I UNIDAD:
La Química y la Ciencia. La Química es parte de la Ciencia que estudia la obtención, las propiedades y la transformación de las Sustancias Puras y los sistemas que ellas forman.
La Ciencia es el conocimiento obtenido a través del llamado método científico.
El método científico es un modo natural, ordenado, racional y sistemático de obtener el conocimiento.Este modo comienza con la observación de un fenómeno, continúa con la formulación de hipótesis que intentan explicar lo observado, prosigue con los experimentos que permiten confirmar y descartar las hipótesis. Como resultado de las actividades descritas se obtienen conocimientos particulares que se expresan mediante las leyes científicas .
La Ciencia es el conocimiento obtenido a través del llamado método científico.
El método científico es un modo natural, ordenado, racional y sistemático de obtener el conocimiento.Este modo comienza con la observación de un fenómeno, continúa con la formulación de hipótesis que intentan explicar lo observado, prosigue con los experimentos que permiten confirmar y descartar las hipótesis. Como resultado de las actividades descritas se obtienen conocimientos particulares que se expresan mediante las leyes científicas .
La Materia y las Sustancias Puras
Las Sustancias Puras son una manifestación más o menos sofisticada de la materia y la comprensión del concepto se alcanza luego de un estudio breve de los diferentes sistemas materiales. La materia es todo lo qu e tiene masa o pesa y puede ser perceptible o imperceptible por nuestros sentidos.
Los Sistemas Materiales El Estudio de los Sistemas materiales debe relacionarse fundamentalmente con aspectos estructurales y propiedades de la materia.El aspecto estructural fundamental es el carácter discontinuo corpuscular o particulado de la materia que se manifiesta en fenómenos de difusión y cambios de estado físico.
Concepto de Molécula y sustancia Pura
Una molecula es un conjunto de átomos iguales o diferen tes , unidos por enlaces químicos , que constituyen la minima porción de una sustancia.
Una Sustancia Pura es un conjunto de moléculas idénticas, de igual tamaño, masa, y forma.
Los cambios de tipo físico de una sustancia pura nos muestran la necesidad de considerar el aspecto propiedades de los sistemas materiales. Esto es, si bién se trata del mismo tipo de moléculas , las propiedades (color, densidad, viscosidad, temperatura, etc. ) del sólido difieren de las del líquido y éste de las del gas.
¿ Que es una Fase ?
Una fase es una porción de materia que posee idénicas propiedades, tanto fisicas como químicas,en toda se extensión.Una Sustancia Pura puede ser una fase sólida o una fase líquida o una fase gaseosa dependiendo de la temperatura a la que se encuentre. Durante el cambio de estado coexisten dos fases a la temperatura de la transición correspondiente.
A una determinada presión y a una determinada temperatura, una Sustancia Pura puede presentar coexistencia (existencia simultánea) de tres fases como representa el gráfico a continuación.
Sistemas Materiales
Un sistema material es cualquier porción de materia. Podemos entenderlo por extensión como sustancia o material, es decir, toda la materia con las mismas características, o en particular como cuerpo u objeto, es decir, una parte concreta de la materia.
-Sistemas Heterogeneos.
Es aquel sistema que en diferentes puntos del mismo tiene distintas propiedades físicas y quimeras . Presenta solución en su continuidad (superficie de separación).
Muchos sistemas heterogéneos, a simple vista aparentan ser homogéneos y su categoría se decide luego de un examen al microscópio.
Tecnicas de separacion de fases para sistemas heterogenoes-Filtración.
a)-Simple
b)-con succion o de vacio
-Decantación.
-Centrifugación.
-Sulimacón.
-Disolución.
-Tamización.
Sistemas Homogeneos
Es aquel sistema que en todos los puntos de su masa posee iguales propiedades físicas y químicas (mismas propiedades intensivas). No presenta solución en su continuidad ni aun con el ultramicroscopio.
-a) Sustancia Pura: Un solo tipo de moléculas.
-b)Solucion: Dos o más tipos de moleculas.
Tecnicas de separación de sustacias puras desde sistemas homogeneos.
-Destilación.
-Extraccion por solventes.
-Cristalización.
-Cromatografía.
LAS SUSTANCIAS PURAS: El cambio Químico y las leyes fundamentales.
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)
Algunas moléculas se rompen en fragmentos o degradan con relativa facilidadad,Estas últimas sustancias de difícil ruptura o degradación se consideran fundamentales y se les denomina Elementos y con ellas se formarían aquellas más complejas y que se les denomina Compuestos.
Ley de 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 proporcion en que los elementos se combinan para formar compuestos es definida o constante no importando la procedencia del compuesto.
Ley de las proporciones multiples ( John Dalton)
Esta ley afirma que cuando dos elementos se combinan para originar diferentes compuestos, dada una cantidad fija de uno de ellos, las diferentes cantidades del otro se combinan con dicha cantidad fija para dar como producto los compuestos, están en relación de números enteros.
MODELO ATÓMICO
Las leyes fundamentales recién estudiadas demuestran que las moléculas a su vez están formadas por otras partículas aún más pequeñas. Estas nuevas partículas se denominan átomos ydeben poseer las siguientes cualidades:
1.- Los átomos son partículas, que mediante fuerzas denominadas enlace químico , se unen para formar las moléculas.
2.- Cada elemento tiene un átomo característico, es decir , de tamaño y masa determinados. Existen tantos tipos de átomos como de elementos. ( Los Elementos son aquellas Sustancias que mediante Símbolos se presentan en el Sistema Periódico)
3.- Si los átomos se presentan solitarios, o bien unidos del mismo tipo, se trata de moléculas de un Elemento.
Si los átomos se presentan unidos, de distinto tipo, se trata de moléculas de un Compuesto.
4.- Un Cambio Químico es un reordenamiento de átomos.
Los elementos y los compuestos.
Análisis de Sustncias puras
El análisis qímico cualitativo comprende la separación e identficación de los elemento que forman un compuesto mientras que el análsis químico cuantitativo comprende la medicion de la cantidad de cada uno de los elemetos que forman el compuesto.
Nomeclatura química
- Un átomo de un elemento se representa por un símbolo.
- Una molécula de una sustancia pura se representa por su formula.
- Un reordenamientode átomos de un cambio químico se representa por su ecuación.
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.
Hipótesis o pincipio de avogrado
Se debe a AVOGADRO la reconciliación entre los hechos experimentales, ley de Gay-Lussac, y la teoría atómica, al sugerir en 1811 lo que hoy conocemos como hipótesis de Avogadro.
En volúmenes iguales de todos los gases, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, existen igual número de moléculas.
II UNIDAD:
Estudio de los Átomos.
La materia y la electricidad.
Distintos experimentos demuestran la existencia de dos tipos de electricidad.
- Electricidad Positiva
- Electricidad Negativa
Cuerpos con cargas iguales (+,+ o -,-) se repelen, cuerpos con cargas de distinto signo se atraen(+,- o -,+).
- Faraday determino la proporcionalidad entre las sustancias transformadas y la cantidad de electricidad empleada.Surge así la nociòn de que la corriente electrica es un flijo de párticulas a las que se les llamo electrones.
- Thompson demuestra la existencia de electrones , usando el tubo de rayos catódicos.
- Millikan determina la carga eléctrica del electrón en su clásico experimento de la gota de aceite.
(Experimento de Milikan)
Las Particulas intratomicas Fundamentales
- Rutherford, realiza un experimneto en donde bombardea una lamina de oro con rayos a (particulas pesadas cargadas positivamente), y atraves del cual conluye que la lámina de oro es prácticamente vacía, o mejor, el átomo de oro concentra toda su masa en un núcleo de carga positiva de volumen muy pequeño en relación al volumen atómico total.
Comprende la presencia en el núcleo del átomo, de los protones, partículas cargadas positivamente y de masa mayor que la del electrón y que ya habían sido detectadas con el tubo de Thompson. También se comprende la presencia en el nucleo de los neutrones, partículas de igual masa que el protón pero sin carga eléctrica.
El nucleo, por la presencia de los protones, tiene carga positiva y por esta razón atrae los electrones (cargas negativas) que giran a su alrededor en órbitas semejantes, en una primera aproximación a las órbitas planetarias del sistema solar.
Nomenclatura para sistemas atòmicos y sus modificaciones
(NUMERO MÁSICO CARGA) ( ELÉCTRICA O ESTADO DE OXIDACIÓN)
SÍMBOLO
(NÚMERO ATÓMICO) ( ATOMICIDAD)
Donde:
- Número átomico = Número de Protones
- Número Másico = Número de Neutrones + Número de Neutrones
- Carga electrica = Número de Protones - Número de electrones
Otras Definiciones :
- Ión: Átomo o grupo de átomos cargados electricamente.
- Isótopos: Son átomos de igual Z pero distinta A.
- Isóbaros: Son átomos de distinto Z pero de igual A.
Determinación de los pesos átomicos
La existencia de isótopos (átomos de distinta masa) en todos los elementos debe ser tomada en cuenta cuando se trata de determinar las relaciones de los pesos de los átomos. En la actualidad es posible conocer los distintos tipos de isótopos que presenta un elemento en su estado natural y además es posible saber en que proporción o cantidad se encuentran gracias a la tecnología del espectrógrafo de masas.
El espectografo de masases un aparato en que por descargas eléctricas los átomos de un elemento se transforman en iones positivos. Estos iones son conducidos a la forma de un haz lineal hasta una zona en que son desviados mediante dispositivos magnéticos o eléctricos de acuerdo a la masa del ión ( los iones más pesados se desvían menos ). Así los iones en diferentes haces según su masa son detectados y cuantificados. 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
III UNIDAD
La envoltura de los atomos
Ha sido un logro de los científicos la determinación de la disposición de los electrones alrededor del nucleo átomico.Las investigaciones permiten la comprencion del comportamiento quimico de las sustancias.
Las ondas electromagneticas
Las ondas electromágneticas son las ondas producidas por la ascilación o aceleración de una carga eléctrica. Este tipo de oindas tienen componentes electricos y magneticos y se originan como consecuencia de dos efectos.
- Un campo mágnetico variable genera un campo eléctrico.
- Un campo eléctrico variable genera un campo magnético.
Magnitudes y cualidades de las ondas.
A= amplitud de onda
c= velocidad de propagacion de una ondal(lambda)= longitud de onda
T= Periodo
v(nu)=fracuencia
El espectro continuo de las ondas electromagneticas
Fisica Clasica V/S Fisica Moderna.
Segun la fisica clasica la energia era de Naturaleza continua y la energia de una onda electromagnetica era proporcional a la ampliud de la onda.
La fisica moderna por el contrario aclara que la energia es de caracter discontinuo , se representa a traves de pequeños paquetes de energia , los cuales se denomina cuantos cuantas o FOTONES y la energia de una onda electromagnetica es proporcional a su frecuencia.
La energoa de un foton esta dada for la formula h.v
Donde:
h= Constante pe Planck 6,62 10 -27 erg. seg
v= frecuencia.
El atomo de Hidrogeno de BOHR
radio de las orbitas= r
Energia del electron= E
Energia asociada a los cambios de orbita.
E foton absorbido= E final- E inicial.
E foton emitido= E inicial - E final.
La meanica cuantica ondulantoria
Orbital= zona de alta probabilidad de encontrar una particula.
Los numeros cuanticos
n= Numero cuantico principal
se relaciona con la tamaño y energia de los orbitales.
infinitos valores.
l= Numero cuantico secundario
Se asocia al tipo o forma de los orbitales.
¿Cuantos valores? =n
estos son:
m= numero cuantico mágnetico este se relaciona con la orientacion espacial de los orbitales cuantos valores ? 2l+1
s= numero cuantico de spin electronico se asocia al jiro del electron sobre su eje.
Graficos de los orbitales
No puede haber 2 electrones con los cuatro numeros cuanticos iguales. es como decir que un orbital acepta un maximo de dos electrones.
Regla de Ta o de las diagonales.
Los electrones se ubican primero em los orbitales de menor energia.
- son de menor energia los de menor valor n+1
- a igualdad de n+1 se considera de menor energia los de menor n.
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.
PROPIEDADES MAGNETICAS DE LAS SUSTANCIAS
Parece conveniente indicar en este momento que el principio de Hund promueve la situación que existan orbitales con un sólo electrón o electrón desapareado. Esta circunstancia tiene una importante consecuencia en las propiedades magnéticas de los elementos. Aquellas sustancias que poseen orbitales con electrones desapareados ( spin - 1/2) tienen propiedades paramagnéticas, esto es, los campos magnéticos de spín se suman, refuerzan o atraen los campos magnéticos externos, las sustancia son imantables.
De no suceder así, es decir, si todos los orbitales tienen electrones apareados ( spin + 1/2 y - 1/2 ) es una circunstancia que determina el diamagnetismo, la sustancia repele campos magnéticos externos y las sustancias no son imantables.
Electrones de valencia
Son aquellos que se encuentran en los orbitales de mayor numero cuantico principal , más aquellos que estan en orbitales con el numero cuantico principalanterior al mayor a condicion de estar incompletos.
Sistema periodico d elos elementos
IV UNIDAD
Propiedades periodicas de los elementos
La repeticion de las configuraciones electronicas y la formacion de un sistema periodico y grupos , es el fenomeno de caracter periodico màs relevante . Por otra parte, hay otras propiedades atómicas importantes afectadas de caracter periodico.
El radio Atomico
El radio atomico representa la distancia que existe entre el nùcleo y el electron periferico.
- El radio atomico disminuye suavemente al aumentar z en un periodo.
- El radio atomico aumenta bruscamente al aumentar z en grupo o familia.los electrones perifericos se encuentran en un otbital del mismo tipo pero en el nivel siguiente
Los iones son atomos cargados electricamente qu eresultan de ganar o perder electrones. el radio de los iones es diferentes al d elos atomso neutros. los iones negativos( ganan electrones) son de mayor radio , en acambio ,los positivos ( pierden electrones) son de menor radio .
radios atomicos y radios ionicos
Potencial de Ionización.
Es la energia que se necesita para arrancar el electron periferico de un atomo neutro libre.
Mientras mas cercano al nucleo el electron periferico es atraido con mayor fuerza y viceversa. En consecuencia la magnitud de la energia de la ionizacion se comporta en forma invresa a la del radio atomico.
La electroafinidad
Es la energia que se libera cuando un atomo libre y neutro captan u electron.
Mientras más cercano al nucleo, ele elctron periferico es atraido con mayot fuerza y viceversa. En consecuencia la magnitud de la electroafinidad se comporta en forma inversa a la del radio atomico.
La electronegatividad
La Electronegatividad 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.
La electropositividad
La Electropositividad es una magnitud de sentido inverso de la E. N.
Mide la tendencia a formar iones positivos o bien la capacidad de perder, ceder o repeler electrones.
La formacion de los iones
Las propiedades periódicas recién estudiadas y sus variaciones en el ordenamiento del Sistema Periódico apuntan a un hecho de singular importancia para el comportamiento químico de los distintos elementos. Esta es la situación de estabilidad, sinónimo de baja energía, de los sistemas electrónicos de los gases nobles. Estos sistemas tienen sus orbitales comprometidos, completos de electrones. La circunstancia que las moléculas de gases nobles son monoatómicas son la prueba de tal estabilidad, es decir, los átomos de los gases nobles no realizan intercambios electrónicos ni para formar iones ni para unirse con otros átomos pues sus configuraciones electrónicas son estables.
La formacion de las moleculas
La formación de los iones o bién alcanzar ciertos estados de oxidación hay que observarlo como un proceso asociado entre distintos átomos y que conduce a la formación de las moléculas de las diferentes Sustancias Puras. Las fórmulas (atomicidades) de aquellas moléculas puede deducirse teniendo en cuenta el estado de oxidación de los iones estabilizados y fundamentalmente la necesidad que la estructura molecular resultante sea eléctricamente neutra. La atomicidad de un elemento se obtiene tomando en primer término el valor absoluto del estado de oxidación del átomo del otro elemento y viciversa, luego aquellas atomicidades se simplifican, de ser posible, llegándose a las definitivas.
Tipos de compuestos fundamentales
- Oxidos no metalicos ( antes anhidricos)
- Los hidroxidos ( oxidos metalicos + agua )
- Los oxacidos ( Oxido no metalici mas agua )
- Los hidracidos ( Hidrogeno + no metales )
- Los acidos y la Bases
. Los acidos son sustancias de formula general HA que se disocian en el agua liberando el ion hidrogeno.
. La bases son sustancias de fórmula general BOH, que se discocian en agua liberando el ion hidroxilo
-La Sales ( resultado de la reaccion de acidos + bases )
- Los hidruros ( iones metalicos con iones hidruros)
UNIDAD V
El enlace Quimico
El enlace quimico es la fuerza que une a los atomos para formar moleculas. Es un proceso de estabilizacion por interacciones electronicas donde cada atomo trata de aslcanzar la configuración electronica del gas noble más cercano.
La energia de estrabilizacion se donomina también "energía de enlace" y corresponde también a la energía liberada cuando se forma el enlace a la energía necesaria para romper dicho enlace.
El enlace quimico es la fuerza que une a los atomos para formar moleculas. Es un proceso de estabilizacion por interacciones electronicas donde cada atomo trata de aslcanzar la configuración electronica del gas noble más cercano.
La energia de estrabilizacion se donomina también "energía de enlace" y corresponde también a la energía liberada cuando se forma el enlace a la energía necesaria para romper dicho enlace.
Electrones de valencia: Son aquellos que se encuentran en los orbitales de mayor número cuantico principal más aquellos que se encuentran en orbitales con el n´pumero cuántico principal anterior del mayor a condicioón de estar incompletos.
Notacion de Lewiis:
Tipos de enlaces
Los que cumplen la regla de Octeto.
- Enlace Ionico: Cesión d electrones, de parte de un átomo fuertemente electropositivo a otro fuertemenete electronegativo. Formación de Iones positivos y negativos y atracción electrostática entre ellos.
- Enlace Covalente: Compratcición de parejas de electrones entre átomos de parecida o igual electronegatividad Electrones compartidos con con spines opuestos y atracción mágnetica.
El enlace quimico y la mecánica cuantica.
La mecanica cuantica contempla la combinación matematica de las funciones de onda de orbitale s atomicos para dar orbitales moleculares . La combinacion produce dos orbitale smoleculares.
- La suma de funciones atomicas de un orbital molecular enlazante donde se sitúa la pareja de electrones con spines opuestos . Este se puede visualizar como la superposición de los orbitales atómicos. En el grafico siguiente se muestra la energía de éste orbital molecular en función de la distancia internuclear. Existe una estabilización a medida que los átomos se acercan pues predominan las fuerzas de atracción entre los atomos sin embargo si los átomos se acercan demasiado hay una desestabilización producto de fuerzas de repulsión interatómica. La menor energía corresponde a un pozo de energía en que se encuentran los átomos en equilibrio respecto de las atracción y la repulsión interatómicas. Este pozo de energía determina la distancia internuclear llamada también longitud de enlace.
- La diferencia de funciones atómicas genera un orbital molecular antienlazante marcado por fuerzas de repulsión en donde la la mayor estabilidad se alcanza cuando los átomós están separados a gran distancia. En este orbital los electrones se encuentran con spines paralelos. Corrresponde al proceso de ruptura d el enlace.
Tipos de Uniones
Unión s (sigma)
Orbital Molecular enlazante con superposición de orbitales atómicos sobre linea internuclear
Combinación de orbitales atómicos p.
p (pi)
Orbital Molecular Enlazante con superposición de orbitales atómicos fuera de linea internuclear.
GEOMETRÍA MOLECULAR
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
Cuando existen solamente uniones s la hibridación se determina sólo en base del criterio de repulsión de parejas.
Dos parejas de electrones la hibridación es sp , tres parejas de electrones la hibridación es sp2 y cuatro parejas de electrones la hibridación es sp3 .
Unidad VI
Propiedades Fisiquimicas de las sutanacias Los tipos de enlaces, la direccionalidad de éstos, los rasgos eléctricos y otras características moleculares determinan las propiedades fisicoquímicas de las sustancias.
Parece conveniente referirse en éste momento a la fortaleza comparada de los distintos tipos de enlaces interatómicos. La fortaleza del enlace está dada por la energía necesaria para romper el enlace y ésta a su vez es directamente proporcional a la energía de estabilización o energía liberada cuando el enlace se forma.
El enlace covalente es el más fuerte, lo sigue el iónico y finalmente el metálico que es el más débil
MOLECULAS GIGANTES
Son arreglos de átomos, unidos mediante fuerzas de enlace químico (interatómico), en que no está definido el tamaño del sistema. Por lo general son arreglos de gran tamaño y de allí el nombre de la categoría. La proporción de distintos átomos se conoce y se representan estos sistemas por su fórmula empírica. La fórmula verdadera es (F.E.) n , pero n es indeterminada.
COVALENTES TRIDIMENSIONALES
Son arreglos tridimensionales de átomos iguales o diferentes unidos por enlaces covalentes y dispuestos en el espacio siguiendo las reglas de la hibridación. Son las estructuras más rígidas, duras o resistentes que se conocen.
Sus temperaturas de fusión son muy altas ( miles de°C) y en muchos casos se descomponen químicamente por el calor antes de entrar en fusión. Por otra parte la separación de las partículas por acción de moléculas de un solvente es imposible, por lo tanto son completamente insolubles.
COVALENTES BIDIMENSIONALES
Es cuando la red de enlaces covalentes se teje en dos dimensiones. Los mismos conceptos de infusibilidad e insolubilidad que para las mallas trididimensionales pero no así en lo que se refiere a la dureza pues las fuerzas de atracción entre las mallas bidimensionales es débil. Por esa razón estas sustancias son blandas en el sentido del desprendimiento de las mallas.
El ejemplo típico es el Carbono en su forma de grafito en que los C están hibridizados sp2 . Es interesante consignar que en cada orbital pz existen un electrón. Estos electrones se pueden desplazar sobre la malla y en consecuencia el grafito es conductor de la corriente eléctrica.
COVALENTES UNIDIMENSIONALES
Corresponde a las sustancias denominadas polímeros, largas cadenas de unidades conectadas por enlaces covalentes.
Los homopolímeros que repiten unidades iguales (-A-A-A-A-A-A- ; -(A)- n ).
Los copolímeros que repiten unidades distintas ( A-B-A-B-A-B- ; ( -A-B-) n ).
Los polímeros flexibles o plegables forman estructuras sólidas bifásicas (cristalinas – amorfas) que son quebradizas, éstas estructuras se pueden disolver o fundir con relativa facilidad pues cuando alcanzan tales estados la macromoléculas están muy enroscadas, plegadas u ovilladas, en suma desordenadas lo que favorece el proceso de separación de las macromoléculas.
En cambio, las macromoléculas rígidas no tienen favorable el factor entrópico y así son dificiles de fundir y solubilizar. Estos polímeros rígidos, en el sólido son monofásicos y de mucha resistencia ( Kevlar).
IONICAS
En estas moléculas gigantes los átomos están unidos por enlaces iónicos. Es decir son un arreglo de iones positivos y negativos que se disponen alternadamente en el espacio compensando sus cargas . La geometría del arreglo es simple cuando los iones positivos y negativos son monoatómicos y además se encuentran en relación 1:1 como en el caso del Na+Cl -. Cuando los iones son complejos, con grandes diferencias de tamaños o la proporción entre ellos no es simple, los arreglos son complicados y son materia de estudio de la Cristalografía que hace uso de las técnicas de difracción de rayos X para resolver estas situaciones.
METALICAS
Corresponde al caso de los metales. Los átomos metálicos , al ser muy electropositivos se desprenden de sus electrones de valencia pasando a formar iones positivos. Por su parte los electrones que han perdido su pertenencia a un átomo determinado se mueven entre los iones constituyendo una nube de electrones delocalizados. Esta nube de electrones que une a iones positivos es el enlace metálico.
Ya nos hemos referido a la fortaleza del enlace metálico y podemos generalizar diciendo que los puntos de fusión de los metales son medianamente altos. La naturaleza de movilidad del enlace metálico confiere a los metales su blandura, es decir los convierte en dúctiles y maleables.
La movilidad de los electrones se traduce en la capacidad de conducción de la corriente eléctrica y también es responsable de la conductividad térmica.
MOLECULAS CONVENCIONALES
O SUSTANCIAS MOLECULARES
Son aquellos sistemas formados por moléculas que se encuentran claramente definidas, se conoce el número exacto de átomos y de qué elementos está constituída la molécula. Se representan por las llamadas fórmulas moleculares reales.
En su gran mayoría las moléculas de ésta categoría unen sus átomos con enlaces covalentes y al expresar esto pensamos en muchas moléculas simples formadas entre no metales y en la inmensa cantidad de compuestos orgánicos constituídos principalmente por los elementos C, H, O, N, P, S.
En los comentarios generales cabe señalar que estos sistemas no conducen la corriente eléctrica en ningún estado físico y también son malos conductores del calor.
Las fuerzas de Van der Waals son comparativamente las fuerzas intermoleculares de menor intensidad pero pueden existir grandes diferencias de sus magnitudes entre moléculas que las poseen como único factor de atracción.
Estas diferencias pueden ocasionarse por :
a) por significativa diferencia del tamaño de las moléculas.
b) por la presencia de átomos de mucha diferencia en la cantidad de electrones o de muy distinta polarizabilidad electrónica.
c) por la circunstancia de presentar una geometría muy diferente.
fUERZAS INTERMOLECULARES
| TIPO MOLECULAR | FUERZA | MAGNITUD | FENÓMENO | SOLUBILIDAD | PUNTO DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN |
| APOLAR | VAN DER WAALS | DEBIL | POLARIZABILIDAD ELECTRONICA | SOLVENTE APOLAR | MUY BAJOS |
| POLAR | ATRACCIÓN DIPOLO-DIPOLO | MEDIANA | POLARIDAD MOLECULAR PERMANENTE | SOLVENTE POLAR | BAJOS |
| ____ X - H ( X= F, O, N ) | PUENTE HIDROGENO | FUERTE | POLARIDAD PERMANENTE LOCALIZADA | SOLVENTE POLAR | MEDIA |
Unidad VII
Dada cualquier sustancia (elemento químico, compuesto o material) y considerando a la vez un cierto tipo de entidades elementales que la componen, se define como un mol a la cantidad de esa sustancia que contiene tantas entidades elementales del tipo considerado, como atomos hay en 12 gramos de carbono 12. Esta definición no aclara a qué se refiere con cantidad de sustancia y su interpretación es motivo de debates, aunque normalmente se da por hecho que se refiere al número de entidades.
El número de unidades elementales –atomos, moleculas ,iones,electrones ,radicales u otras partículas o grupos específicos de éstas– existentes en un mol de sustancia es, por definición, una constante que no depende del material ni del tipo de partícula considerado. Esta cantidad es llamada numero de Avogadro (N) y equivale a:
N = 6,023 .10 23
El peso atomico
El Peso Atómico de un elemento ( A r ) es la masa de un mol de atomos de tal elemento expresada gramos.
Sus unidades de medida son por consiguiente gramos/ mol de atomos
El mol de Moleculas
Un mol de moleculas de cualquier gas medido en TPE. ocupa un volumen de 22,4 litros
- Sus unidades de medidas seran por consiguiente gramos/ mol de moleculas
El calculo del peso Molecular
Si una Sustancia tiene por Fórmula AaBbCc........
Unidad VIII
Un mol de moleculas de cualquier gas medido en TPE. ocupa un volumen de 22,4 litros
El Peso Molecular ( M r ) de una sustancia es la masa deun mol de moleculas de tal sustancia expresada en gramos..
- Sus unidades de medidas seran por consiguiente gramos/ mol de moleculas
El calculo del peso Molecular
Si una Sustancia tiene por Fórmula AaBbCc........
A nivel submicroscópico su molécula está formada por a átomos de A, b átomos de B y c átomos de C etc...
y a nivel macroscópico el mol de moléculas está formada por a moles de átomos de A, b moles de átomos de B y c moles de átomos átomos de C etc... y de allí que el Peso Molecular se calcule con la siguiente fórmula.
Mr AaBbCc........ = a * Ar A + b * Ar B + c * Ar C +........
¿Cuánto vale el Peso molecular del Cloroformo CHCl3?
Mr CHCl3 = 1 *12 + 1 * 1 + 3 * 35,5 = 119,5 g/mol
También podemos generalizar importantes conceptos acerca de un doble significado, a nivel submicroscópico y a nivel macroscópico, de la notación química de Símbolos, Fórmulas y Ecuaciones.
Presentaremos este doble significado valiéndonos de representaciones gráficas para las entidades submicroscópicas y las representaciones gráficas ampliadas para los conceptos (de moles) usados a nivel macroscópico.
NOTACIOON QUIMICA
nivel.......----.........-----.......... nivel
submicroscopico....----.....macroscopico
1 atomo ----SIMBOLO --------1 mol de atomos
FORMULA
1 molecula .......------.........1 mol de moleculas
ECUACION
1 reordenamiento ....--....1 mol de reordenamiento
ALGUNAS FORMULAS ...
-moles de moleculas:
-numero de moleculas:
-numero de atomos del elemento:
-numero de moles de atomos:
-numero de atomos del elemento:
-masa del elemento:
-porcentaje del elemento:
-volumen de un gas:
-densidad:
-densidad gas:
PROPIEDADES INTENSIVAS: Propiedades del sistema cuyo valor no dependen del tamaño del mismo, es decir, son independientes de la masa del sistema
PROPIEDADES EXTENSIVAS: Propiedades del sistema cuyo valor si deoende del tamaño del mismo, es decir, son dependientes de la masa del sistema
LA ECUACION DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES
PV= nRT... Donde (R = 0.082lt. atm. /mol ºk)= constante
Esta ecuacion fue determinada por la ayuda de la ley de Charles y la de Boyle
Donde Boyle relaciona El volumen molar v/s presion y Charles el volumen molar v/s la temperatura.
DETERMINACION DE LA FORMULA EMPIRICA Y MOLECULAR
los datos de composicion de un compuesto entregado por el analisis quimico a la forma de composicion porcentual de los elementos, es por lo general, el punto de partida. y esas magnitudes son de tipo intensivas. Sin embargo para poder calcular el numero de moles de atomos, que es esencialmente de tipo extensivo, es preciso trabajar con un sistema de tamaño definido y adecuado a los datos y calculos. Esto es, nos damos una base de calculo (B.C.) por lo general 100 g. de la sustancia y asi trabajamos con masa determinadas de los diferentes elementos
Ejemplo: dada la composicion en % que se indica y
formula empirica
FORMULA MOLECULAR
La formula molecular indica la cantidad exacta de atomos de cada elemento en la molecula. Esa cantidad exacta de atomos debe mantenerla proporcion observada en la formula empirica, por lo tanto, la formula molecular debe ser (CH2)m donde m es un numero entero por determinar.
NOTA IMPORTANTE
cuando se calcula la relacion o proporcion en que se encuentran los moles de atomos no siempre resulta ser de numeros enteros , en ese caso la relacion debe ser llevada a numeros enteros por amplificacion o con decimales muy proximos a enteros, por aproximacion.
Unidad VIII
SOLUCIONES
Las soluciones son sistemas homogeneos.Por lo tanto son de una sola fase
Las soluciones estan formadas por dos sustancias que son el soluto y el solvente(donde el soluto es el de menor proporcion el el solvente es el de mayor proporcion )
Solubilidad: Es la maxima cantidad de soluto disuelto en un solvente determinado,a una cierta temperatura y temperatura
SISTEMA DE SOLUBILIDAD INFINITA
El soluto y el solvente se mezclan se mezclan en proporciones variables, algunas veces sin limitaciones: Ej.: Los liquidos de igual polaridad o apolaridad se mezclan entre si sin limitaciones.
SISTEMAS SATURADOS
Cunado existe un equilibrio en la solucion, es decir, el soluto ya no se puede disolver mas en el solente, es ahi cuando se le llama solucion saturada, a temperatura y presion determinadas o establecidas
Esto no ocurre cuando a la solucion se le aplica temperatura, prque en esa situacion el soluto se puede disolver mas aun en el solvente.
La solubilidad de los solidos en los liquidos aumenta al aumentar la temperatura del solvente, las variaciones de presion no tienen gran efecto
En cambio la solubilidad de los gases en los liquidos crece al aumentar la presion y disminuye al aumentar la temperatura
SISTEMAS SOBRESATURADOS
En algunas situaciones la cantidad de soluto es mayor que la que corresponde a la solubilidad, pero en situaciones inestables y se conose como sistemas sobresaturacion
SISTEMAS DILUIDOS
Son aquellos en que la cantidad de soluto disuelto es menor que la que corresponde por la solubilida. Son los casos mas numerosos.
Relaciones fundamentales para el trabajo cuantitativo con soluciones
Lo que esta en amarillo es el soluto o los moles de particulas de esa sustancia(antes de disolverla)
Lo que esta con celeste es el solvente(el liquido que disolvera la sustancia
La mezcla entre los dos da la solucion de color verde
FORMULA DE LA MASA DE LA SOLUCION
MASA DE LA SOLUCION = MASA DEL SOLUTO + LA MASA DEL SOLVENTE
Todas estas magnitudes son extensivas, es decir, dependen del tamaño de la solucion
Al observar que en el volumen de la sustancia que se iba a disolver, en su estado original, no guarda ninguna relacion con el volumen que vaya a ocupar el soluto en la solucion. el volumen de una solucion es un dato que se obtiene experimentalmente.
teniendo claro los conceptos de masa y volumen de solucion comprendemos el concepto de.
DENSIDAD DE LA SOLUCION=MASA DE LA SOLUCION/VOLUMEN DE LA SOLUCION
La densidad de la solucion es intensiva, es decir, que no depende del tamaño de la solucion; es un cuociente de propiedades extensivas
CONCENTRACION DE LAS SOLUCIONES
La concentracion implica un cuociente entre cantidades d soluto y una cantidad de solucion o bien el solvente(por ser la concentracion un cuociente entre magnitudes extensivas es una magnitud intensiva, se comprende el caracter intensivo de la concentraciojn, es decir, el de una magnitud propia de la solucion e independiente de la cantidad de ka solucion.
Existen varias formas de mostrar o expresar la concentracion.
Hay tres razones para decir que existe una relacion entre la densidad de una solucion y la concentracion de un soluto
1. comodidad en la presentacion de las soluciones, pues como se a dicho no se sabe el volumen que tendra la solucion
2. es dificil de medir el valor de la densidad con la prontuidad o la presicion requerida
3. existen fenomenos que son descritos por las leyes cuyas expresiones usan aquellas formas especiales de concentracion
PREPARACION A PARTIR DE UNA SUSTANCIA Y EL DISOLVENTE SEPARADOS
SUSTANCIA NO SOLVATADA
otra forma de preparar soluciones y de muy comun ocurencia, es partiendo de la sustancia a disolver en forma pura, que se coloca en la masa requerida en un matraz aforado de volumen adecuado y al que se le agrega el liquido solvente puro para llegar hasta llegar al enrase
SUSTANCIAS SOLVATADAS
Muchas moleculas, especialmente sales, tienen sus moleculas rodeadas con un determinado numero de moleculas de agua y se conocen como moleculas hidratadas.
las moleculas existen como complejos, es decir iones metalicos rodeados por moleculas que se les unen por enlaces de coordinacion. existe una estequiometria definida y no se trata de agua de humedad de la muestra. un ejemplo es el sulfato de cobre prehidratado
la preparacion de una solucion acuosa de una sustancias hidratada no ofrese nuevas dificultades, el agua de hidratacion pasara a formar parte del solvente que se agregara en la cantidad requerida hasta el enrase del matraz aforado. la masa de sustancia a pesar debe tomar en cuenta la masa del agua de hidratacion y esto se consigue calculando el peso molecular hidratado. la muestra debe ser pesada en seco, es decir, sin humedad, pues como ya se a expresado el agua de humedad no es el agua de hidratacion
CANTIDAD DE SOLUTO
la cantidad de soluto se calcula de la sgte. forma:
n soluto= M * V solucion (L);_ que se deriva de la definicion de la molaridad
Asi tambien podemos utilizar las distintas formulas que se derivan de la molalidad o de % p/p
CAMBIOS DE CONCENTRACION POR VARIACION DE LA CANTIDAD DE SOLVENTE
Se trata de operaciones de manejo de soluciones en que la cantidad de soluto permanece constante. Cuando a una solucion se le agrega solvente la concentracion disminuye a otro valor.
Dilucion: si de una muestra de solucion le sacamos un poco y le agro a la solucion que saque mas solvente, es un ejemplo claro de este procedimiento
Por el contrario si se le quita cierta cantidad de solvente a la solucion la concentracion aumenta, a esto se le llama concentrar
para determinar la cantidad de concentracion referente a lo inicial o lo final de la solucion o determinar el volumen, se clcula con la siguiente ecuacion:
M inicial * V inicial = M final * V final
donde M= concentracion (final o inicial)
V= volumen (inicial o final)
Aplicando la ecuacion ya dada
PREPARACION DE UNA SOLCION MAS DILUIDA A PARTIR DE OTRA DE BAJA CONCENTRACION
Otra forma de preparar soluciones es por dilucion de una mas concentrada. Se toma un detreminado volumen de la solucion mas concentrada con una pipeta y se vacia en un matraz aforado de capacidad adecuada
Nuevamente el calculo se basa en el hecho que la cantidad de soluto es la misma, antes y despues de diluir
PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES
ESTADO LIQUIDO
Los liquidos se obtienen ya sea por fusion de los solidos o condensacion de los gases.
El primer grafico muestra una curva de calentamiento de una sustancia pura. Cuando existe una sola fase, la entrega de calor significa incremento de la temperatura de la muestra.
Cuando hay dos fases, la energia redibida se ocupa para le transicion y la temperatura se mantiene constante
El segundo grafico muestra el diagrama de fases tipico para la transicion liquido-gas. Se muestran las isotermas en el diagrama PV y las zonas donde existen las diferentes fases
LA PRESION DE VAPOR
Toda sustancia pura en estado liquido se encuentran en contacto con sus vapores debido a que las moleculas escapan liquido debido a la aagitacion termica. el fenomeno se llama eveporacion
en un sistema cerrado, luego de un brebe lapso de tiempo se establece un equilibrio entre fases liquidas y gases. El concepto de equilibrio se asocia al hecho que a una determinada temperatura,el numero de moleculas en las fase gaseosa es constante
Este equilibio tiene caracter dinamico dado que los procesos de evaporacion y condensacion siguen ocurriendo.
La situacion que caracteriza este estado de equilibrio es que el numero de moleculas que pasan del liquido al gas en cierto lapso de tiempo es igual al numero de moleculas que del gas pasan al liquido en el mismo lapso de tiempo
cunado la presion de vapor se hace igual a la presion externa, la evaporacion ocurre en el interior de la masa del liquido y el proceso se pasa a denominar ebullicion y la temperatura a la que esto acontese es la temperatura de ebullicion del liquido puro
otra propiedad de los liquidos es la tension superficial; esta es una fuerza resultante de las intermoleculas que atraen a las moleculas de la superficie hacia el interior de la masa del liquido, esta es la fuerza que le da al forma esferica a las gotas de algunos liquidos
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE SOLUCIONES
Es decir las magnitudes dependen de la concentracion del soluto, o mejor, del numero de particulas o moleculas del soluto en la solucion y no de la naturaleza o tipo del soluto
Estas propiedades son:
1.descenso de la presion de vapor del solvente en la solucion
2.descenso del punto de congelacion de la solucion con respecto al solvente
3. ascenso del punto de ebullicion de la solucion con respecto al solvente
4. presion osmotica
UNIDAD IX
UNIDAD IX
MAGNITUDES FUNDAMENTALES DEL CAMBIO QUIMICO
la razon de transformacion X = variacion/ coeficiente estequiometrico, es tambien asociada a las coordenadas de avance de la reaccion, en este caso, el avance es lineal e igual en relacion al tiempo puesto que hemos señalado que : reacciona 1 mol de nitrogeno gaseoso por cada unidad de tiempo transcurido. sin embargo la relacion puede ser de otro tipo (una curva de cualquier tipo) y esta relacionada con el concepto de velocidad de la reaccion
VALORACION Y TITULACION
Se basa en una reaccion quimica y por lo tanto habra tanros tipos de titulaciones como tipos de reacciones que sirvan a propositos de cunatificacion. Se conocen titulaciones de formacion de precipitados, de formacion de complejos, de acidos con bases, de oxido reducion, entre otras .
Como la titulacion tiene propositos cuantitativos la ecuacion de la reaccion involucrada y la condicion de estequiometria que de ella se derivan, son los elementos fundamentales del asunto.
QUE SON LA EXACTITUD Y LA PRESICION ?
presicion se refiere a la dispersion del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor sea la dispersion mayor la presicion. Una medida comun de la variavilidad es la desviacion estandar de la mediciones y la presicion se puede estimar como una funcion de ella
exactitud se refiere a que tan cerca del valor real se encuentra el valor medido. en terminos estadisticos la exactitud esta relacionada con el sesgo de una estimacion. mietras menor es el sesgo mas exacta es una estimacion
cuando expresamos la exactitud de un resultado se expresa mediante el error absoluto que es la diferencia entre el valor experimanetal y el valor verdadero
LA ENERGIA Y LA COORDENADA DE LA REACCION
Las reacciones quimicas son procesos dinamicos en cuanto son procesos que involucran cambios o reordenamientos de los atomos. El aspecto dinamico de las transformaciones, esto es la velocidad de los procesos y los factores que los estudia, la energia cinettica en tanto que la descripcion pormenorizada de los reordenamiento o mecanismos de reaccion los estudia la mecanica quimica
un conocimiento profundo delas dinamicas cobra especial importancia en aquellas reacciones que tienen la probabilidad de reversibilida, es decir reacciones que al devolverse no se completan pero que tampooco vuelven al punto de partida. se trata de situciones que podriamos señalar que quedan a medio camino. estas situaciones bastante comunes y de gran importancia teorica y practica, soon objetos de estudio del tema denominado EQUILIBRIO QUIMICO
la oxidacion de un clavo de hierro es una reaccio conocida por todos y tambien es conocido el hecho que se el clavo esta expuesto a la humedad la oxidacion mas rapida que si el clavo esta guardado en una bolsa de plastico
menos conocidos son dos casos extremos de reaccion que presenta una mezcla de hidrogenos y oxigeno cuando se trata de la formacion de agua primero a temperraturas ambiental y formacion de tan importante sustancias, veamos la situacion con detencion y de la forma mas profunda posible y de paso aprvechemos de presentar nuevas situcacion de interes. en primer lugar establescamos que la ecuacion del proceso en estudio es:
Si tenemos una mezcla inicial de los reactantes , consiste en dos moles de hitrogenos gaseoso y un mol de oxigeno gaseoso a temperatura ambiente y dejando transcurrir un lapso de tiempo, la variacion de temperatura; a la espera de reaccion observamos... que al cabo de un lapso de tiempo el sistema no a sufrido ninguna modificacion , esto es; hay dos moles de hidrogeno gaseoso y un mol de oxigeno gaseoso... y no se a formado absolutamente nada de agua en aprariencia a habido ninguna reaccion y efectivamente eso a ocurrido . la rapidez de fromacion del producto sea agua a sido nula..
la reaccion directa (en el sentido de la formacion de los productos) a temperaturas ambientales a atenido una rapidez nula ..
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REDUCTORES Y OXIDANTES
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EQUILIBRIO QUIMICO
Caracterizacion cuantitativa del equlibrio quimico
x es una constante e indica la razon de transfotmacion alcanzado el equilibrio y nos orienta de la posicion del equilibrio
desde un punto de vista solo conceptual la situacion de equilibrio esta bien descrita pero desde un punto de vista practico o cuantitativo poco significativo tiene tal descripcion si no se sabe directa o indirectamente el valor de x.
X esta relacionada cono las cantidades o concentraciones de las sustancias en equilibrio pero qu esta ves, ademas de x dependen tambien de las cantidades o concentraciones iniciales.
Por convención se acostumbra a analizar la situación arribando a ella desde los reactivos formales y por otra parte esa situación de equilibrio es el resultado de la igualación en valor absoluto de las velocidades de reacion directa e inversa.
se observa que a partir del momento inicial y en cada instante las velocidades directa e indirecta varian conforme a lo expresan sus respectivas leyes de velocidad. esto es si las reacciones directa e inversa qudan expresados poor la ecuacion generalizada siguiente y ademas son elementales ( estado transicion de choques)
estas variaciones cesan cuando las velocidades se igualan en valor absoluto y se alcanza la situacion de equilibrio en el intante t.
de ahi eb adelante en el tiempo las velocidades no cambian ni tampoco cambian las concentraciones de las especies involucradas en las reacciones
la ecuacion sugiere que existe una constante. la constante de equilibrio kc, y que se define con la siguiente expresion
al plantear el asunto como definicion nos alejamos de consideraciones acerca de mecanismo de las reacciones directa o inversa
esta consante de equlibrio kc es de caracter mas general o intensiva que x pues es igual a una expresin matematica cuociente de concentraciones de equilibrio y no dependen de las particularidades extensivas de un sistema en particular .
mejor que x su valor nos indca la posicion del equilibrio aunque ambas esten relacionadas
asi recordando que la ecuacion muestra concentraciones molares o molaridades (mole/L) y si V es el volumen del sistema
SITUACIONES ESPECIALES DE EXPRESIONES DE CONSTANTE DE EQUILIBRIO
Se observa que en la expresion de la constante de equilibrio aparecen las concentraciones de las sustancias que formalmente afectan las velocidades de reaccion tanto directa ( en el denominador )
como la inversa (en el denominador )
ya sabemos que en equilibrio estas concentraciones no cambian espontaneamente pero si alguna de ellas variara provocaria el efecto de desigualar las velocidades directa e inversa y com consecuencia de ello la posicion de equilibrio
cambia a otro valor de x
dicho de otra manera en la expresion de la constante de equilibrio aparecen solo las concentraciones de las especies que pueden variar significativamente y al hacerlo afectaran la posicion del equilibrio
MODIFICACIONES DE LA SITUACION DE EQUILIBRIO
PRINCIPIO DE LE CHATELIER
"cuando un sistema se encuentra en la situacion de equilibrio de equilibrio quimico es sometido a una modificacion (por ejemplo una variacion de temperatura, variacion de la concentracion de una de las especies presentes en el equilibrio, variacion de la presion u otra ), busca una nueva posicion de equilibrio y al hacerlo contrarresta la modificacion "
EFECTOS DE VARIACION D ELA TEMPERATURA SOBRE EL EQUILIBRIO
Existen dos tipos de diagramas :
a) los que corresponden a reacciones que liberan calor o reacciones exotermicas en que las moleculas de reactivos almacenan mas energia potencial que los productos y
b) los que corresponden a reacciones que absorven calor o reacciones endotermicas , donde las moleculas de los productos son las que almacenan mas energia potencial que los reactivos
En estos casos la energia almacenada se asocia en ves de la energia potencial, una funcion de estado termodinamico llamada entalpiao contenido de calor (H)
un sistema varia su temperatura o varia la energia cinetica de sus moleculas cuando intercambia esta energia al interior de las moleculas a la forma de energia potencial o bien intercambia con el medio ambiente a la forma de calor
las diferentes situaciones respecto
a) del caracter endoo exotermicos de las reacciones
b) del calentamiento o enfriamiento del sistema en equilibrio
c) de la conversion de energia potencial en cinetica o viceversa al interior del sistema a fin de contrarrestar la modificacion d la temperatura y
d) del desplazamiento de la posicion del equilibrio con el correspondiente enrriquecimiento de los reactivos o productos se indican en el siguiente diagrama
EFECTO DE VARIACION DE LA CONCENTRACION SOBRE EL EQUILIBRIO
caso ... a)
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los valores de concentracion en la expresion de la constante no satisfacen el valor de la constante igual a 4 . Las concentraciones en el denominador son muy elevadas, donde el valor de la concentracion del alcohol es claramente un exceso. en consecuencia el equilibrio se desplazara en el sentido de disminuir el exceso del alcohol o bien se desplazara hacia la formacion de los productos de tal forma que lo valores den a la expresion el valor 4
caso ... b)
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se llega a una situacion de equilibrio de b) pues no importa el momento en que se agrega el alcohol, si al comienzo casd b) o en el equilibrio del caso a)
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En ambas situaciones se han puesto tres moles de alcohol
Como conclusion ....podemos decir :
"Toda variacion de concentracion de un sistema en equilibrio significara un deficit o un exceso y el sistema buscara un nuevo sistema de equilibrio desplazandose en el sentido de eliminarlos"
EFECTO DE VARIACION DE LA PRESION SOBRE EL EQUILIBRIO
en primer lugar debemos aclarar que en este caso tiene importancia solamente en sistemas de reaccione que presenta gases en situacion de equilibrio quimico
en estos casos la constante de equilibrio se expresa en funcion de las presiones parciales de los gases reaccionantes y productos. ahora bien de la variacion de las presiones parciales uno o varios gaese participates del equilibrio se trata presisamente este asunto
la presion de un sistema es proporcional al numero de moleculas presentes en el , es inversamente proporcional al volumen del sistema y proporcionalmente a la temperatura absoluta del mismo conforme a lo establesido en la ecuacion de los gases ideales .
PV= n RT
sin embargo al estudiar los efectos de la variacion de la presion sobre el equilibrio, segun el principio de LE CHATELIER, nos preocuparemos solo de las variaciones de presion provocada por variacion del volumen o sea por compresion ; o descompresiones (aumento del volumen ) en sistemas cerrados, es decir, que no aceptan intercambios de materia ccon el medio ambiente y que ademas establecermos como abiabioticos o aislados, esto es que no intercambian calor o energia con el medioambiente
EFECTOS AL INTRODUCIR O QUITAR UN CATALIZADOR
los catalizadores afectan en un principio, de tal forma tanto a la velocidad de reaccion directa como a la velocidad de la reaccion inversa .
de esta forma su presencia o ausencia no afecta la posicion del equilibrio
EQUILIBRIO QUIMICO EN SOLUCIONES ACUOSAS
la principal reaccion afectada por una situacion de equilibrio quimico en las soluciones acuosas, es presisamente lal reaccion de disociacion del agua en ion hidronico e ion hidroxilo
LOS ACIDOS Y LAS BASES
UNIDAD 10
REACCIONES DE OXIDO-REDUCCION (REACCIONES REDOX)
Las reacciones de oxido-reducccion son reacciones de transferencia de electrones
el siguiente esquema ilustra claramente las consecuencias de tal transferencia de electrones. se produce una reaccion, ilustra en el sentido directo, donde las especies modifican su carga electrica o numero de oxidacion
OXIDACION : Es una perdida de electrones y la especie que experimenta de electrones aumenta su numero de oxidacion o carga electrica
REDUCCION:Es una ganancia de electrones y la especie que experimenta tal ganancia de electrones disminuye su numero de oxidacion o carga electrica
cada uno de los esquemas muestra la semirreaccion que lo representa
si las reaciones se suman, esto es:
a) se reunen los terminos de las ramas izquierda y se igualan a los terminos de las ramas derechas
b) se cancelan los terminos iguales o repetidos a ambos lados de la igualdad
la reaccion resultante es la global, la reaccion de oxido- reduccion o redox
toda semirreaccion correctamente escrita presente el correcto ...
a)BALANCE DE MASA: (ecuacion equilibrada, numero y tipo de atomos de la izquierda debe ser igual y tipos de atomos de la derecha )
b)BALANCE DE CARGA: (carga electrica total de la izquierda igual a la carga
Semirreaccion de oxidacion
* ES REDOX
*NO ES REDOX
LOS POTENCIALES STANDARD
POTENCIAL ELECTRICO
los potenciales electricos son de indole intensivo por cuanto dependen de la reaccion o del material o sustancia pero no del tamaño o masa de la misma
TABLA DE POTECIALIDADES STANDARDDE OXIDACION
El signo y el valor del potencial standard indica la tendencia y fuerza a que la semirreaccion ocurra
Asi la tendencia a la oxidacion del sodio 0, es muy alta; en cambio la tendencia a la oxidacion de la plata Ag es muy baja. por lo tanto el sodio es reductor poderoso
TABLA DE SEMIRREACCIONES Y POTENCIALIDADES DE REDUCCION
" cuando una semirreaccion se invierte; el potencial cambia de signo "
EL POTENCIAL ELECTRICO ASOCIADO A LAS REACCIONES REDOX
A toda reaccion redox se le puede asociar un potencial electrico que se deriva presismente de los potenciales de las semirreacciones que la conforman
por lo tanto a las reacciones redox se les asocia un potencial que es igual a la suma algebraica de los potenciales asociados a cada semirreaccion. el significaado de variacion de E superindice 0 deriva del significado de los potenciales de semirreaccion
"EL SIGNO INDICA EL SENTIDO DE LA REACCION ESPONTANEA Y LA MAGNITUD INDICA LA FUERZA "
LAS PILAS O CELDAS GALVANICAS
Corresponden a reacciones redox cuyo potencial electrico es positivo, es decir, reacciones que en el sentido directo evolucionan espontaneamente liberando energia quimica a la forma de energia electrica
LA ELECTROLISIS
corresponden a reacciones redox cuyo potencial electrico es negativo , es decir , reacciones que en el sentido directo no evolucionan espontaneamente y que para forzar su ocurrencia se debe gastar energia electrica
Es exactamente el proceso inverso o contrario que el de una pila
CORROSION DE LOS METALES
En general es el deterioro de material por accion del medio ambiente
Los potenciales standard de oxidacion indicaran en forma general la tendencia a la corrosion de los diferetes metales
La corrosion de metales es consecuencia de reacciones redox entre el metal y un agente quimico presente e el medio ambiente
la corrosion de fierro y de los acero en general es de la mayor importancia. esta corrosion tiene su primera causa en el caracter heterogeneo de los materiales . las distintas fases tienen potenciales standard de oxidacion diferentes y es presisamente este hecho el que provoca la formacion de una infinidad de pilas en la superficie del metal con la ayuda de condiciones presentes en el medio ambiente. las reacciones de estas celdas galvanicas destruyen el material y socavan las estructuras incrementando el efecto de la corrosion
