ENLACE QUIMICO

Es la fuerza que une a los atomos para formar las moléculas, estabilizando las interacciones electrónicas de cada atomo para tratar de alcanzar la confuguracion electrónica del gas noble mas cercano (regla del octeto).

Se denomina también energía de enlace y corresponde a la energía liverada cuando se forma el enlace a la energía necesaria para romper el enlace.

TIPOS Y POLARIDAD DE LOS ENLACES

-Enlace ionico: cesión de electrones de un atomo fuertemente electropisitivo a otro fuertemente electronegatico formando iones positivos, negativos y atracción electroestática.

-Enlace covalente: compartición de parejas de electrones entre atomos de igual o semejante electronegatividad.

-Enlace covalente dativo: uno de los átomos participantes del enlace el que aporta la pareja de electrones del enlace.

ENLACE QUIMICO Y LA MECANICA CUANTICA

La Mecánica Cuántica contempla la combinación matemática de las funciones de ondas de orbitales atómicos para dar orbitales moleculares ( pertenecen a la molécula). La combinación produce dos orbitales moleculares.

Tipos de uniones

-Unión s (sigma): Orbital Molecular enlazante con superposición de orbitales atómicos sobre linea internuclear.
-Unión p (pi): Orbital Molecular Enlazante con superposición de orbitales atómicos fuera de linea internuclear.

TIPOS DE UNIONES DE ENLACES:

GEOMETRIA MOLECULAR

La hibridación de orbitales: La disposición de los átomos en el espacio se determina experimentalmente mediante la técnica de difracción de rayos X. Para hacer concordar la información experimental con aspectos teóricos se ha visto la necesidad de formular un modelo de reordenamiento posicional de los orbitales atómicos. Esta formulación de orden matemático se conoce como hibridación de los orbitales atómicos (mezcla matemática de funciones de onda).

Existen diferentes formas de hibridación y la forma que en definitiva adopte un átomo decidirá la orientación espacial de sus orbitales y por consecuencia la GEOMETRIA MOLECULAR .

PROPIEDADES PERIODICAS DE LOS ELEMENTOS

Cuadro Periódico

PROPIEDADES PERIODICAS

Radio Atomico (R.A): En los períodos, el radio atómico disminuye desde los metales alcalinos (Grupo I-A) hasta el grupo de los Halógenos (Grupo VII-A) y luego aumenta en el grupo de los gases inertes. En los grupos, al aumentar Z, el tamaño de los átomos aumenta gradualmente. Cuanto mayor es el número cuántico principal de una capa, su radio es más grande.

Potencial de Ionización (P.I): energia necesaria para arrancar el electrón periférico a un atomo neutro libre..

Electroafinidad (E.A): energía que libera cuando un atomo libre y neutro capta un electrón.

Electronegatividad (E.N): es una magnitud que engloba tanto al P.I como a la E.A. y, en consecuencia, es proporcional a ambas. De la misma forma que las magnitudes anteriores se comporta en forma inversa al Radio Atómico Mide la tendencia a formar iones negativos o bien la capacidad de atraer electrones.

Electropositividad (E.P): es una magnitud inversa a la E.N y mide la tendencia a formar cationes o bien perder electrones.

TIPOS DE COMPUESTOS FUNDAMENTALES

-OXIDOS METALICOS (Antes Oxido ....):  M ^+m ₂ O ^–2_m
-OXIDO NO METALICO (Antes Anhidrido ...):  NM ^+m ₂ O ^–2_m

-HIDRÓXIDO (Oxido metálico + Agua; con anteposicion hidroxido ...): H⁺¹₂ N⁺ⁿ₂ O^-2_n+1

-HIDRÁCIDOS (Hidrogeno + no metales; Acido ... hidrico.): 2 H⁺¹_n N ^{– n}

-ACIDOS Y BASES: H₂O = H ⁺ + OH ^–

-SALES: Óxacidos + Bases = Sal + Agua.

-HIDRUROS (Iones metálicos con iones hidruros): M⁰ + m /2 H⁰₂ = M^+m H ^-_m

ENVOLTURA ATOMICA

 Estos aspectos, en relación al atomo, permiten fundamentalmente la comprensión del comportamiento químico de las sustancias.


Ondas electromagnéticas y energía


Son campos eléctricos (E) y magnéticos (H) variables, oscilantes y mutuamente perpendiculares que se desplazan por el espacio y se relacionan íntimamente con el concepto de energía.


Magnitudes  y cualidades de las ondas

A = Amplitud de la onda (La mayor oscilación respecto de la posición de equilibrio)

c = velocidad de propagación de la onda ( cm/ seg)

l = longitud de onda ( lambda) desplazamiento del frente de onda en un ciclo (cm)

T = Período ( tiempo de un ciclo ) (seg)

n = frecuencia ( nu ) = 1/T seg ^–1 = ciclos/seg = Hertz

Ecuación fundamental l = c T

Fenómenos Ondulatorios:

-Interferencia: si se encuentran en fase se unen, si están desfasadas se anulan mutuamente.

-Difracción: rodean el obstáculo que enfrentan y continúan su trayectoria.

Ecuación de Max Planck

ENERGÍA DE UN FOTÓN = h * n,  
donde: [h] = Constante de Planck = 6,62 10 ^-27 erg. seg

Energía fotón absorvido = E.f - E.i ; Energia Foton emitido = E.i - E.f

PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISSENBERG

D x D p = l ^. h / l = h > 0 ; x es posicion, p es el momento de un electron.

ECUACION ONDA PARTÍCULA DE SCHRODINGER

Donde: 

h = constante de Planck,
y = Amplitud de la onda,
m = masa dela partícula
x,y,z = coordenadas de posición,
V(x,y,z ) = Energía Potencial,
E = Energía de la partícula.


NUMEROS CUANTICOS:


n= principal, se le asocia a tamaño y energia (nivel)
l = secundario o azimutal, es la forma o tipo.
m = magnetico y se le asocia a la orientacion espacial.
s = spin y es el giro del electron sobre su eje.


Principio de exclusion de PAULI: No puede haber 2 electrones con los 4 números cuánticos iguales


La configuracion electronica se va formando con la regla de las diagonales.
































Principio de HUND: 
En el caso de varios orbitales de igual energía o "degenerados" ( igual n + l , igual n ), por ejemplo una serie de 3 orbitales p, o una serie de 5 orbitales d, o bién una de7 orbitales f. Los electrones entran de a uno en cada uno de ellos, haciéndolo primero, por convención, con spin negativo. Cuando todos los orbitales " degenerados" ya hayan recibido un electrón con spin negativo pueden formarse parejas de spines opuestos.

Electrones de valencia: son los que se encuentran en el ultimo nivel de energia (n).

ESTUDIO DE LOS ATOMOS

Diferentes experimentos demuestran la existencia de dos tipos de electricidad, se les denomina la positiva y la negativa. Si dos cuerpos poseen igual tipo de carga se repelen en tanto que si tienen cargas de distinto signo se atraen.

Faraday: Surge la noción que la corriente eléctrica es un flujo de partículas que se les llamó electrones.

Thompson: demuestra experimentalmente, con el tubo de rayos catódicos la existencia de los electrones.




La razón de las partículas de carga negativa resultantes es

carga/masa = 1,76 . 10 8 (Coulomb / gramo).

Millikan: determina la carga eléctrica del electrón en su clásico experimento de la gota de aceite determinando así la carga del electrón se establece en 1,6 . 10 -19 coulomb y su masa en 9,1.10 –28 gramos.

Rutherford: bombardea una lámina de oro, con rayos a ( partículas "pesadas", cargadas positivamente)



concluye que la lámina de oro concentra toda su masa en un núcleo de carga positiva (protón) de volumen muy pequeño en relación al volumen atómico total. También se comprende la presencia en el nucleo de los neutrones, partículas de igual masa que el protón pero sin carga eléctrica y electrones giran alrededor del nucleo, en una primera aproximación semejante a las órbitas planetarias del sistema solar.

Nomenclatura para sistemas periódicos

NUMERO MÁSICO (A)          CARGA ELÉCTRICA O ESTADO DE OXIDACIÓN

                               SÍMBOLO

NÚMERO ATÓMICO (Z)        ATOMICIDAD

Z= ctdad. de protones
A= protones + neutrones
Carga electrica= protones - electrones.


1 unidad de masa atómica, 1 (u.m.a.), equivale a 1/12 de la masa del átomo de 12C.

1 unidad de masa atómica prácticamente coincide con la masa de un protón o de un neutrón.
1 (u.m.a.) = 1, 67 . 10 - 24 ( g ).

El Peso Atómico relativo: se calcula de la siguiente manera:


A r = A1 * X1 + A2 * X2 + .............


Donde los A i son los Números Másicos o bién la masa en Unidades de Masa Atómica ( u.m.a.) de los distintos Isótopos y los X = % abundancia / 100

Ley de las proporciones Múltiples (Dalton)

               Los pesos de un elemento que se combinan con una cantidad fija de un segundo elemento cuando se forman dos o más compuestos están en relación de números enteros.

Ejemplo:         Peso de hidrógeno combinado con 1 g de nitrógeno en amoníaco           3

                       ________________________________________________  =  _______

                      Peso de hidrógeno combinado con 1 g de nitrógeno en hidrazina             2

 

LOS ELEMENTOS Y LOS COMPUESTOS
                   Con esta visión más profunda de los aspectos estructurales de la materia (modelo atómico) se comprenden  categorias aún mas finas de los sistemas materiales, esta vez en relación a las SustanciasPuras.

El análisis de Sustancias Puras corresponde al denominado Análisis Químico.
Análisis Químico Cualitativo  Este comprende la separación e identificación de los elementos que forman un compuesto. 
 Análisis Químico Cuantitativo  Este comprende la medición de la cantidad de cada uno de los elementos que forman el compuesto. 



Un átomo de un Elemento se representa por su Símbolo

Un átomo de cobre se representa por su Cu
Un átomo de oxígeno se representa por O
 Un átomo de hidrógeno se representa por H

na molécula de una Sustancia Pura se representa por su Fórmula

 Una molécula de Oxido de Cobre (I) se representa por Cu₂O

Un reordenamiento de atomos de la formación del hidróxido de cobre (I) se representa por
                                                          Cu₂O + H₂O = 2 Cu OH

El número de partículas idénticas se indica delante de la fórmula con el Coeficiente Estequiométrico

LEY DE VOLUMENES DE COMBINACIÓN DE GASES ( Gay Lussac)

Los volumenes de gases de Reaccionantes y Productos, medidos en iguales condiciones de Presión y Temperatura, están en relación de números enteros.

 

Las soluciones sólidas las encontramos en sistemas más conocidos como aleaciones ( bronce, aleación de cobre y estaño). La salmuera ( agua con sal común) es líquida y el aire (Oxígeno, Nitrógeno etc..) es gaseosa.
               Los cambios de Estado Físico de las Soluciones también ocurren por variación de la temperatura. Los valores de las temperaturas de transición no son fijos como en las Sustancias Puras, sino que dependen de la proporción en que se encuentren los distintos tipos de moléculas.


ANALISIS DE SISTEMAS HOMOGENEOS

                  Analizar un sistema homogéneo significa separar las diferentes Sustancias Puras o tipo de moléculas que lo conforman.

TECNICAS DE SEPARACIÓN DE SUSTANCIAS PURAS DESDE SISTEMAS HOMOGENEOS
DESTILACIÓN

El Rotavapor permite la destilación  a presión reducida o ligero vacío, de esta forma se logra una disminución de la temperatura de ebullición del solvente. Esta modalidad es conveniente cuando se desea evitar que los solutos de origen biológico se "desnaturalicen " o deterioren por excesivo calentamiento.

EXTRACCIÓN POR SOLVENTE
El soluto es extraído del solvente original por  un solvente extractor, inmiscuible con el primero,  y que disuelve mejor al soluto

CRISTALIZACIÓN
CONCEPTO PREVIO DE SOLUBILIDAD                         La Solubilidad es la mayor cantidad de soluto, que en forma estable, se puede disolver en una determinada cantidad de solvente a una temperatura y presión dadas.   Cuando la solución tiene disuelto la cantidad de soluto que corresponde a la solubilidad se dice que la solución está saturada.


La Solubilidad de los sólidos en líquidos por lo general aumenta cuando aumenta la Temperatura.

              En la cristalización se lleva a la solución a la condición de saturación a una temperatura alta, luego se deja enfriar lentamente y como la solubilidad es menor a menores temperaturas se forman cristales.

Los cristales se forman a partir de pequeños "nucleos de cristalización" ( formados por siembra de pequeños cristales, aristas de vidrio de los vasos o bien espontáneamente). Mientras menor cantidad de nucleos de cristalización se formen, mejores y mayores cristales se obtienen.  Mientras más grande sea el cristal formado , la sustancia es más pura o menos contaminada con impurezas.


CROMATOGRAFÍA
                Las diferentes  Sustancias Puras  de una mezcla se pueden separar por Cromatografía.  Una muestra ( mezcla de moléculas coloreadas azul y rojo en el siguiente gráfico) se siembra en un soporte fijo o estacionario. El flujo de una fase movil arrastra de diferente manera ( separa ) los distintos tipos de moléculas.

 LAS SUSTANCIAS PURAS

EL CAMBIO QUÍMICO Y LAS LEYES FUNDAMENTALES

                   Sabemos que una Sustancia Pura es un sistema formado por un tipo de moléculas características para esa Sustancia, es decir de tamaño, masa y forma bien definidas.  Cuándo las Sustancias Puras reciben energía mayor que la necesaria para que acontezcan los cambios físicos sus moléculas se modifican, variando el tamaño, la masa y la forma, es decir se transforman en moléculas o Sustancia Puras distintas de las iniciales. En estos casos ha ocurrido un Cambio Químico o Reacción Química.

                                                                 Cambio Químico

            Sustancia (s) Pura (s) Inicial (es)            ------> Sustancia (s) Pura (s) Final (es)

                   Molécula (s) Inicial (es)             ------>             Molécula (s) Final (es)

                         Reaccionante (s)                 ------>                            Producto (s)

  

 

Ley de la Conservación de la Materia (Lavoisier)

                    En un cambio químico la masa de los reaccionantes es igual a la masa de los productos.

Ley de las Proporciones Definidas ( Proust)

                    La proporción en que los elementos se combinan para formar compuestos es definida o constante no importando la procedencia del compuesto.

 

Y, si colocamos en un crisol para hacer reaccionar y calentamos:

   1,0 g de plomo y 0,136 g de azufre se formará 1 g. de sulfuro de plomo y sobrarán 0,136 g de Plomo 

   que no logran combinarse.

 

EJEMPLOS DE SISTEMAS HOMOGENEOS

Si observamos las fases líquidas del anterior ejemplo de sistemas homogéneos observamos una diferencia en cuanto al tipo de partículas que forman tales sistemas. De aquí aparece la necesidad de establecer otras categorías de sistemas materiales, esta vez respecto al número de tipos de partículas que forman el sistema.Fase 1