo o molécula con carga positiva o negativa. Si carga es positiva, se denomina catión ; si carga es negativa, se denomina anión. EJEMPLO: Na +^ y Cl -^ son respectivamente un catión y un anión monoatómicos. NH 4 +^ y CO 3 2-^ son respectivamente catión (= amonio) y anión (= carbonato) poliatómicos. Compuestos pueden ser: moleculares que consisten en moléculas o iónicos que consisten en iones. En general, compuestos binarios entre no metales son moleculares, mientras que binarios formados por metal y no metal son iónicos.  Fórmula química de un compuesto: representa su composición en términos de símbolos químicos con subíndices que indican el número de átomos de cada elemento presente en molécula o ión.

 Fórmula molecular aplicada a compuestos moleculares. EJEMPLO: Agua tiene por fórmula molecular H 2 O, pues tiene 2 átomos de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno.

MOLÉCULAS DIATÓMICAS. FÓRMULAS MOLECULAR Y

ESTRUCTURAL

 Elementos que a temperaturas ordinarias son gases existen como moléculas diatómicas. EJEMPLOS: H 2 , O 2 , F 2 , Cl 2 , etc.

 Azufre sólido existe como moléculas S 8 y fósforo como P 4 , mientras Br 2 y I 2 son sólidos.

 Fórmula estructural = fórmula química que indica el modo en que se enlazan los átomos. EJEMPLO: Metanol Fórmula molecular = CH 4 O

Fórmula estructural

 Cada línea representa un enlace químico entre dos átomos y cada letra un átomo. Las fórmulas estructurales son claras pero muy incómodas. Por eso se condensan y se escribe CH 3 OH. Indica el agrupamiento de los átomos y resume la fórmula estructural completa.

IONES Y COMPUESTOS IÓNICOS

Cationes escogidos. Los grupos 3-11 forman amplia variedad de cationes.

Aniones monoatómicos. La carga del ión depende del número de grupo. Sólo los no metales forman aniones monoatómicos habitualmente.

 Regla simple: Patrón de formación de iones de elementos de grupos principales consiste en que hacia izquierda o hacia derecha de tabla periódica, los átomos pierden o ganan electrones hasta que igualan el número de electrones del átomo del gas noble más cercano. EJEMPLOS: Mg situado en grupo 2, pierde 2 electrones y se convierte en Mg2+^ que tiene mismo número de electrones que un átomo de Ne; Se gana dos electrones y se convierte en Se2-^ que tiene el mismo número de electrones que el Kr.

IONES Y COMPUESTOS IÓNICOS

 Patrón para aniones : Elemento de lado derecho de tabla forma un anión con carga negativa igual a la distancia de su grupo al del gas noble. Para calcular la carga se aplica la regla: si el grupo del elemento es N, su carga es N – 18. El número 18 es el de grupos presentes en la tabla periódica.

 Algunos átomos pueden formar cationes o aniones con más de una carga.

Elementos metálicos típicamente forman cationes y elementos no metálicos típicamente forman aniones; la carga de un ión monoatómico está relacionada con el grupo al cual pertenece el elemento en la tabla periódica.

 Compuestos iónicos : sólidos ordenados que forman cristales. Su fórmula muestra relación entre número de aniones y de cationes presentes en cristales para conseguir neutralidad eléctrica.

 Casos:

 Iones diatómicos formados por unión de 2 átomos:

PROBLEMAS IONES Y COMPUESTOS IÓNICOS

EJEMPLO 1 : Escribir la fórmula del compuesto iónico binario formado por a) calcio y cloro; b) aluminio y oxígeno.

EJEMPLO 2 : Escribir la fórmula del compuesto iónico binario formado por a) litio y nitrógeno; b) estroncio y bromo.

EJEMPLO 3 : Escribir la fórmula de un compuesto formado por la combinación de a) Al y Te; b) Mg y O; c) Na y S; d) Rb y I.

EJEMPLO 4 : Escribir la fórmula de un compuesto formado por la combinación de a) Na y P; b) Al y Cl; c) Sr y F; d) Li y Se.

EJEMPLO 5 : ¿Qué iones probablemente formarán a) azufre y b) potasio?

EJEMPLO 6 : ¿Qué iones probablemente formarán a) iodo y b) aluminio?

Nomenclatura y formulación de

compuestos