Introduccion, Apuntes de Química Aplicada

¡Descarga Introduccion y más Apuntes en PDF de Química Aplicada solo en Docsity!

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

INTRODUCCIÓN

TEMA 0

Conceptos básicos de QUíMICA.

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción • QUÍMICA

: estudio de la materia y sus cambios.

-^ MATERIA

: cualquier cosa que ocupa espacio y tiene masa.

-^ Clasificación

de la materia

-^ Sustancia

: composición definida y propiedades características. (Au, H

O, NH 2

, azúcar, O 3

, CO 22

-^ Mezcla

: combinación de sustancias, conservando sus propiedades individuales características. Composición noconstante. (aire, bebida, pintura, cemento).• HOMOGÉNEA: Idéntica composición en toda su extensión.• HETEROGÉNEA: Composición no uniforme en toda su extensión.– Elemento

: sustancia que no se puede separar en sustancias más simples por métodos químicos. (Au, Cu, C, H, O).– Compuesto

: sustancia formada por

átomos

de dos o más

elementos

unidos químicamente

y en^ proporciones definidas

Se puede separar en sus elementos por métodos químicos. (H

O, 2

C^ HO^612

, NaCl, O 6

, SiO 22

).^

HO^2

H+^ O^2

2 electrolisiscombustión

TABLAPERIÓDICA

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción^ •^ ÁTOMOS, MOLÉCULAS E IONES

Toda la materia está formada por átomos, moléculas e iones.^ –^ s. IV AC, Demócrito

: la materia está formada por muchas

partículas pequeñas e indivisibles

=^ ÁTOMOS

-^ 1808, Teoría atómica de Dalton

1. Los^

elementos

están formados por partículas muy pequeñas llamadas

átomos

. (H, O, C, Na, Cl, Si, Cu,...).

Todos los átomos de un

mismo elemento

son^ idénticos

2. Los^

compuestos

están formados por varios átomos de

diferentes elementos, LEY DE LAS PROPORCIONESDEFINIDAS (H

O, Na 2

CO), y según una relación de 23

números enteros o fracciones sencillas, LEY DE LASPROPORCIONES MÚLTIPLES. (CO, CO

, NO, N 2

O, NO 2

3. Una

reacción química

implica la separación, combinación

o reordenamiento de los átomos. LEY DE CONSERVACIÓNDE LA MASA.

Elementos

⇒^ átomos

SUSTANCIA

proporción cte. ≠^ SUSTANCIA ⇒ ≠^ proporción La materia ni secrea ni sedestruye, sólo setransforma.

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción^ –^ ESTRUCTURA DEL ÁTOMO.^ Partículas subatómicas:•^ Protón

: partícula del núcleo atómico con

carga

-^ Neutrón

: partícula del núcleo atómico

sin carga

-^ Electrón

: partícula que rodea al núcleo, con

carga

-^ – (e).

ƒ^ Número atómico

(Z): nº de protones en el núcleo del átomo

de un elemento (= nº de e

-^ ).

ƒ^ Número másico

(A): nº total de protones y neutrones en el

núcleo del átomo de un elemento. ™^ ISÓTOPOS: átomos con el mismo nº atómico (Z) perodiferente nº másico (A). ™^ Notación

de un átomo de un elemento:

A XZ

12 H,^1

3 H, H^1

(^12)

13 C, 6 6

14 C, C 6

(^238)

235 U, 92

U 92

Núcleo carga

Cortezaelectrónicacarga^ –^ Isótopos

de un TABLAPERIÓDICA mismoelemento.

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción^ 18 Grupos o familias 7 P e r i o d o s

Elementos representativosMetales de transiciónLantánidosActínidos

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción

Metales

Semimetaleso metaloides

Gases noblesNo metales

AlcalinosAlcalinotérreos

Halógenos

LantánidosActínidos

Las propiedadesquímicas

de un elemento dependen casiexclusivamentede la distribuciónelectrónica

del nivel^ energético más externo.

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción^ •^ Distribución de los orbitales

• Hay^

1 orbital

s^ en todos los niveles.

• Los orbitales

p^ aparecen a partir del 2º nivel.

Hay

^3.

• Los orbitales

d^ aparecen a partir del 3

er^ nivel.

Hay

^5.

• Los orbitales

f^ aparecen a partir del 4º nivel.

Hay

^7.

-^ Principio de exclusión de Pauli

• En cada

orbital

cabe un

máximo de 2 e

-^ con espines opuestos

.

-^ nº de e -^ por nivel = 2n

2. n = 1

• ⇒ 2 e–n = 2 ⇒ 8 en = 3 ⇒ 18 e

   n = 4^ ⇒ 

-^ 32 e... -^ Regla de la multiplicidad de Hund

: cuando en un mismo

subnivel hay disponibles varios orbitales los e

-^ se colocan de

modo que ocupan el mayor nº de ellos y, además, conespines iguales o paralelos.

⇒^ configuración electrónica de

menor energía de un átomo

Orbitaly disposición de–^ e^ con espines:antiparalelos –^ (e^ apareados) paralelos –^ (e^ desapareados)

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción

Orbitales s

Simetría esféricaEl volumen crece con el nivel de E

La probabilidad

(^2) Ψde encontrar un e

-^ alrededor del núcleo decrece

con la distancia r.

Orbital 1s

Orbital 2s

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción

Orbitales dElementos detransición

Orbitales f

Elementos detransición interna

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción

Orbitales más externos ocupados por e

• (^21 2) s p^ s^ p 2 23 s^ p^ s

24 25 p^ s^ p

2 6 s^ p

(^1 2) s s^

(^1 2) dd 3 dd

4 5 d

(^6 7) dd 8 d^ d

9 10 d

Las^ propiedadesquímicas

de los átomos dependen de su configuraciónelectrónica másexterna.

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción

Principio deAufbau yconfiguracioneselctrónicas delos elementos.

Obtención de las configuracioneselectrónicas

de

los elementossiguiendo el•^ principio deAufbau

-^ principio deexclusión dePauli , •^ regla de Hund

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción

[H] = 1s

[He] = 1s

[Li] = 1s

2 1 2s^. [Be] = 1s

2 2 2s^. [B] = 1s

2 21 2s^ p. [C] = 1s

2 22 2s^ p. [N] = 1s

2 23 2s^ p. [O] = 1s

2 24 2s^ p. [F] = 1s

2 25 2s^ p. [Ne] = 1s

2 26 2s^ p. [Na] = [Ne] 3s

[Mg] = [Ne] 3s

[Al] = [Ne] 3s

21 p^. [Si] = [Ne] 3s

22 p^. [P] = [Ne] 3s

23 p. [S] = [Ne] 3s

24 p. [Cl] = [Ne] 3s

25 p^. [Ar] = [Ne] 3s

26 p^. [K] = [Ar] 4s

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción –^ MOLÉCULAS E IONES

Excepto los

gases nobles

, la mayor parte de la materia está

formada por moléculas o iones, a partir de átomos.–^ Molécula

: conjunto de

al menos dos átomos

del mismo o

de distintos elementos, con

proporción fija

y^ estructura

definida

, y que están

unidos por enlaces químicos

-^ Elementos moleculares

:^ elementos

que existen como

moléculas diatómicas. (H

, N^ , O 22

, F^ , Cl 22

, Br^ , I 22

-^ Compuestos moleculares

: compuestos formados por

moléculas poliatómicas. (CO, HCl, H

O, O 23

, NH^ , CO^3

, S...). 28

-^ Ion : átomo o grupo de átomos que tiene una carga neta +o –.• Catión: ion de carga neta + (típico de

metales

al perder e

• Anión: ion de carga neta – (típico de

no metales

al ganar e

Naº^ →^

+^ Na + e

- Cl+ 2e^2 -^ →^ 2Cl -

Prof. Dr. David García Fresnadillo

UCM Curso 2013/

GRADO en QUÍMICA^ 1º CC. Biológicas

Introducción • MEDIDA DE LA CANTIDAD DE SUSTANCIA

-^ Masa atómica

= masa de un átomo en unidades de masa atómica (u.m.a.). Es función del nº de

+–^ p ,^ e^ y^ n^ del átomo.

12 H,^11

3 H, H (^1

A )

-^ u.m.a.

= 1/12 de la masa de un átomo de

12 C. (Definición IUPAC).^6

-^ Masa atómica promedio

= tiene en cuenta la abundancia natural

de los distintos isótopos naturales del elemento. (Tabla periódica).– Masa molecular

= suma de las masas atómicas promedio en u.m.a. de todos los átomos que forman parte de una molécula.(¡Peso molecular!). (H

O = 18,01528 u.m.a.). 2

-^ Molécula-gramo o MOL

= cantidad de sustancia que contiene

tantas entidades elementales o partículas (átomos, moléculas)como átomos hay exactamente en 12g de

12 C.^6

• Un^ MOL

tiene el

nº de Avogadro

de partículas de la sustancia

considerada =

23 × 10

partículas

-^ Masa molar

= masa en g de 1 mol de unidades (átomos, moléculas) de una sustancia. (1 mol de H

O^ ⇒^ 18,01528 g). 2

1 mol de aguacontiene6,022^ ×

moléculas deH^ O y tiene^2 una masa de18,01528 g