RESUMEN
QUÍMICA MENCIÓN 2009
C
URSO: Q
UÍMICAM
ENCIÓNLA QUÍMICA Y SU HISTORIA
1. La química es el estudio de la materia y los cambios que ella experimenta. Materia es todo aquello que tiene masa, y los cambios que experimenta pueden ser físicos y químicos.
2. Con raíces en la filosofía natural y la alquimia, la química se convirtió finalmente en la ciencia del siglo XVII cuando los químicos comenzaron apoyarse en la experimentación.
3. Mucho más antigua que la ciencia es la tecnología, que consiste en todos los procesos que utilizamos para modificar la Naturaleza.
4. El método científico es una secuencia lógica de razonamiento. Las observaciones pueden conducir a explicaciones (hipótesis), las cuales si soportan pruebas experimentales se pueden transformar en teorías. Una teoría permite predecir nuevos hechos científicos.
5. Siempre que la materia experimenta un cambio físico o químico, hay también un cambio de energía asociado. En todo proceso se desprende o se absorbe energía.
6. La caloría se utiliza para medir la energía calórica (energía en tránsito que pasa de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura). La temperatura mide de algún modo la agitación molecular de las partículas.
7. Una forma de clasificar la materia es de acuerdo a su estado físico: sólido, líquido y gaseoso. El calor puede convertir un sólido en un líquido o un líquido en un gas.
8. Otra manera de clasificar la materia es de acuerdo a su pureza: sustancias puras y mezclas. Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos.
9. Se conocen un poco más de un centenar de elementos, los cuales se representan por medio de símbolos químicos. Los compuestos contienen dos o más elementos combinados químicamente.
10. Los elementos se pueden encontrar en forma atómica (Fe, Cu, Na, etc) o en forma molecular (O2, S8, Cl2, O3, etc).
El ÁTOMO
1. El átomo es la partícula más pequeña de un elemento. Aunque el concepto de átomo fue propuesto por Leucipo y Demócrito en la antigua Grecia, no fue sino hasta1808 que John Dalton propuso la teoría atómica.
2. La teoría atómica afirma que:
Toda materia se compone de partículas pequeñísimas llamadas átomos.
Todos los átomos del mismo elemento son iguales.
Se forman compuestos cuando se combinan átomos de distintos elementos en ciertas proporciones.
Durante las reacciones químicas los átomos sólo se reorganizan, no se destruyen ni se descomponen.
3. Así como los átomos son las partículas unitarias más pequeñas de los elementos, las moléculas son las partículas unitarias más pequeñas de casi todos los compuestos. La molécula es un grupo de átomos unidos químicamente entre sí.
4. El hecho de que la materia es de naturaleza eléctrica fue establecido durante el siglo XVIII por Davy, Faraday y otros, cuando consiguieron separar compuestos en los elementos que los forman por medio de las electrólisis.
5. Los experimentos con tubos de rayos catódicos mostraron que la materia tiene partículas negativamente cargadas, a las cuales se le dio el nombre de electrones. Al desviar los rayos catódicos con un imán Thomson consiguió determinar la relación carga/masa del electrón. Más tarde el experimento de la gota de aceite de Millikan permitió medir la carga del electrón, con lo cual se pudo calcular su masa.
6. El experimento de Goldstein con tubos de descarga en gas con cátodos perforados mostraron que la materia también contiene partículas con carga positiva, pero los distintos gases producían partículas positivas de masa diferente. Las partículas de masa menor se formaban cuando el gas del tubo era hidrógeno. A esas partículas positivas de tamaño mínimo se les llamó más tarde protones.
7. Otros avances químicos importante del fines del siglo XIX fueron el descubrimiento de los rayos X por Roentgen y el descubrimiento de la radiactividad por Becquerel.
8. El experimento de la lámina de oro de Rutherford indicó que el átomo tenía un núcleo diminuto y muy denso con carga positiva. Aparentemente todos los protones están en el núcleo y los electrones ocupan la parte del espacio de los átomos. No fue hasta 1932 que Chadwick descubrió el neutrón, una partícula nuclear de igual masa a la del protón pero carente de carga eléctrica.
9. El número de protones determina la cantidad de carga positiva presente en el núcleo y a esto se le conoce como el número atómico del elemento, valor que identifica e individualiza a un elemento. Cuando dos átomos presentan igual número atómico pero difieren en su número másico se les llama isótopos. Los isótopos de un elemento difieren sólo en el número de neutrones.
10. El estudio de las líneas espectrales del hidrógeno llevó a Niels Bohr a proponer un átomo con capas concéntricas de electrones en torno a un núcleo cargado positivamente. Cada capa representa un nivel energético de los electrones. Cuando más alejado del núcleo esté un nivel, mayor es la energía de los electrones y también la capacidad del nivel para alojar electrones. Los cuatro primeros niveles de energía tienen capacidad para alojar 2, 8, 18 y 32 electrones respectivamente.
11. Aunque el sencillo modelo de Bohr es muy útil, nuestra imagen moderna del átomo es mucho más complicada. Los electrones actúan como ondas y también como partículas, y se les puede estudiar aplicando los métodos matemáticos de la mecánica cuántica. Los niveles energéticos de Bohr se dividen adicionalmente en sub-niveles que difieren ligeramente en cuanto a energía en virtud de las distintas formas de sus orbitales electrónicos
12. Un orbital es una nube electrónica capaz de alojar un par de electrones. Por ejemplo, los orbitales s son esféricos, los orbitales p parecen dos globos y los orbitales d parecen tréboles de cuatro hojas.
13. El primer nivel energético sólo contiene un orbital s, el segundo nivel presenta un orbital s y tres orbitales p, el tercer nivel tiene un orbital s , tres orbitales p y cinco orbitales d, el cuarto nivel presenta un orbital s, tres orbitales p, cinco orbitales d y siete orbitales f.
14. La tabla periódica se compone de filas horizontales llamadas períodos y columnas verticales llamadas grupos o familias. El número del período nos indica cuantos niveles de energía hay en el átomo, el número del grupo nos indica cuántos electrones de valencia presenta el átomo.
15. El primer grupo de la tabla periódica (I-A) comprende a los metales alcalinos, que son los más activos de los metales. El segundo grupo (II-A) es el de los metales alcalinotérreos. El último grupo está constituido por los gases nobles, elementos electrónicamente estables. El penúltimo grupo (VII-A) es el de los halógenos, que son no-metales con gran reactividad. Los diez grupos cortos que están en el centro de la tabla periódica corresponden a los elementos de transición, que son los que tienen su electrón diferencial (el más energético) en un orbital d.
QUÍMICA NUCLEAR
1. El núcleo atómico es pequeñísimo y contiene todos los protones y neutrones, por lo tanto, concentra casi la totalidad de la masa del átomo.
2. Una notación nuclear consiste en el número atómico como subíndice y el número de masa (o número de nucleones) como supraíndice, ambos colocados antes del símbolo del elemento. 3. En la desintegración radiactiva puede haber emisión alfa, emisión beta o radiación gamma. 4. La vida media o período de semidesintegración de un isótopo radiactivo es el tiempo necesario
para que se desintegre la mitad de la muestra.
5. La transmutación artificial se consigue por medio del bombardeo nuclear de núcleos atómicos estables con protones, neutrones, partículas alfa y otras partículas sub-atómicas.
6. Las partículas alfa (núcleos de helio) son relativamente lentas y de bajo poder de penetración. Las partículas beta (electrones) son mucho más rápidas y penetrantes. Los rayos gamma se propagan con la rapidez de la luz y tienen un gran poder de penetración.
7. Los científicos emplean a menudo isótopos radiactivos como “rastreadores”. Un átomo radiactivo presente en una molécula sirve como una marca que se puede seguir por medio de un detector de la radiación.
8. En medicina se utilizan radioisótopos con fines de diagnóstico y también con propósitos terapéuticos. En los procedimientos de diagnóstico los radioisótopos se utilizan como rastreadores. En la terapia por radiación se utiliza radiación para matar células cancerosas. 9. Las vidas medias de los radioisótopos permiten medir la antigüedad de ciertos objetos. Se
pueden estimar la edad de las rocas que contienen uranio determinando la proporción entre el uranio y el plomo. El fechado por carbono-14 permite estimar antigüedad de fósiles orgánicos que contienen carbono.
10. En tanto que en reacciones de fisión nuclear se rompen núcleos atómicos grandes en otros más pequeños, en las reacciones de fusión nuclear se unen núcleos pequeños para formar otros más grandes. La fusión nuclear produce aún más energía que la fisión nuclear y es la base del funcionamiento de la bomba de hidrógeno. Esta reacción es también la fuente de la energía del Sol.
LA TABLA PERIÓDICA
1. Todo átomo tiende a estabilizarse electrónicamente, para los cual puede perder, ganar o compartir electrones.
2. La tendencia de los metales es estabilizarse perdiendo electrones y los NO metales presentan una doble posibilidad, ganar y perder electrones, dependiendo con quien se unen.
3. Por lo tanto, los metales sólo presentan estados de oxidación positivos y los no metales pueden presentar estados de oxidación negativos y también en muchos casos positivo.
4. El tamaño de un átomo o ion (radio) es directamente proporcional al número de niveles. 5. En el sistema periódico el radio atómico aumenta hacia abajo en los grupos y hacia la
izquierda en los períodos.
6. Potencial de ionización (PI) es la energía que se debe entregar a un átomo gaseoso para sacar su electrón más débilmente retenido. Los gases nobles son los de mayor PI y los metales los de menor PI.
7. El potencial de ionización en el sistema periódico aumenta hacia arriba en un grupo y hacia le derecha en un período (contrario al radio).
8. La electroafinidad (EA) es la energía liberada por un átomo gaseoso al captar un electrón. Los gases nobles no presentan EA los metales tienen EA casi nulas y los no-metales altas EA. 9. La electroafinidad aumenta hacia arriba en los grupos y hacia la derecha en los períodos. 10. La electronegatividad (EN) mide la tendencia de un átomo a atraer electrones compartidos
hacia sí. Los gases nobles no presentan EN, los metales tienen una baja EN y los no metales alta EN.
11. La electronegatividad en el sistema periódico aumenta hacia arriba en los grupos y hacia la derecha en los períodos.
12. Electropositividad sería la tendencia de un átomo a ceder electrones, los metales son los más electropositivos (ya que son los menos electronegativos).
Tabla resumen de Propiedades Periódicas
ENLACE QUÍMICO
1. Los elementos menos reactivos son los gases nobles o inertes. Todos ellos, excepto el helio, tienen un octeto de electrones el la capa más externa, esta configuración electrónica le confiere una gran estabilidad.
2. La estructura de Lewis para los átomos indica el símbolo del elemento rodeado de tantos puntos como electrones de valencia tenga.
3. Cuando un metal muy activo reacciona con un no metal muy activo, el metal cede electrones y el NO metal los acepta. Los átomos metálicos se convierten en cationes y los átomos no metálicos se transforman en aniones, los cationes y los aniones se mantienen unidos en virtud de la existencia de un enlace iónico.
4. El enlace iónico se caracteriza por una transferencia de electrones entre los átomos que lo forman. Entre ellos hay una gran diferencia de electronegatividad.
5. Cuando dos átomos similares reaccionan, se combinan compartiendo electrones. Un par de electrones compartidos se conoce como enlace covalente.
6. Dos átomos similares, aunque diferentes se combinan compartiendo electrones, pero uno de ellos atrae más fuertemente los electrones que el otro, por lo que los electrones se comparten en una forma no equitativa. La atracción que un átomo ejerce sobre un par de electrones compartidos se llama electronegatividad, y un par de electrones compartidos de manera desigual es un enlace covalente polar. Un par de electrones compartido equitativamente entre dos átomos idénticos es un enlace covalente apolar.
7. Cuando dos átomos comparten dos pares de electrones, el enlace covalente es doble, tres pares de electrones compartidos origina un enlace covalente triple.
8. Existen excepciones a la regla del octeto. En ciertas moléculas hay octetos incompletos de electrones y en otras hay octetos expandidos. Algunas moléculas tienen electrones no apareados lo cual las convierte en radicales libres.
9. Según la disposición espacial de la molécula, estereoquímica, se puede deducir su polaridad. Generalmente una molécula simétrica es apolar y una molécula asimétrica es polar.
10. Las moléculas no polares pequeñas se mantienen unidas sólo en virtud de fuerzas de dispersión, lo cual hace que tengan puntos de fusión y puntos de ebullición bajos. Las moléculas polares se mantienen unidas merced a fuerzas entre dipolos además de las fuerzas de dispersión.
11. Las moléculas que contienen enlaces H – O, H – N ó H – F manifiestan fuerzas de atracción especiales llamadas puentes de hidrógeno.
12. Entre las múltiples interacciones que se pueden establecer entre dos moléculas o especies químicas, se encuentran los enlaces (covalentes o iónicos), los puentes de hidrógeno y las fuerzas de van der Waals.
13. La intensidades de estas interacciones son:
Enlace > puentes de hidrógeno > fuerzas de van der Waals
14. La valencia es la cantidad de electrones que un átomo ocupa para enlazar. 15. El estado de oxidación (EDO) es la carga del átomo dentro de la molécula. Cuadro Resumen de Hibridación y Geometría Molecular
QUÍMICA ORGÁNICA
1. La química orgánica es el estudio de los compuestos de carbono, esto es, de los hidrocarburos y sus derivados. Más del 95% de todos los compuestos conocidos contienen carbono.
2. Los hidrocarburos contienen sólo carbono e hidrógeno. Este grupo de compuestos comprende los alcanos (CnH2n+2), los alquenos (CnH2n), los alquinos (CnH2n-2), los cicloalcanos (CnH2n) y los
hidrocarburos aromáticos.
3. En una cadena hidrocarbonada: un carbono será primario cuando se encuentre unido sólo a un carbono. Unidos a 2 o 3 carbonos directamente será secundario y terciario.
4. Los nombres de los alcanos, que contienen sólo enlaces simples, terminan en –ano. Estos compuestos pueden tener estructuras de cadena normal, de cadena ramificada o cíclica.
5. Los alquenos presentan al menos un enlace doble y sus nombres terminan en –eno. Los alquinos presentan al menos un enlace triple y sus nombres terminan en –ino. Ambos son hidrocarburos insaturados.
6. Las cadenas cíclicas aromáticas suelen contener al benceno. En caso contrario se les llama
alicíclicas.
7. Los isómeros son moléculas que tienen la misma fórmula molecular pero diferente estructura. Debido a que existe muchos tipos de isomería en la química orgánica, en general se utilizan más las fórmulas estructurales que las fórmulas moleculares.
8. Entre los hidrocarburos aromáticos se encuentran el benceno, el tolueno, el xileno y sus derivados: El benceno es de fórmula C6H6 y es un anillo hexagonal con resonancia.
9. Los hidrocarburos forman muchos tipos de derivados, los cuales presentan comportamientos de acuerdo al grupo funcional que poseen.
10. Los derivados halogenados son del tipo R-X, donde X representa un halógeno. La mayoría o son refrigerantes o anestésicos locales. Pertenecen a este grupo el cloroformo (CHCl3), los CFC
(CloroFluorCarbonos).
11. Los alcoholes se representan por R-OH y su nomenclatura les da la terminación –ol. En cambio si el grupo –OH está unido a un anillo bencénico se denominan fenoles y sus características son diferentes a los alcoholes normales, ya que se comportan como sustancias ácidas. El grupo –OH unido a un anillo bencénico se denomina – hidroxi.
12. Un éter presenta el grupo funcional R-O-R’, es decir, tiene un oxígeno entre dos grupos alquilos.
13. Tanto los aldehídos, R-CHO, como las cetonas, R-CO-R’, contienen el grupo carbonilo (C=O). En los aldehídos el grupo está ubicado en un extremo de la molécula y en las cetonas el grupo se sitúa en el interior de la molécula. Los aldehídos se forman por oxidación parcial de
un alcohol primario y las cetonas por oxidación de un alcohol secundario.
14. Los ácidos carboxílicos, R-COOH, presentan el grupo carboxilo, esto es, un grupo –OH unido a un grupo carbonilo. Los ácidos carboxílicos se obtienen por oxidación de un alcohol primario.
15. Un éster, R-COOR’ se considera un derivado de ácido, y se obtiene por la reacción de un ácido carboxílico con un alcohol (reacción de esterificación). La reacción contraria se denomina hidrólisis y rompe al éster para recuperar el ácido y el alcohol correspondiente. La mayoría de los ésteres son fragantes.
16. Una amina es un derivado orgánico del amoníaco, NH3, puede ser primaria, R-NH2,
secundaria, R-NH-R’ o terciaria si el nitrógeno que unido a tres radicales.
17. Una amida contiene un grupo carbonilo cuyo átomo de carbono está unido a un átomo de nitrógeno, R-CONH2. Puede ser sustituido: R-CONH-R’ (enlace tipo peptídico).
18. Los aminoácidos presentan dos grupos funcionales, ácido (-COOH) y amino (–NH2) son las
unidades con las que se construyen las proteínas. 19. Compuestos orgánicos:
RH
Hidrocarburos
ArH
Hidrocarburos aromáticos
R-OH
Alcoholes
Ar-OH
Fenoles
R-CHO
Aldehídos
R-CO-R’
Cetonas
R-X
Derivados halogenados
R-COOH
Ácido carboxílicos
R-COO-R’
Ésteres
R-O-R’
Éteres
R-NH
2Aminas
R-CONH
2Amidas
R-NO
2Nitrocompuestos
20. Parejas de isómeros comunes:
ALCOHOL - ÉTER (Cn H2n+2 O)
CETONA - ALDEHÍDO (Cn H2n O)
ÁCIDO CARBOXÍLICO - ÉSTER (Cn H2n O2)
CICLOALCANOS - ALCENOS (CnH2n)
ESTEQUIOMETRÍA
1. La materia existe en tres estados: sólido, líquido y gaseoso, y se describe en términos de sus propiedades físicas y químicas. Las propiedades químicas indican la capacidad de una sustancia para cambiar a otra distinta. Las propiedades físicas son características de la sustancia, siempre y cuando no se produzca un cambio químico.
2. El cambio físico es transitorio y no altera la estructura de la materia. El cambio químico es permanente y en él se altera la estructura de la materia formando nuevas sustancias.
3. Una mezcla tiene composición variable. La mezcla homogénea (soluciones) se separa por evaporación, destilación, extracción. Las mezclas heterogéneas se separan por métodos mecánicos como la decantación, la filtración y la centrifugación.
4. Las sustancias puras siempre tienen la misma composición, es decir, presentan una proporción definida (Proust). La ley de las proporciones definidas dice que un compuesto dado contiene las mismas proporciones en masa, de los elementos que la constituyen.
5. Hay dos tipos de sustancias puras: los elementos, que no pueden descomponerse químicamente en sustancias más sencillas, y compuestos, que pueden descomponerse químicamente en elementos (..lisis). Los compuestos químicos se representan mediante fórmulas.
6. De los alrededor de 108 elementos distintos que se conocen, tan sólo 9 constituyen el 98% de la masa total de la corteza terrestre, los océanos y la atmósfera. En el cuerpo humano los elementos que más abundan son oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno.
7. Los elementos pueden presentarse como átomos (símbolos: Fe, Al, C, Ni) y como moléculas (O2, O3, S8, N2).
8. El mol es una unidad de medición de cantidad de materia, su valor es 6,02·1023, cifra que se
conoce como número de Avogadro. Un mol de cualquier sustancia contiene 6,02·1023
unidades.
9. Un mol de cualquier elemento tiene una masa igual a la masa atómica de dicho elemento expresada en gramos. La masa molar de cualquier compuesto es la masa (en gramos) de un mol del mismo y es la suma de las masas de los átomos que lo forman.
10. Una ecuación química hay que igualarla, balancearla o equilibrarla para que cumpla la ley de Lavoisier o ley de conservación de la materia.
11. La ecuación balanceada indica el número de moléculas de reactivos y productos. También se puede interpretar en términos de moles de reactivos y productos.
12. El estudio de las relaciones entre los reactivos y productos de una ecuación química se denomina estequiometría.
13. Con frecuencia los reactivos no se mezclan en cantidades estequiométricas, por lo cual no se “agotan” de manera simultánea. En ese caso hay que usar el reactivo limitante para calcular las cantidades de productos que se forman.
14. La ley de Avogadro (válida para sustancias gaseosas) establece que: En condiciones normales de temperatura y presión (1 atm y 0 ºC), un mol de cualquier gas presenta un volumen de 22,4 litros.
SOLUCIONES
1. Una solución es una mezcla homogénea. La solubilidad de un soluto en un disolvente dado depende de las interacciones entre el disolvente y las partículas de soluto.
2. El agua disuelve muchos compuestos, iónicos y con moléculas polares, porque se forman fuerzas de interacción entre sus molécula y/o iones.
3. Los disolventes NO polares tienden a disolver a los solutos NO polares. “Lo semejante disuelve a lo semejante”.
4. La solubilidad de un soluto sólido en un disolvente líquido generalmente aumenta al aumentar la temperatura.
5. Si una solución contiene menos soluto de la que es capaz de disolver en ciertas condiciones (temperatura y cantidad de disolvente) se dice que está insaturada. Si tiene el máximo que puede disolver la solución está saturada.
6. Una solución es sobresaturada cuando contiene más soluto del que puede disolver normalmente en esas condiciones. Es muy instable y generalmente se saturan a mayor temperatura.
7. La solubilidad de un gas en un líquido disminuye con el aumento de la temperatura. 8. Un aumento de presión, aumenta la solubilidad de un gas en un líquido.
9. El porcentaje masa-masa (%p/p) indica los gramos de soluto que están el 100 gramos de solución.
10. El porcentaje masa-volumen (%p/v) indica los gramos de soluto que se encuentran en 100 mL de solución.
11. La densidad de una solución corresponde a d= m/v y aunque no mide concentración, es proporcional a ella.
12. Relación entre el porcentaje masa/ volumen y el porcentaje masa/masa: % p/v = d ·% p/p 13. % p/v ·10 = gramos/litro
14.
Molaridad (M) o concentración molar indica los moles de soluto que están contenidos en un litro (1000 ml) de solución.15. M = (%p/v · 10) / masa molar del soluto
Ejercita
A. Los moles de soluto que hay en 200 ml de solución 2 M es... (0,4moles)
B. Los gramos de soluto que hay en 400 ml de solución de NaOH (PM=40) de concentración 2 molar es... (32 gramos)
C. Si a una solución se le agrega más solvente se diluye, es decir, disminuye su concentración. D. Si a una solución se le duplica su volumen, entonces su concentración disminuye a la mitad. E. Al mezclar dos soluciones (suponemos los volumen aditivos) una es 200 ml de concentración
2M y la otra es 300 ml de concentración 4 M del mismo soluto y solvente. Entonces la solución resultante tendrá una concentración de ... (3,2 M).
PROPIEDADES COLIGATIVAS
16. Las propiedades coligativas de las soluciones son aquellas que dependen de la cantidad de partículas presentes en la solución y no del tipo de partícula.
17. Las propiedades coligativas, es decir, las que dependen de la cantidad de partículas presentes son: presión de vapor (Pv), Punto de ebullición (PE) , punto de congelación (PC) y presión
osmótica (π).
18. Al agregar un soluto no volátil y no disociable al agua, se disminuye la Pv, se aumenta el PE y
se disminuye el PC.
19. El aumento del punto de ebullición se conoce como ascenso ebulloscópico. 20. La disminución del punto de congelación se conoce como descenso crioscópico.
ÁCIDO-BASE
1. Los ácidos son donadores de protones, tienen sabor agrio, enrojecen al tornasol azul, reaccionan con los metales activos para formar hidrógeno y con las bases para formar sal y agua (neutralización).
2. Las bases son receptores de protones, tienen sabor amargo, dejan azul al tornasol rojo, se sienten resbalosas y reaccionan con los ácidos para formar sal y agua (neutralización).
3. Cuando un ácido se disuelve en agua, las moléculas de ésta toman iones H+ o protones de las
moléculas del ácido para formar el ion hidronio, H3O+.
4. Cuando una base se disuelve en agua, se forman iones hidroxilos, OH
-5. Los óxidos no metálicos (anhídridos) reaccionan con el agua para formar ácidos. 6. Los óxidos metálicos (óxidos básicos) reaccionan con el agua para formar bases.
7. Cuando un ácido fuerte o base fuerte se disuelve en agua, se disocia totalmente en forma de iones.
8. Un ácido débil o base débil reacciona sólo en pequeña proporción con el agua para producir iones.
9. Todo ácido base o sal conduce la corriente eléctrica al dejar más o menos iones en libertad de movimiento
10. Los ácidos sulfúrico, clorhídrico y nítrico son fuertes. El ácido acético y casi todos los demás ácidos son débiles.
11. Según la teoría de Lewis son ácidos todas las especies electrófilas (carentes de electrones), como por ejemplo: BF3, Cu+2, Hg+2, Al+3, etc.
12. Según la teoría de Lewis son bases todas las especies nucleófilas (donadoras de electrones), como por ejemplo: NH3, H2O, SO2, etc.
13. Los hidróxidos del grupo IA son bases fuertes, al igual que casi todos los hidróxidos del grupo IIA. El amoníaco es una base débil.
14. Cuando un ácido reacciona con una base los productos son agua y una sal y el proceso se conoce como neutralización.
15. La ecuación para una neutralización es: Vácido · Cácido = Vbase · Cbase
16. La escala de pH es una escala para medir y expresar la acidez. Un pH de 7 corresponde a una solución neutra, los valores de pH menores de 7 son soluciones progresivamente más ácidas y los valores mayores de 7 son de soluciones cada vez más básicas.
17. Si:
H+ OH- solución ácida
H+ = OH- solución neutra
TRANSFERENCIA DE CALOR EN LAS REACCIONES
1. Una reacción química puede ser exotérmica (que desprende energía) o endotérmica (que requiere energía).
2. La entalpía (H) es el contenido calórico de una sustancia a presión constante. En una reacción exotérmica la entalpía de los reactantes es mayor que la entalpía de los productos, es decir, una reacción exotérmica presenta una variación de entalpía (∆H) negativo, que significa que libera calor (∆H<0).
3. En una reacción endotérmica la entalpía de los reactantes es menor que la entalpía de los productos, es decir, una reacción endotérmica presenta una variación de entalpía (∆H) positiva, que significa que absorbe calor (∆H>0).
Reacciones endo y exotérmicas
4. En una reacción exotérmica el calor se ubica entre los productos: A +B → C + D + calor En una reacción endotérmica el calor se ubica entre los reactantes: A + B + calor → C + D 5. Una reacción exotérmica puede ser inducida, es decir, se le debe administrar una energía para
que comience. Esta energía se denomina energía de activación (Ea).
6. La formación de un enlace generalmente libera energía (los átomos se estabilizan), en cambio el rompimiento de un enlace generalmente se absorbe energía.
7. La ley de Hess o aditividad calórica nos dice que en una reacción química sólo interesa el punto de partida (reactantes) y el de llegada (productos), y es independiente del camino recorrido o etapas realizadas.
8. La primera ley de la termodinámica se ocupa de la conservación de la energía, ésta no se crea ni se destruye.
9. La segunda ley de la termodinámica dice que los procesos naturales tienden hacia una mayor entropía (desorden). La energía tiende a dispersarse y se vuelve menos aprovechable.
10. La variable entropía (S) se define como una medida del grado de dispersión de la energía (desorden molecular). La entropía del Universo aumenta en el curso de todo proceso natural.
11. El cambio de entropía en un sistema aislado se relaciona con la espontaneidad de los procesos. Si el ∆S >0 : el proceso puede ocurrir; si ∆S <0 : el proceso es en extremo improbable y si ∆S= 0 : el proceso es reversible, puede ocurrir en ambas direcciones.
12. La tercera ley de la termodinámica: “A la temperatura de cero grado kelvin, la entropía de un cristal perfecto de una sustancia es cero”.
13. La entropía es directamente proporcional al cambio de entalpía, (∆H), e inversamente proporcional a la temperatura absoluta: ∆S = ∆H / T
14. ∆G (energía libre de Gibbs) se utiliza como criterio de espontaneidad de las reacciones químicas.
15. ∆G = ∆H -T∆S
Criterios de Espontaneidad para las reacciones Valor de ENTALPÍA (∆H) Valor de ENTROPÍA (∆S) Valor de ENERGÍA LIBRE (∆G) Ocurrencia de reacción
Negativo Positivo siempre negativo ocurre (espontáneo) Positivo Negativo siempre positivo no ocurre (no espontáneo)
negativo a alta Tº ocurre Positivo Positivo
positivo a baja Tº no ocurre negativo a baja Tº ocurre Negativo Negativo
positivo a alta Tº no ocurre
CINÉTICA QUÍMICA
1. La cinética química estudia la velocidad de las reacciones químicas y los factores que la modifican.
2. La teoría de las colisiones dice que cualquier factor que aumente el número de choques efectivos entre los reactantes, hace que la reacción sea más rápida y cualquier factor que disminuya el número de colisiones entre los reactantes, hace que la reacción sea más lenta. 3. Los factores que pueden afectar la velocidad de reacción son: temperatura, concentración de
los reactantes, catalizadores, grado de división de los reactantes, y presión (en sistemas gaseosos).
• A mayor temperatura → mayor n° de choques → mayor velocidad de reacción • A mayor [reactantes] → mayor n° de choques → mayor velocidad de reacción
• Catalizador específico → disminuye energía de activación → mayor velocidad de reacción • A mayor grado de división de reactantes sólidos → mayor velocidad de reacción
• A mayor presión (sólo en reactantes gaseosos) → mayor velocidad de reacción
4. Los catalizadores son sustancias químicas que al disminuir la energía de activación (formando un complejo activado más estable), aumentan la velocidad de reacción, son de acción específica, actúan en pequeñas cantidades, no alteran los productos de la reacción y no se consumen.
6. Si al aumentar la concentración de un determinado reactante, no se modifica la velocidad de la reacción, se dice que es de orden cero con respecto a ese reactante (es decir independiente).
V = k [A]0
7. Si al aumentar la concentración de un determinado reactante,[A], al doble, la velocidad de reacción también aumenta al doble, se dice que la reacción es de primer orden con respecto a ese reactante.
V = k [A]
8. Si al aumentar la concentración de un determinado reactante al doble, la velocidad de reacción se cuadruplica, se dice que la reacción es de segundo orden con respecto a ese reactante.
V = k [A]2
9. Si una reacción ocurre en etapas, la etapa que controla la velocidad de la reacción, es la más lenta.
EQUILIBRIO QUÍMICO
1. Se logra el equilibrio químico en una reacción química, cuando la velocidad de la reacción directa se iguala con la velocidad de la reacción inversa.
2. Al establecerse el equilibrio químico, todas las concentraciones permanecen constantes.
3. Un equilibrio químico se puede alterar modificando la temperatura, la presión y la concentración.
4. La presencia de un catalizador no afecta al equilibrio químico.
5. El principio de Le Chatelier nos dice que al efectuar una acción perturbadora sobre un equilibrio químico, éste se desplaza de tal forma que tiende a contrarrestar dicha acción. 6. El valor de la constante de equilibrio tiene que ver con la tendencia termodinámica de una
reacción a ocurrir (factibilidad).
7. Para un equilibrio homogéneo genérico representado por: a A + b B ⇄ c C + d D la expresión de la constante de equilibrio (Kc) está dada por:
c d a bC
D
Kc =
A
B
8. La única variable termodinámica que modifica el valor de la constante de equilibrio (Kc) es la
ÓXIDO-REDUCCIÓN
1. Un elemento se oxida cuando pierde electrones, cuando gana átomos de oxígeno o pierde átomos de hidrógeno.
2. Un elemento al oxidarse, aumenta su estado de oxidación, es decir, pierde electrones y se comporta como un agente reductor.
3. Un elemento se reduce cuando gana electrones, cuando pierde átomos de oxígeno o gana átomos de hidrógeno.
4. Un elemento al reducirse, disminuye su estado de oxidación, es decir, gana electrones y se comporta como un agente oxidante.
5. Siempre que se lleva a cabo una oxidación, debe ocurrir simultáneamente una reducción de magnitud equivalente.
6. En una celda electroquímica la oxidación se lleva a cabo en el ánodo y la reducción en el cátodo.
7. Una celda electroquímica genera una corriente eléctrica al hacer que la oxidación y la reducción se lleven a cabo en dos lugares distintos, de tal manera que los electrones deban fluir por un alambre para trasladarse de uno al otro.
8. La reducción del dióxido de carbono en la fotosíntesis es el proceso de reducción más importante de la Tierra. Sin el no podríamos existir.
9. Electrólisis es la ruptura de compuestos por medio de la electricidad.
10. Un electrolito es un compuesto que conduce la corriente eléctrica cuando está fundido o disuelto en agua.
11. Los electrodos son barras conductoras que se insertan en un compuesto fundido o en una solución para trasportar la corriente eléctrica.
12. En la electrólisis, el ánodo es el electrodo que tiene carga positiva y el cátodo es el que está cargado negativamente.
13. Un átomo o conjunto de átomos con carga eléctrica se denomina ion. Un anión es un ion con carga negativa; los aniones se desplazan hacia el ánodo. Un catión es un ion con carga positiva; los cationes se desplazan hacia el cátodo.
AGUA
1. El agua cubre las tres cuartas partes de la superficie terrestre, pero sólo cerca del 1 % de esa agua está disponible como agua dulce.
2. El agua es más densa que la mayor parte de los demás líquidos.
3. El agua tiene una capacidad calórica y un calor de vaporización inusitadamente altos.
4. A diferencia de la mayor parte de los líquidos, el agua se expande cuando se congela (anomalía del agua).
5. En estado líquido y sólido forma innumerables enlaces “puente de hidrógeno”
6. El agua de mar es muy salada porque este líquido es un buen disolvente de compuestos iónicos.
7. El agua que se evapora de los océanos y lagos se condensa para formar nubes y luego regresa a la Tierra en forma de lluvia o nieve. Éste es el ciclo del agua.
8. El agua dulce se puede contaminar fácilmente con varios tipos de sustancias químicas y microorganismos, algunos provenientes de procesos naturales y otros de actividades humanas.
9. El agua dura contiene sales de calcio, magnesio y/o hierro, en concentraciones mayores a 0,6 g/L
10. Arrojar desechos orgánicos en el agua incrementa su demanda bioquímica de oxígeno (DBO). 11. Los contaminantes del agua que son nutrientes para el crecimiento de algas pueden causar la
eutrofización de un lago o de una corriente.
12. La lluvia ácida puede hacer que los lagos y las corrientes se vuelvan tan ácidas que dañen las poblaciones de peces y otros seres vivos acuáticos.
13. Las aguas freáticas que se sacan de pozos proporcionan agua potable para muchas ciudades y la mayor parte de los hogares rurales.
14. El tratamiento de aguas residuales incluye por lo regular la eliminación de lodos, floculación, filtración con arena y grava, aireación y cloración.
15. Los métodos de tratamiento avanzados incluyen filtrado con carbón activado, resinas de intercambio iónico y osmosis inversa.
16. Aunque el fluoruro es venenoso en concentraciones altas, la adición de 1 ppm a los suministros de agua potable ha reducido considerablemente las caries dentales.
POTABILIZACIÓN DEL AGUA
GASES
1. Las variables de los gases son: presión (P), temperatura (T), volumen (V) y cantidad de gas (n).
2. La ley de Boyle–Mariotte nos dice que la presión y el volumen son inversamente proporcional, es decir, que el producto es constante: P V = K.
3. Las leyes de Charles –Gay Luzca relaciona la temperatura con la presión y con el volumen, concluyendo que el volumen y la presión son directamente proporcional a la temperatura absoluta. Es decir:
K
T
V
yK
T
P
.4. La ecuación de estado de los gases nos dice que n, la cantidad de materia o de gas es directamente proporcional al volumen y a la presión, entonces: P V = n R T
5. Si tres de las cuatro variables son iguales para dos gases diferentes, entonces la cuarta variable también lo es:
Si dos gases tienen el mismo volumen, están a la misma temperatura y ejercen la misma presión entonces....contienen igual número de moléculas.
Si dos gases contienen el mismo número de moles, ocupan el mismo volumen a la misma temperatura entonces ejercen la misma presión.
AIRE
1. La atmósfera se compone de capas: la troposfera (la más cercana a la Tierra), la estratosfera (que incluye la capa de ozono), la mesosfera y la exosfera.
2. El aire seco y limpio contiene cerca del 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 1% de argón (en volumen), más cantidades muy pequeñas de otros gases.
3. Aunque el aire es 78% nitrógeno, los animales y la mayor parte de las plantas no pueden usar este nitrógeno si no ha sido “fijado” (combinado con otros elementos).
4. El nitrógeno pasa del aire a las plantas y animales y finalmente regresa al aire por el ciclo del nitrógeno.
5. El oxígeno del aire participa en la oxidación (de materiales vegetales y animales) y finalmente regresa al aire por el ciclo del oxígeno.
6. El oxígeno se convierte en ozono y luego otra vez en oxígeno en la estratosfera.
7. La contaminación natural del aire incluye las tormentas de polvo, los gases nocivos de los pantanos y las cenizas y dióxido de azufre provenientes de las erupciones volcánicas.
8. Los contaminantes primarios del aire generados por la actividad humana son el humo y los gases producidos por la combustión de combustibles y los vapores y las partículas emitidas por las fábricas.
9. La inversión térmica es una condición en la que aire frío y sucio quedan aprisionados cerca del suelo por una capa superior estable de aire caliente.
10. El esmog industrial es una combinación de humo y niebla con dióxido de azufre, ácido sulfúrico y hollín, esto es, la clase de esmog que se produce cuando el aire es frío y húmedo debido a la quema excesiva de carbón.
11. El esmog fotoquímico se produce en días secos y soleados, principalmente a partir de las emisiones del escape de los automóviles, junto con la presencia de óxido de N.
12. El monóxido de carbono (que casi siempre se produce cuando se queman combustibles que contienen carbono) es un gas venenoso que bloquea la hemoglobina de la sangre de modo que no puede llevar oxígeno a las células.
13. Los gases del escape de los automóviles y las emisiones de plantas termoeléctricas que queman combustibles fósiles contienen óxido de nitrógeno. El calor pardo del dióxido de nitrógeno causa la bruma pardusca que a menudo se observa sobre algunas ciudades grandes. 14. El ozono, un alótropo del oxígeno, es un contaminante atmosférico dañino en la troposfera pero en la estratosfera forma una capa protectora que impide que la radiación ultravioleta del Sol llegue hasta la superficie de la Tierra.
15. Los clorofluorocarbonos se han vinculado con el “agujero” de la capa de ozono y ahora están prohibidos en muchos países.
16. La lluvia ácida se debe a los óxidos de azufre (principalmente de las plantas termoeléctricas) y a los óxidos de nitrógeno (principalmente de las plantas termoeléctricas y los automóviles). 17. Debido a los efectos del humo de los cigarrillos en los no fumadores, muchas ciudades y
18. El gas radón, un contaminante de interiores en algunos lugares, es un problema porque es radiactivo.
19. Los gases como el dióxido de carbono y el metano pueden producir un efecto de invernadero intensificando y originar un calentamiento global.
CUADRO RESUMEN DE CONTAMINANTES
Contaminante Símbolo Fuentes Principales Efecto Sobre la Salud Efectos Ambientales Monóxido de carbono CO Vehículos de motor
Interviene el transporte de oxígeno; lo que causa
mareos y la muerte; contribuye a enfermedades
cardiacas
Leve
Hidrocarburos CnHm disolventes industrialesVehículos de motor,
Narcótico en concentraciones altas; algunos compuestos aromáticos son carcinógenos
Precursor de aldehídos, PAN
Óxido de azufre SOx Plantas termoeléctricasfundidoras
Irritantes del aparato res-piratorio; agrava enfermedades
cardiacas y pulmonares
Reduce el rendimiento de los cultivos; precursor de lluvia ácida, partículas
de SO4
2-Óxido de nitrógeno NOx Plantas termoeléctricas,vehículos de motor Irritante del aparato respiratorio
Reduce el rendimiento de los cultivos; precursor
del ozono y la lluvia ácida. Partículas
Industrias, plantas termo-eléctricas, polvo de granjas y sitios de
construcción
Irritante del aparato respi-ratorio, sinergia con SO2;
contiene cancerígenos y me-tales tóxicos absorbidos.
Reduce la visibilidad
Ozono O3
Contaminante secundario producido por la acción
NO2
Irritante del aparato respiratorio; agrava en-fermedades cardiacas y
pulmonares
Reduce el rendimiento de los cultivos; mata árboles (sinergia con
SO2); destruye el
caucho, la pintura, etc. Plomo Pb Vehículo de motor,fundidoras Tóxico para el sistemanervioso y el sistema
productor de sangre
Tóxico para todos los seres vivos
SUELOS
1. La Tierra se divide en tres regiones principales: el núcleo, el manto y la corteza.
2. Se piensa que el núcleo terrestre se compone en gran parte de hierro y el manto contiene principalmente silicatos.
3. La corteza sólida es la litosfera, los océanos, los lagos y ríos integran la hidrosfera y el aire constituye la atmósfera.
4. La litosfera e compone, en gran parte, de rocas y minerales, tales como silicatos, carbonatos, óxidos y sulfuros.
5. La mica y el asbesto son silicatos, y el cuarzo es dióxido de silicio puro. La arena también es principalmente dióxido de silicio.
6. Las rocas son materiales naturales constituidos por minerales. Las rocas de acuerdo a su origen se pueden clasificar en: ígneas o magmáticas, sedimentarias y metamórficas.
7. Una roca ígneas es la que se originó a partir de magma (roca fundida a muy alta temperatura) . Si el magma se ha enfriado y endurecido en la superficie se denomina roca ígnea extrusiva o volcánica. Si el magma cristaliza y se enfría bajo tierra, se denomina roca ígnea intrusiva o plutónica.
8. El enfriamiento rápido que han experimentado las rocas volcánicas justifica su estructura de granos finos con inclusiones generalmente de vidrios y gases. En cambio, las rocas plutónicas al enfriarse a mayor profundidad lo hacen lentamente y por lo tanto son de grano grueso y generalmente formada por cristales más grandes.
9. Las rocas sedimentarias se forman en la superficie terrestre por sedimentación de materiales finos, por lo que generalmente se disponen en capas y suelen contener fósiles.
10. Las rocas metamórficas son aquellas rocas que al llegan a situarse a mucha profundidad, y al estar expuestas a grandes presiones y temperaturas, origina una transformación de las rocas (metamorfosis) confiriéndoles nuevas características (cristales grandes, gran compactación). 11. El suelo es la capa fina de material fértil que cubre la superficie terrestre y la ciencia que lo
estudia se conoce como Edafología.
12. El suelo se forma por la acción de factores activos (clima. organismos, relieve y tiempo) sobre un material pasivo (la roca o roca madre).
13. El suelo presenta varia capas llamadas horizontes y la superposición de estas capas constituyen el perfil del suelo.
14. El horizonte A es la capa superficial muy granular y con gran contenido orgánico, el horizonte B es conocido como subsuelo, contiene óxidos de Fe y Al, materia orgánica y arcilla. El horizonte C es la zona de contacto entre el suelo y la roca que lo forma no tiene estructura edáfica auque si puede estar meteorizado. El horizonte R es la capa más profunda constituida por la roca, es dura y coherente, no se puede cavar.
15. Las propiedades físicas del suelo son: textura (tamaño e partículas), porosidad (huecos), estructura (peds=terrones), densidad aparente (porosidad), color (componentes), permeabilidad (textura, estructura), acidez (tampón).
16. Toda modificación que se origine al suelo y que perjudique su capacidad para sostener vida o capacidad productiva se denomina degradación del suelo. Los tipos de degradaciones pueden alterar la fertilidad.
17. Degradación química: pérdida de nutrientes, acidificación, salinización, sodificación, aumento de la concentración de químicos.
18. Degradación física: pérdida de estructura, aumento de densidad aparente, disminución de la permeabilidad, disminución de la capacidad de retención de agua. La erosión es la pérdida selectiva de materiales del suelo (hídrica o eólica).
19. Degradación biológica: disminución de la materia orgánica incorporada.
20. La contaminación de los suelos es una forma de degradación química que provoca la pérdida parcial o total de la productividad del suelo (metales pesados, emisiones ácidas atmosféricas, riego salino, fitosanitarios).
MINERALES
1. Mineral: conjunto natural formado por elementos químicos, inorgánico, de composición química definida, homogéneos y generalmente sólidos (cristalinos o amorfos). Se pueden encontrar en forma nativas (pura) o en compuestos como: sulfuros, haluros, óxidos, hidróxidos, carbonatos, nitratos, boratos, sulfatos, cromatos, molibdatos, wolframatos, fosfatos, arseniatos, vanadatos, silicatos, etc).
2. Minerales primarios son aquellos que no han experimentado cambios químicos desde su formación y se encuentran generalmente en fracciones de arena y limo. Los minerales secundarios son aquellos que resultan de la descomposición de los minerales primarios o de una recombinación y generalmente se encuentran en las arcillas.
3. Los cristales pueden ser naturales o cultivados, orgánicos o inorgánicos, materialmente homogéneos y sólo presentan estructuras cristalinas (nunca amorfas)
4. Escala de durezas de Mohs Dureza
1 Talco Mg3[(OH)2Si4O10]
2 Yeso CaSO4∙2 H2O
3 Calcita CaCO3
4 Fluorita CaF2
5 Apatita Ca5(PO4)3 (F,Cl,OH)
6 Ortoclasa KAlSi3O8
7 CuarzoSiO2 (α∙SiO2)
8 Topacio Al2[(OH,F)2SiO4]
9 Coridón Al2O3
10 Diamante C (β∙C)
5. Al hablar de los recursos minerales se suelen dividir en dos categorías: los metálicos (cobre, hierro, manganeso, plata, oro, molibdeno, plomo, cinc) y los no metálicos (apatita, arcilla, azufre, baritina, bentonita, boro, caolín, carbonato de calcio, carbonato de litio, cloruro de sodio, cuarzo, diatomita, dolomita, feldespato, lapislázuli, mármol, oxido de hierro, puzolana, nitratos, sulfato de sodio, talco, wollastonita, yeso y yodo.
6. Recursos de minerales metálicos:
• Cobre : Chile primer productor mundial cuenta con el 30% de la reserva mundial. • Oro : El 35% de la producción nacional se obtiene de la refinación de los
concentrados de cobre, el resto de lavaderos y minas.
• Manganeso : Utilizado en metalurgia, sus reservas no sobrepasan los 3 millones de toneladas.
• Hierro : Son minerales de alta ley y se estiman reservas que ascienden a unos 2.000 millones de toneladas métricas.
• Plata : El 75% de la producción proviene de la minería del cobre y el resto de minerales combinados.
• Molibdeno : No aparece en estado puro en la naturaleza, siempre aparece asociado a otros elementos, como por ejemplo los minerales sulfurados.
7. Recursos minerales no metálicos:
Los minerales no metálicos son de gran importancia en el proceso productivo de nuestro país, aunque, a simple vista, no lo parezca.
• Litio : Se obtiene de las salmueras del salar de Atacama como carbonato, hidróxido, cloruro y butil litio.
• Salitre : Por su producción y su historia es el mineral no metálico de mayor significación en nuestro país.
• Yodo : Su producción está asociada a la producción del salitre. 8. Combustibles minerales:
• Petróleo : La producción nacional, según ENAP, abastece casi el 5% del consumo interno. • Carbón : Este tuvo su época de esplendor durante la segunda mitad del siglo XIX.
PETRÓLEO
1. Los combustibles fósiles son combustibles naturales que derivan de materia orgánica que existieron en la antigüedad. Incluyen la hulla, gas natural y petróleo.
2. La hulla es una roca negra, combustible formada principalmente por carbono. Se produce muy lentamente a partir de la turba.
3. El gas natural es principalmente metano (CH4). Es el más limpio de todos los combustibles
fósiles.
4. El petróleo es un líquido negro que consiste en una mezcla compleja de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos. Es un recurso natural NO renovable.
5. La gasolina es una mezcla de hidrocarburos entre C5 y C12 aproximadamente, que se obtiene
del petróleo.
6. En el petróleo las cadenas de hidrocarburos de entre 1 y 4 átomos de carbono son gases, de 5 a 16 son líquidas y de 17 en adelante son sustancias sólidas.
7. El petróleo se destila en forma fraccionada para separar la gasolina de los aceites y lubricantes con mayor punto de ebullición. Recuerda que la destilación fraccionada es un método basado en los diferentes puntos de ebullición que presentan los componentes de la mezcla.
8. Para elevar el índice de octano ( la calidad antidetonante) de la gasolina, las refinerías de petróleo utilizan el cracking (romper moléculas grandes para obtener cadenas más cortas de gasolina), la isomerización ( para aumentar las ramificaciones) , la alquilación ( unión de cadenas cortas o gases, para obtener otras más largas del tipo gasolina).
9. Se añadió tetraetilplomo a la gasolina para mejorar su índice de octano durante más de 80 años (desde fines de la década de 1920 hasta el 2000), pero su uso de ha eliminado.
10. En 1927 se estableció un estándar de desempeño arbitrario, llamado índice de octano.Se le asignó al isooctano (2,2,4-trimetil-pentano) un índice de 100 y a un compuesto de cadena recta, el heptano (n-heptano) el índice 0. Una gasolina con un índice de 95 octanos tiene un comportamiento similar al de una mezcla con 95% de isooctano y 5% de heptano.
11. En los combustibles Diesel la calidad se determina por el índice de carburación (índice de
cetano). El valor 100 es para el cetano (n-C16H34) y el valor 0 para el alfa-metil naftaleno.
INDUSTRIA QUÍMICA EN CHILE
LOS MATERIALES
1. Se clasifican en cinco grupos: metales, cerámicos, polímeros, materiales compuestos y semiconductores, teniendo cada uno de estos grupos estructuras y propiedades distintas. El comportamiento de los materiales queda definido por su estructura a nivel atómico y/o molecular.
2. Elementos Metálicos: Conducen fácilmente la electricidad y el calor (alta conductividad eléctrica y térmica). Generalmente tienen brillo, alta densidad, alto punto de fusión, son maleables (se pueden fabricar láminas) y dúctiles (se pueden fabricar alambres) y presentan alta resistencia al impacto, tensión y compresión.
3. El acero es una aleación de hierro y carbono, que también puede contener otros elementos, en la que el contenido de carbono oscila entre 0.1 a 1.7 %. Cuanto mayor es el porcentaje de carbono mayores serán la resistencia y la dureza del acero, pero también será más frágil y menos dúctil.
4. La materia prima en un material cerámico es la arcilla. Para su obtención se emplea agua, sílice, plomo, estaño y óxidos metálicos como materias primas. Los cerámicos presentan baja conductividad eléctrica.
Características de los materiales cerámicos
Resistencia a las altas temperaturas, por lo que son buenos aislantes del fuego.
Gran resistencia a la corrosión y a la erosión que causan los agentes atmosféricos.
Alta resistencia a casi todos los agentes químicos.
Gran poder de aislamiento térmico y, también, eléctrico.
5. Los materiales compuestos son materiales constituidos por 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente. Son ejemplos: plásticos reforzados, metales reforzados, concreto, fibra de vidrio.
6. Los materiales semiconductores presentan doble comportamiento: como conductor o como aislante dependiendo del campo eléctrico en el que se encuentre. Son materiales muy frágiles, y esenciales en aplicaciones electrónicas y computacionales. Algunos ejemplos son silicio (el más utilizado), germanio, cadmio, fósforo y aluminio.
TABLA RESUMEN
Material Aplicaciones Propiedades
Metal
Cobre
Acero Alambre conductor eléctricoHerramientas, llaves Dúctil, alta conductividad eléctrica.Alta dureza. Cerámico
SiO2-Na2O-CaO Vidrios Aislante térmico, transparente
Polímero Polietileno
Teflón
Empaque de alimentos Recubrimiento de sartenes
Forma películas, es impermeable Antiadherente
Semiconductor Silicio
7. Propiedades mecánicas de los materiales:
Tenacidad: es la resistencia que opone un cuerpo a romperse por un impacto. Elasticidad: un cuerpo elástico se deforma cuando se ejerce una fuerza sobre él,
pero cuando esa fuerza desaparece, el cuerpo recupera su forma original (caucho o el hule).
Plasticidad: es la propiedad de un cuerpo por la que una deformación, producida
por una fuerza aplicada, se hace permanente.
Maleabilidad: es la propiedad que presentan algunos metales y aleaciones que
permite la obtención de delgadas láminas sin que éstas se rompan. El elemento más maleable es el oro.
Ductilidad: es la propiedad que presentan algunos metales y aleaciones cuando,
bajo la acción de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos.
Dureza: es la resistencia de un cuerpo a ser rayado por otro.
POLÍMEROS (NATURALES Y SINTÉTICOS)
1. Los polímeros son moléculas gigantes constituidas por muchas unidades pequeñas llamadas monómeros.
2. Existen muchos polímeros en la naturaleza, entre ellos el almidón y la celulosa, gran cantidad de proteínas y el caucho.
3. El primer polímero sintético fue el material llamado celuloide, que es una celulosa modificada por nitración.
4. El polímero sintético más simple, más económico y de mayor volumen de fabricación es el polietileno.
5. Los polímeros de adición, como el polietileno, el polipropileno, el poliestireno y el cloruro de polivinilo, se hacen a partir de monómeros que presentan dobles enlaces.
6. Los polímeros de condensación se forman por expulsión de pequeñas moléculas de monómeros que contienen al menos dos grupos funcionales por molécula.
7. El nylon, el dacrón y la baquelita son polímeros de condensación. El nylon y el dacrón son polímeros termoplásticos, pero la baquelita es un polímero termorígido.
8. La resina fenol-formaldehído (baquelita) hecha en 1909, fue el primer polímero sintético auténtico.
9. Los polímeros termoplásticos se pueden ablandar por calentamiento y moldear de nuevo, con los polímeros termorígidos no se puede hacer esto.
10. Los materiales como el caucho son elastómeros, esto es, polímeros amorfos con enlaces cruzados que tienen la libertad de enrollarse y alargarse.
11. La mayor parte de los polímeros sintéticos provienen del petróleo, el cual es un recurso natural limitado y no renovable.
Cuadro Resumen de Polímeros Sintéticos
C H2 H2C C H H2C C H H2C C H H2C C H H2C C H H2C C H3 C l C N O C O C H3 H2C C C l2 F2C C F2 C H2C C O O C H3 C H3 C C H H H n C C H H H n C H3 C C H H H n H C C H H H n C l C C H H C l n C l C C F F F n F M o n ó m e r o P o l í m e r o N o m b r e U s o s P o l i e t i l e n o P o l i p r o p i l e n o P o l i e s t i r e n o C l o r u r o d e p o l i v i n i l o ( P V C ) B o l s a s d e p l à s t i c o , j u g u e t e s , a i s l a n t e s e l é c t r i c o s A l f o m b r a s p a r a i n t e r i o r e s y e x t e r i o r e s , b o t e l l a s , m a l e t a s M u e b l e s d e i m i t a c i ó n d e m a d e r a , a i s l a n t e s d e e s p u m a p l á s t i c a , v a s o s , j u g u e t e s , m a t e r i a l e s d e e m p a q u e E n v o l t u r a s d e p l á s t i c o , i m i t a c i ó n d e c u e r o , p l o m e r í a , m a n g u e r a s p a r a j a r d í n , l o s e t a s p a r a p i s o s C l o r u r o d e p o l i v i n i l i d e n o ( s a r á n ) E n v o l t u r a s p a r a a l i m e n t o s , c u b i e r t a s p a r a a s i e n t o s P o l i t e t r a f l u r o e t i l e n o ( t e f l ó n ) R e c u b r i m i e n t o a n t i a d h e r e n t e p a r a u t e n s i l i o s d e c o c i n a , a i s l a n t e s e l é c t r i c o s C C H H H n C N C C H H H n O C O C H3 C C H H C H3 n O C O C H3 P o l i a c r i l o n i t r i l o ( o r i ó n , a c r i l á n , c r e s l á n , d y l e n ) E s t a m b r e s , p e l u c a s , p i n t u r a s A c e t a t o d e p o l i v i n i l o A d h e s i v o s , r e c u b r i m i e n t o s t e x t i l e s , r e s i n a s p a r a g o m a d e m a s c a r , p i n t u r a s P o l i m e t a c r i l a t o d e m e t i l o S u s t i t u t o d e l v i d r i o , b o l a s d e b o l i c h e
12. Los almidones son polímeros de glucosa unidos por enlaces alfa, en cambio la celulosa es un polímero de glucosa unidos por enlaces beta.
13. Las proteínas son polímeros de aminoácidos, 20 aminoácidos naturales forman miles de proteínas diferentes.
14. La estructura primaria de una proteína es su secuencia de aminoácidos, los cuales están unidos por enlaces peptídicos (enlace amida).
15. La estructura secundaria de una proteína es su conformación (de hélice alfa o de lámina plegada), la cual se conserva gracias a los puentes de hidrógeno.
Puedes complementar los contenidos de esta guía visitando nuestra web
http://www.pedrodevaldivia.cl/
16. La estructura terciaria de una proteína es su patrón de doblado, determinado por la formación de puentes salinos, enlaces disulfuro e interacciones hidrofóbicas.
17. Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos.
18. Un nucleótido es un compuesto formado por un ácido fosfórico, una azúcar pentosa y una base nitrogenada (purina o pirimidina).
COBRE CHILENO
1. Cobre, metal dúctil, maleable, buen conductor del calor y de la electricidad, traspasa sus características a sus aleaciones: Sn (bronce), Zn (latón), Al (bronce-aluminio), Cu-Ni-Zn (plata alemana) y Ni-Cu, Mn y Fe en trazas (Plata monel).
2. Los minerales de cobre chileno explotables, se pueden clasificar en dos grupos: minerales oxidados y minerales sulfurados.
3. La metalurgia del cobre se realiza en tres pasos:
•Extracción : desde la extracción, propiamente tal, hasta chancado, trituración o
molienda.
•Concentración : consiste en la elevación de la ley, eliminando las gangas (material sin valor comercial). Este proceso es diferente para los minerales oxidados y sulfurados.
•Refinación : en nuestro país se utilizan dos métodos de refinación, la piro-refinación o
refinación al fuego (RAF) y la electro-refinación o refinación electrolítica. 4. La concentración en minerales sulfurados se realiza
Flotación : se agregan reactivos de forman espumas y arrastran al mineral. Con flotaciones diferenciadas se separa el Cu del Mo. Se obtienen concentrados que se espesan y secan.
Fundición : Se funde en hornos especiales separando la escoria (silicatos y otras impurezas) de la mata (sulfuro de cobre y hierro). En hornos rotatorios se elimina el hierro y el azufre de la mata (con sílice se elimina el hierro e inyectando aire se elimina el azufre como S02, que se utiliza en la fabricación de ácido sulfúrico). Se retira el metal
(cobre blister ± 95%), y se moldean barras para utilizarlas como ánodos en la electro-refinación o para ser refinadas al fuego.
5. La concentración de minerales oxidados utiliza la lixiviación que consiste en agregar ácido sulfúrico durante 45 a 60 días, se obtiene un concentrado de cobre (± 9g/L). Luego se hace una extracción con solventes orgánicos, que una vez eliminados se logra una solución concentrada (± 45g/L). Esta solución se lleva a electro-obtención.
6. De la refinación fuego se obtienen lingotes con 99,9% de pureza. Del proceso de electro-refinación se obtienen cátodos con un 99,99% de pureza.
7. Del proceso de electro-refinación o refinación electrolítica aparece un subproducto comercializado por Codelco, los barros anódicos, ricos en plata y oro.