Química: es la ciencia que

¿Qué es la QUÍMICA?

Química: es la ciencia

que

estudia

las

propiedades,

el

comportamiento y las

transformaciones que

puede experimentar la

materia.

Un inmenso número de experimentos han demostrado que la enorme variedad de materia en nuestro mundo se debe a la combinación de apenas algo más de 100 sustancias básicas o elementales, llamadas ELEMENTOS.

Cada elemento se compone de una sólo clase de ÁTOMOS.

¿Para qué estudiar química?

Sustancia Fórmula Principales usos

Ácido sulfúrico H₂SO₄ Fertilizantes, plantas químicas Nitrógeno N₂ Fertilizantes

Oxígeno O₂ Acero, soldaduras Óxido de calcio CaO Papel, cemento, acero Amoníaco NH₃ Fertilizantes

Ácido fosfórico H₃PO₄ Fertilizantes

Cloro Cl₂ Blanqueadores, plásticos, purificación de agua Hidróxido de sodio NaOH Producción de aluminio, jabón

N₂O₄(g)  2NO₂(g) incoloro pardo

Niveles en que estudiaremos la química:

Simbólico

MATERIA

ÁTOMOS

Protones

Neutrones

Electrones

NÚCLEO:

Extremadamente pequeño.

Residen protones y neutrones.

Casi todo el volumen de un átomo es el espacio en el que residen los electrones

Los electrones son atraídos hacia los protones del núcleo debido a la fuerza que existe entre partículas con carga eléctrica opuesta.

El núcleo concentra el 99,97 % de la masa en

10-39 _cm3_.

D



10

_D

núcleo

Los átomos son extremadamente pequeños: Diámetro átomo ≈ 1 x 10-10 _{m y 5 x 10}-10 _m

Diámetro del núcleo ≈ 10-14 _-10-15 _m

Carga de un electrón = e = -1,60 x 10

_C

Carga de un protón = + 1,60 x 10

_C

Neutrón = no tiene carga

1,60 x 10

_{C se denomina carga electrónica. Por comodidad}

las cargas se expresan como múltiplos de este número.

Partícula

Carga

Electrón

-1

Protón

+1

Las masas de los átomos son extremadamente pequeñas.

La masa del átomo más pesado que se conoce es del orden de 4 x 10 -22 _g

Debido a que es dificultoso expresar continuamente masas tan pequeñas, se prefiere usar una unidad llamada unidad de masa atómica (uma).

1 uma = 1,66 x 10

_g

Masa de un electrón = 5,486 x 10-4 _uma

Masa de un protón = 1,0073 uma Masa de un neutrón = 1,0087 uma

m

≈ m

≈ 1 uma

Partícula Carga Masa (uma)

Protón +1 ≈ 1

Neutrón 0 ≈ 1

Electrón -1 ≈ 5,5 x 10 -4

NÚMERO ATÓMICO (Z):

número de protones que tiene un átomo.

Debido a que un átomo neutro no posee carga eléctrica neta, el número de protones es igual al número de electrones.

Z = n

= n

NÚMERO MÁSICO (A):

número de protones + número de neutrones.

Z = n

+ n

Z define el elemento ya que todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones en el núcleo.

A define la masa del elemento.

X

Problema 1

: ¿Cuántos protones, electrones y neutrones contiene el

siguiente átomo de sodio?

Na

ISÓTOPOS.

Son átomos de un elemento dado que difieren en el número de neutrones, y por lo tanto en su masa.

H

1

1

H

2

1

H

Problema 2

: Completá la siguiente tabla para los isótopos del

carbono.

C

C

C

C

Número de electrones

¿Cuál es la masa de un átomo?

1 uma = 1,66 x 10

_g

Actualmente, la uma se define asignando exactamente una masa de 12

uma al isótopo 12_C:

Masa atómica promedio:

Abundancias relativas de los isótopos del carbono natural:

Isotopo

Abundancia

relativa %

Masa (uma)

12

_C

_98,93

₁₂

13

_C

_1,07

_13,00335

_C

_Trazas

_14,00324

0,9893x12uma + 0,107x13,00335 uma = 12,01 uma

Número atómico

Símbolo atómico

La tabla periódica.

Metales

Aspecto brillante

Maleables y dúctiles

Buenos conductores del calor y

la electricidad

Forman óxidos iónicos

Forman cationes en agua

No metales

Sin brillo

Duros y quebradizos

Malos conductores del calor

y la electricidad

Forman óxidos covalentes

Forman oxoaniones en agua

Alcalinos

Alcalinos térreos

Halógenos

Gases nobles

Elementos representativos

Elementos de transición

MOLÉCULAS

Átomo: es la muestra representativa más pequeña de un elemento. Sin embargo, en la naturaleza, sólo los gases nobles se encuentran normalmente como átomos aislados.

He

Ne

Ar

Kr

Xe

La mayor parte de la materia está constituida por moléculas e iones que se forman a partir de los átomos.

Los átomos se unen entre sí para formar moléculas.

MOLÉCULA: Menor porción de sustancia que puede existir libre, conservando todos las propiedades de esa sustancia.

Muchos elementos se encuentran en la naturaleza en forma molecular, es decir formados por dos o más átomos iguales unidos entre sí:

H

F

Cl

Br

I

N O

H₂ N₂

También existen moléculas formadas por átomos de distintos elementos (COMPUESTOS).

Ejemplo: agua

agua oxigenada (peróxido de hidrógeno)

Fórmulas moleculares: indican el número y tipo de átomo que forma la molécula.

Ejemplo: H₂O H₂O₂

Fórmulas empíricas: sólo indican el número relativo de átomos de cada tipo en una molécula.

Ejemplo: H₂O HO

Fórmulas estructulares: muestran cuales átomos están unidos a otros dentro de la molécula.

Formas de representar y visualizar una molécula:

O

H

H

O

O

H

H

IONES

En los procesos químicos comunes, el núcleo de un átomo no cambia. Sin embargo, un átomo puede ganar o perder electrones para formar una partícula cargada denominada ION.

ION

CATIÓN: partícula con carga positiva.

ANIÓN: partícula con carga negativa.

El átomo pierde electrones.

11 p+

11 e-

Átomo de Na

11 p+

10 e-

Ion Na+

Pierde 1 e-

18 e-

17 p+

17 e-

Átomo de Cl

Gana 1 e-

17 p+

Ion Cl-

Además de los iones sencillos como Na+ _{y Cl}-_{, existen iones poliatómicos}

como NO₃- _{(ion nitrato) y SO}

42- (ion sulfato). Estos iones consisten en átomos

Por pérdida o ganancia de electrones, los átomos adquieren el mismo número de electrones que los gases nobles más próximos.

+1

+2

+3 -3

-2

-1

Problema 4

: Utilizando la tabla periódica indicá el número de

electrones que posee un átomo de argón.

NÚMERO DE OXIDACIÓN: carga asignada a un átomo que forma parte de un compuesto.

11 p+

11 e-

Átomo de Na

11 p+

10 e-

Ion Na+

Pierde 1 e-

18 e-

17 p+

17 e-

Átomo de Cl

Gana 1 e-

17 p+

Ion Cl-

e-