-LA QUIMICA-

Conceptos: 

Química : La química, es la ciencia que se encarga del estudio de la composición, estructura y propiedades de las sustancias materiales, de sus interacciones y de los efectos producidos sobre ellas al añadir o extraer energía en cualquiera de sus formas.

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Ciencia: La ciencia, en general, consiste en varios conjuntos de conocimientos en los que se desarrollan sus teorías en base a sus propios métodos científicos. La ciencia está íntimamente relacionada con el área de la tecnología, ya que los grandes avances de la ciencia, hoy en día, se logran a través del desarrollo de nuevas tecnologías y del desarrollo de las tecnologías existentes.

El método científico y sus aplicaciones

nConceptos:

 Método

La palabra método puede referirse a diversos conceptos. Por ejemplo, a los métodos de clasificación científica.

Esta es la disciplina que permite a los biólogos agrupar y separar en categorías a los diversos organismos y conjuntos.

Método científico

     El método científico, por su parte, es la serie de pasos que sigue una ciencia para obtener saberes válidos (es decir, que pueden verificarse a través de un instrumento fiable). Gracias al respeto por un método científico, un investigador logra apartar su subjetividad y obtiene resultados más cercanos a la objetividad o a lo empírico.

nPasos del método científico

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n1. Observación

nAnálisis sensorial sobre algo -una cosa, un hecho, un fenómeno,…- que despierta curiosidad. Conviene que la observación sea detenida, concisa y numerosa, no en vano es el punto de partida del método y de ella depende en buena medida el éxito del proceso.

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n2. Hipótesis

nEs la explicación que se le da al hecho o fenómeno observado con anterioridad. Puede haber varias hipótesis para una misma cosa o acontecimiento y éstas no han de ser tomadas nunca como verdaderas, sino que serán sometidas a experimentos posteriores para confirmar su veracidad.

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n3. Experimentación

nEsta fase del método científico consiste en probar -experimentar- para verificar la validez de las hipótesis planteadas o descartarlas, parcialmente o en su totalidad.

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n4. Teoría

nSe hacen teorías de aquellas hipótesis con más probabilidad de confirmarse como ciertas.

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n5. Ley

nUna hipótesis se convierte en ley cuando queda demostrada mediante la experimentación.

                    LA QUIMICA EN LA VIDA DIARIA

nLa Química se encuentra en todo lo que nos rodea.

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 En un día normal estamos en contacto con una gran diversidad de sustancias y productos químicos. 

Por ejemplo en nuestra rutina de higiene personal utilizamos shampo, jabón, crema, pasta dental, etc. 

Ingerimos alimentos procesados como yogurt, leche pasteurizada, queso, pan, enlatados, embutidos, etc.

 Los medios de transporte utilizan gasolina, las calles están cubiertas de asfalto, los materiales de construcción que se utilizan, en fin estamos rodeados de química.

nMateria propiedades y cambios

nConceptos:

n Materia : El concepto materia alude a todo aquello que tiene la capacidad de adquirir forma, se puede captar con los sentidos, ocupa espacio y forma parte del universo. La materia, que posee distintas formas, tamaños, peso y sustancias conforma a todos los cuerpos existentes. Esta está compuesta por moléculas, átomos e iones y se la puede encontrar en tres estados: líquido, sólido y gaseoso.

 Propiedades generales de la materia

 Inercia : La inercia en Física designa a la incapacidad de los cuerpos para salir del estado de reposo o de movimiento o variar las condiciones de ese movimiento, en forma independiente de una fuerza exterior.

 Masa : es un concepto que identifica a aquella magnitud de carácter físico que permite indicar la cantidad de materia contenida en un cuerpo.


Peso: puede ser definido como la fuerza con la que el planeta tierra atrae a los cuerpos. Sin embargo, la palabra peso puede ser interpretada de diversas formas, según la disciplina desde la cual sea tratada.

   Volumen :El volumen como magnitud es entendido como el espacio que ocupa un cuerpo. La misma posee tres dimensiones, alto, ancho y largo.

 

nPropiedades particulares de la materia

nDensidad:    El término densidad proviene del campo de la física y la química, en los que específicamente alude a la relación que existe entre la masa de una sustancia (o de un cuerpo) y su volumen. 

Se trata, pues, de una propiedad intrínseca, ya que no depende de la cantidad de sustancia que se considere.

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n Peso especifico:peso específico, que es el vínculo existente entre el peso de una cierta sustancia y el volumen correspondiente. Puede expresarse en newtons sobre metro cúbico (en el Sistema Internacional) o en kilopondios sobre metro cúbico (en el Sistema Técnico).

Punto de ebullición  : el punto de ebullición hace mención a la temperatura en la cual un líquido hierve. Dicha temperatura está vinculada a las propiedades específicas del líquido, y no a su cantidad. Es importante resaltar que, una vez que el líquido entró en ebullición (y está hirviendo), la temperatura no sufre ninguna variación.

Punto de fusión :

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nEl punto de fusión es una propiedad física intensiva de la materia. En el proceso de fusión, la materia sólida comienza a calentarse hasta alcanzar el punto de fusión, momento en el cual se produce su cambio de estado y se transforma en un líquido.

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•  Manifestaciones de la materia

Elemento :Un elemento químico suele ser definido como la sustancia que no puede ser descompuesta en otra más simple mediante una reacción química. El término hace referencia, por otra parte, a la clase de átomos que presenta el mismo número de protones en su núcleo.

Compuesto: un compuesto es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica. 

Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado porhidrógeno y oxígeno en la razón de 2 a 1 (en número de átomos):  

 Mezcla: Una mezcla es una materia constituida por diversas moléculas. Las materias formadas por moléculas que son todas iguales, en cambio, reciben el nombre de sustancia químicamente pura o compuesto químico.

Mezcla homogénea:Son aquellas cuyos componentes no son identificables a simple vista, es decir, se aprecia una sola fase física. 

 mezcla heterogénea:Son aquellas cuyos componentes se pueden distinguir a simple vista, apreciándose más de una fase física. 

nEstados físicos de la materia

 Solido: En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.

Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.
Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas

 Liquido: Los líquidos, al igual que los sólidos, tienen volumen constante. En los líquidos las partículas están unidas por unas fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por esta razón las partículas de un líquido pueden trasladarse con libertad. El número de partículas por unidad de volumen es muy alto, por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones entre ellas.

Gaseoso: Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de éstos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos.
En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy pequeñas. En un gas el número de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño.
Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene.

Cambios físicos:

 Un CAMBIO FÍSICO es una transformación en la que no varía la naturaleza de la materia.

Cambios químicos: 

Un CAMBIO QUÍMICO es una transformación en la que varía la naturaleza de la materia.

nModelos atómicos de:

n Dalton:

     Introduce la idea de la discontinuidad de la materia, es decir, esta es la primera teoría científica que considera que la materia está dividida en átomos (dejando aparte a precursores de la Antigüedad como Demócrito y Leucipo, cuyas afirmaciones no se apoyaban en ningún experimento riguroso).

nThomson:

nIntroduce la idea de que el átomo puede dividirse en las llamadas partículas fundamentales:

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nElectrones, con carga eléctrica negativa

nProtones, con carga eléctrica positiva

nNeutrones, sin carga eléctrica y con una masa mucho mayor que la de electrones y protones.

n Rutherford: En 1911, Rutherford introduce el modelo planetario, que es el más utilizado aún hoy en día. Considera que el átomo se divide en:

nun núcleo central, que contiene los protones y neutrones (y por tanto allí se concentra toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo)

nuna corteza, formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo en órbitas circulares, de forma similar a como los planetas giran alrededor del Sol.

nLos experimentos de Rutherford demostraron que el núcleo es muy pequeño comparado con el tamaño de todo el átomo: el átomo está practicamente hueco.

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n Bohr:

nEl modelo atómico de Rutherford llevaba a unas conclusiones que se contradecían claramente con los datos experimentales. Para evitar esto, Böhr planteó unos postulados que no estaban demostrados en principio, pero que después llevaban a unas conclusiones que sí eran coherentes con los datos experimentales; es decir, la justificación experimental de este modelo es a posteriori.

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n Actual: Fué desarrollado durante la decada de 1920, sobre todo por Schrödinger y Heisenberg.
Es un modelo de gran complejidad matemática, tanta que usándolo sólo se puede resolver con exactitud el átomo de hidrógeno. Para resolver átomos distintos al de hidrógeno se recurre a métodos aproximados.

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Partículas subatómicas

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n Protón: Se trata de una partícula subatómica con carga eléctrica positiva que, junto a los neutrones, forma el núcleo de los átomos. El número atómico del protón determina las propiedades químicas de dicho átomo.

n Neutrón:Un neutrón es una partícula masiva sin carga eléctrica. Se trata de un barión (una partícula subatómica compuesta por tres quarks) formado por dos quarks abajo y un quark arriba. Los neutrones y los protones constituyen los núcleos de los átomos.

n Electrón: Se conoce como electrón a la partícula esencial más liviana que compone un átomo y que presenta la menor carga posible en lo referente a la electricidad negativa. Se trata de un elemento subatómico que se sitúa en torno al núcleo del átomo, formado por neutrones y protones.

n Conceptos básicos

n Numero atómico El número atómico (que se identifica con la letra Z, por el término alemán zahl) indica la cantidad de protones que se encuentra presente en el núcleo de un átomo. Este número, por lo tanto, se encarga de definir la configuración electrónica del átomo y permite el ordenamiento de los diversos elementos químicos en la tabla periódica, que comienza con el hidrógeno (Z=1) y sigue con el helio, el litio, el berilio, el boro, el carbono y el nitrógeno.

n Masa atómica La masa atómica es la masa de un átomo en reposo, la unidad SI en la que se suele expresar es la unidad de masa atómica unificada. La masa atómica puede ser considerada como la masa total de los protones y neutrones en un átomo único en estado de reposo.

La masa atómica, también se ha denominado peso atómico, aunque esta denominación es incorrecta, ya que la masa es propiedad del cuerpo y el peso depende de la gravedad.

Las masas atómicas de los elementos químicos se suelen calcular con la media ponderada de las masas de los distintos isótopos de cada elemento teniendo en cuenta la abundancia relativa de cada uno de ellos, lo que explica la no correspondencia entre la masa atómica en umas, de un elemento, y el número de nucleones que alberga el núcleo de su isótopo más común. 

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nHistoria de la tabla periódica:

n La Tabla Periódica es un importantísimo recurso que utilizan los químicos para poder acceder a todas las características y propiedades físicas y químicas de todos los elementos conocidos.

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nDesde sus inicios hasta la actualidad, la tabla periódica ha estado en constante cambio y evolución. A mediados del siglo XIX ya se conocían 55 elementos sin ninguna relación aparente; Johann Döbereiner (1789 - 1849) fue el primer científico que comenzó a ordenarlos y logró agruparlos en tríadas (3 elementos), en las que el peso atómico del elemento central era casi el promedio de los otros dos.

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nPosteriormente, Alexander Newlands (1838 - 1889) ordenó los elementos conocidos por sus masas atómicas crecientes y observó que después de cada siete elementos el octavo repetía las propiedades químicas del primero, lo que llamó Ley de las Octavas.

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nEn 1781, Dimitri Ivanovich Mendeleiev (1834 - 1907) ordenó los 63 elementos conocidos para ese entonces, por su peso atómico. A dicha clasificación la llamó la tabla Periódica, nombre con el que se conoce hasta la actualidad, en ella demostró que las propiedades de los elementos variaban de manera periódica en función de su número atómico.

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nLa Tabla Periódica en sí misma será una guía indispensable para toda persona que esté relacionada con la Química.

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Elementos químicos :Es una sustancia que por ningún procedimiento, ni físico ni químico, puede separarse o descomponerse en otras sustancias más sencillas. Las sustancias simples se agrupaban en cuatro grupos, sustancias que pueden considerarse como elementos de los cuerpos, sustancias no metálicas oxidables y acidificables, sustancias metálicas oxidables y acidificables y sustancias salidificables térreas.

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n Diferencias entre metales y no metales

nMetales

n Tienen un lustre brillante; diversos colores, pero casi todos son plateados.Los sólidos son maleables y dúctilesBuenos conductores del calor y la electricidadCasi todos los óxidos metálicos son sólidos iónicos básicos.Tienden a formar cationes en solución acuosa.Las capas externas contienen poco electrones habitualmente trss o menos.

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NO Metales

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No tienen lustre; diversos colores.Los sólidos suelen ser quebradizos; algunos duros y otros blandos.Malos conductores del calor y la electricidadLa mayor parte de los óxidos no metálicos son sustancias moleculares que forman soluciones ácidasTienden a formar aniones u oxianiones en solución acuosa.Las capas externas contienen cuatro o más electrones*.

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 Periodo

nSe denomina período a cada fila de la tabla periódica. Los elementos que se ubican en un determinado período se hallan completando un determinado nivel electrónico.

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nEl primer período tiene solo dos elementos: el hidrógeno y el helio por cuanto en el primer nivel solo se completa el orbital s (2 electrones). 

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nEl segundo y tercer período tienen 8 elementos que completan los orbitales 2s y 2p y 3s y 3p (2 + 6 electrones).  El cuarto período tiene 18 elementos porque  están completando los orbitales s, p y d (2 + 6 + 10) y los siguientes 32 porque completan los orbitales s, p, d y f (2 + 6 + 10 + 14).

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n Propiedades periódicas y su variación en la tabla periódicas

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nPrincipales propiedades periódicas

nHay un gran número de propiedades periódicas. Entre las más importantes destacaríamos:

n- Estructura electrónica: distribución de los electrones en los orbitales del átomo

n-Potencial de ionización: energía necesaria para arrancarle un electrón.

n- Electronegatividad: mide la tendencia para atraer electrones.- Afinidad electrónica: energía liberada al captar un electrón.

n- Carácter metálico: define su comportamiento metálico o no metálico.

n- Valencia iónica: número de electrones que necesita ganar o perder para el octete.

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