¿Qué es la quimica?

La química es una de las ramas básicas de la ciencia que se ocupa de estudiar la estructura, composición y propiedades de la materia así como los cambios energéticos e internos que experimenta, con un origen basado en el conocimiento desarrollado por los antiguos alquimistas la química actual ha permitido la creación de nuevos materiales, nuevas medicinas así como nuevas fuentes de energía entre otros avances tecnológicos.

Tal y como hemos descrito en la anterior definición la química es una de las ramas de las ciencia considerada como básica, no por su simpleza sino por su importancia dado a que numerosas materias o disciplinas científicas se apoyan en esta ciencia para el desarrollo de sus contenidos, la biología, la medicina, la farmacología, la ecología o la metalurgia son ejemplos entre otros de ciencias donde la química desempeña un papel fundamental.

Por otro lado al estudiar la materia y las diferentes reacciones que ocurren podemos decir que la química se encuentra en todas partes, en la fotosíntesis de las plantas, en la oxidación que se produce en un metal, en la fabricación de cualquier tipo de material plástico, en el cultivo de alimentos, en el ADN de nuestras células o en la composición de una estrella lejana la ciencia de la química es necesaria para conocer y explicar estos fenómenos.

Con todo ello a la pregunta de ¿por qué la química es importante? podemos contestar que su importancia radica el ser una ciencia básica y encontrarse en todas partes.

Tabla periodica

La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico agrupando elementos.

Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en sus propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos. La estructura actual fue diseñada por Alfred Werner a partir de la versión de Mendeléyev. En 1952, el científico costarricense Gil Chaverri (1921-2005) presentó una nueva versión basada en la estructura electrónica de los elementos, la cual permite ubicar las series lantánidos y los actínidos en una secuencia lógica de acuerdo con su número atómico.

Tabla de valencia fija 

 

 Tabla de los No Metales

Metales de valencia variable

                               LA LEY DE LAVOISIER

Es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. Postula que la cantidad de materia antes y después de una transformación es siempre la misma.

Es decir: la materia no se crea ni se destruye, se transforma. La materia, en ciencia, es el término general que se aplica a todo lo que ocupa espacio y posee los atributos de gravedad e inercia.

También llamada La ley de conservación de la masa o Ley de Lomonósov-Lavoisier en honor a sus creadores. Fue elaborada independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1745 y por Antoine Lavoisier en 1785. Esta ley es fundamental para una adecuada comprensión de la química. Está detrás de la descripción habitual de las reacciones químicas mediante la ecuación química, y de los métodos gravimétricos de la química analítica.

Una salvedad que hay que tener en cuenta es la existencia de las reacciones nucleares, en las que la masa sí se modifica de forma sutil. En estos casos en la suma de masas hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y energía.

   

 

Transformacion de las escalas termométricas.

Conversión rápida Fahrenheit/Celsius:

Prueba la herramienta de conversión de temperatura o el termómetro interactivo o este método:

°C a °F	Multiplica por 9, divide entre 5, después suma 32
°F a °C	Resta 32, después multiplica por 5, después divide entre 9

Sigue leyendo para entender por qué...

Explicación

Hay sobre todo dos escalas de temperatura que se usan en el mundo: la escala Fahrenheit (usada en EEUU), y la escala Celsius (parte del Sistema Métrico, usada en casi todos los demás países)
Las dos valen para medir lo mismo (¡temperatura!), sólo con números diferentes.

• Si congelas agua, la escala Celsius marca 0°, pero la Fahrenheit marca 32°.
• Si hierves agua, la escala Celsius marca 100°, pero la Fahrenheit marca 212°.
• La diferencia entre congelar y hervir agua es 100° Celsius, pero 180° Fahrenheit.

Congelar	... o ...	Hervir

Método de conversión

Mirando el diagrama vemos que:

• Las escalas empiezan con valores diferentes (32 y 0), así que tendremos que sumar o restar 32
• Las escalas suben a diferente ritmo (180 y 100), así que también necesitamos multiplicar

Y así funciona:

Para convertir de Celsius a Fahrenheit, primero multiplica por 180/100, después suma 32

Para convertir de Fahrenheit a Celsius, primero resta 32, después multiplica por 100/180

Nota: si simplificas 180/100 queda 9/5, y de la misma manera 100/180=5/9.
Así que la manera más fácil es:

Celsius a Fahrenheit	(°C × 9/5) + 32 = °F
Fahrenheit a Celsius	(°F - 32) x 5/9 = °C

Ejemplo 1

Convierte 26° Celsius (¡un día caluroso!) a Fahrenheit
Primero: 26° × 9/5 = 234/5 = 46.8
Después: 46.8 + 32 = 78.8° F

Ejemplo 2

Convierte 98.6° Fahrenheit (¡temperatura corporal normal!) a Celsius
Primero: 98.6° - 32 = 66.6
Después: 66.6× 5/9 = 333/9 = 37° C

Temperaturas más comunes

°C	°F	Descripción
100	212	El agua hierve
40	104	Un baño caliente
37	98.6	Temperatura corporal
30	86	Tiempo de playa
21	70	Temperatura en una habitación
10	50	Día fresco
0	32	Punto de congelación del agua
-18	0	Día muy frío
-40	-40	Día extremadamente frío (¡y el mismo número en las dos escalas!)

La Materia.

Materia es todo aquello que tiene un lugar en el espacio, posee una cierta cantidad de energía, y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.

Concepto físico

En física, se llama materia a cualquier tipo de entidad que es parte del universo observable, tiene energía asociada, es capaz de interaccionar, es decir, es medible y tiene una localización espaciotemporal compatible con las leyes de la naturaleza.
Clásicamente se considera que la materia tiene tres propiedades que juntas la caracterizan: ocupa un lugar en el espacio, tiene masa y perdura en el tiempo.
En el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad, o discontinuidad traducible a fenómeno perceptible que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen masa.

Materia másica

La materia másica está jerárquicamente organizada en varios niveles y subniveles. La materia másica puede ser estudiada desde los puntos de vista macroscópico y microscópico. Según el nivel de descripción adoptado debemos adoptar descripciones clásicas o descripciones cuánticas. Una parte de la materia másica, concretamente la que compone los astros subenfriados y las estrellas, está constituida por moléculas, átomos, e iones. Cuando las condiciones de temperatura lo permite la materia se encuentra condensada

 Modelos Atomicos

Un modelo atómico es una representación estructural de un átomo, que trata de explicar su comportamiento y propiedades. De ninguna manera debe ser interpretado como un dibujo de un átomo, sino más bien como el diagrama conceptual de su funcionamiento. A lo largo del tiempo existieron varios modelos atómicos y algunos más elaborados que otros:

• Modelo atómico de Demócrito, el primer modelo atómico, postulado por el filósofo griego Demócrito.
• Modelo atómico de Dalton, que surgió en el contexto de la química, el primero con bases científicas.(1803)
• Modelo atómico de Thomson, o modelo del budín, donde los electrones son como las "frutas" dentro de una "masa" positiva.(1904)
• Modelo del átomo cúbico de Lewis, donde los electrones están dispuestos según los vértices de un cubo, que explica la teoría de la valencia.
• Modelo atómico de Rutherford, el primero que distingue entre el núcleo central y una nube de electrones a su alrededor.(1911)
• Modelo atómico de Bohr, un modelo cuantizado del átomo, con electrones girando en órbitas circulares.(1913)
• Modelo atómico de Sommerfeld, una versión relativista del modelo de Rutherford-Bohr.
• Modelo atómico de Schrödinger, un modelo cuántico no relativista donde los electrones se consideran ondas de materia existente. 

Electrón

El electrón (del griego clásico ἤλεκτρον ḗlektron ámbar), comúnmente representado por el símbolo: e⁻, es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental. En la teoría de cuerdas se dice que un electrón se encuentra formado por una subestructura (cuerdas). Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor con respecto a la del protón. El momento angular (espín) intrínseco del electrón es un valor semientero en unidades de ħ, lo que significa que es un fermión. Su antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el hecho de que tiene cargas —entre ellas, la eléctrica— de signo opuesto. Cuando un electrón colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar totalmente aniquiladas y producir fotones de rayos gamma. Los electrones, que pertenecen a la primera generación de la familia de partículas de los leptones, participan en las interacciones fundamentales, tales como la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil. Como toda la materia, posee propiedades mecánico-cuánticas tanto de partículas como de ondas, de tal manera que pueden colisionar con otras partículas y pueden ser difractadas como la luz. Esta dualidad se demuestra de una mejor manera en experimentos con electrones a causa de su ínfima masa. Como los electrones son fermiones, dos de ellos no pueden ocupar el mismo estado cuántico, según el principio de exclusión de Pauli.
El concepto de una cantidad indivisible de carga eléctrica fue teorizado para explicar las propiedades químicas de los átomos, el primero en trabajarlo fue el filósofo naturalista británico Richard Laming en 1838. El nombre electrón para esta carga fue introducido el 1894 por el físico irlandés George Johnstone Stoney. Sin embargo, el electrón no fue identificado como una partícula hasta 1897 por Joseph John Thomson y su equipo de físicos británicos
En muchos fenómenos físicos —tales como la electricidad, el magnetismo o la conductividad térmica— los electrones tienen un papel esencial. Un electrón en movimiento genera un campo electromagnético y es a su vez desviado por los campos electromagnéticos externos. Cuando se acelera un electrón, puede absorber o radiar energía en forma de fotones. Los electrones, junto con núcleos atómicos formados de protones y neutrones, conforman los átomos, sin embargo, los electrones contribuyen con menos de un 0,06% a la masa total de los mismos. La misma fuerza de Coulomb, que causa la atracción entre protones y electrones, también hace que los electrones queden enlazados. El intercambio o compartición de electrones entre dos o más átomos es la causa principal del enlace químico. Los electrones pueden ser creados mediante la desintegración beta de isótopos radiactivos y en colisiones de alta energía como, por ejemplo, la entrada de un rayo cósmico en la atmósfera. Por otra parte, pueden ser destruidos por aniquilación con positrones, y pueden ser absorbidos durante la nucleosíntesis estelar. Existen instrumentos de laboratorio capaces de contener y observar electrones individuales así como plasma de electrones, además, algunos telescopios pueden detectar plasma de electrones en el espacio exterior. Los electrones tienen muchas aplicaciones, entre ellas la electrónica, la soldadura, los tubos de rayos catódicos, los microscopios electrónicos, la radioterapia, los láseres, los detectores de ionización gaseosa y los aceleradores de partículas.

Mechero Bunsen.

Un mechero o quemador Bunsen es un instrumento utilizado en los laboratorios científicos para calentar o esterilizar muestras o reactivos químicos.
Fue inventado por Robert Bunsen en 1857 y provee una transmisión muy rápida de calor intenso en el laboratorio. Es un quemador de gas natural o preparado del tipo de premezcla y la llama es el producto de la combustión de una mezcla de aire y gas butano.
El quemador tiene una base pesada en la que se introduce el suministro de gas. De allí parte un tubo vertical por el que el gas fluye atravesando un pequeño agujero en el fondo de tubo. Algunas perforaciones en los laterales del tubo permiten la entrada de aire en el flujo de gas (gracias al efecto Venturi) proporcionando una mezcla inflamable a la salida de los gases en la parte superior del tubo donde se produce la combustión, muy eficaz para la química avanzada.
El mechero Bunsen es una de las fuentes de calor más sencillas del laboratorio y es utilizado para obtener temperaturas no muy elevadas. Consta de una entrada de gas sin regulador, una entrada de aire y un tubo de combustión. El tubo de combustión está atornillado a una base por donde entra el gas combustible a través de un tubo de goma, con una llave de paso. Presenta dos orificios ajustables para regular la entrada de aire.
La cantidad de gas y por lo tanto de calor de la llama puede controlarse ajustando el tamaño del agujero en la base del tubo. Si se permite el paso de más aire para su mezcla con el gas la llama arde a mayor temperatura (apareciendo con un color azul). Si los agujeros laterales están cerrados el gas sólo se mezcla con el oxígeno atmosférico en el punto superior de la combustión ardiendo con menor eficacia y produciendo una llama de temperatura más fría y color rojizo o amarillento, la cual se llama "llama segura" o "llama luminosa". Esta llama es luminosa debido a pequeñas partículas de hollín incandescentes. La llama amarilla es considerada "sucia" porque deja una capa de carbón sobre la superficie que está calentando. Cuando el quemador se ajusta para producir llamas de alta temperatura, éstas (de color azulado) pueden llegar a ser invisibles contra un fondo uniforme.

Si se incrementa el flujo de gas a través del tubo mediante la apertura de la válvula aguja crecerá el tamaño de la llama. Sin embargo, a menos que se ajuste también la entrada de aire, la temperatura de la llama descenderá porque la cantidad incrementada de gas se mezcla con la misma cantidad de aire, dejando a la llama con poco oxígeno. La llama azul en un mechero Bunsen es más caliente que la llama amarilla.
La forma más común de encender el mechero es mediante la utilización de un fósforo o un encendedor a chispa.

Clases de enlaces quimicos.

ENLACE IÓNICO: también llamado Electrovalente o salino. Se forma cuando se une un metal con un no metal y se caracteriza por la transferencia de electrones, donde el metal tiende a ceder electrones (formando iones positivos llamados “cationes”) y el no metal tiende a recibirlos (dando lugar a iones negativos denominados “aniones”). Al comparar las electronegatividades de los elementos participantes en la unión, se observa que el no metal es muy electronegativo y el metal es poco electronegativo. La diferencia entre sus valores debe ser mayor o igual a 1.7;

ENLACE COVALENTE: Este enlace se produce entre dos no metales por la compartición de un par de electrones, donde cada elemento comparte 1 electrón. Los átomos no ganan ni pierden electrones, COMPARTEN; este enlace puede formarse entre 2 ó 3 no metales que pueden estar unidos por enlaces sencillos, dobles o triples. Por la naturaleza de los no metales, el enlace puede clasificarse como: Enlace covalente polar o heteropolar, enlace covalente no polar (puro u homopolar) y enlace covalente coordinado o dativo.

Las características en general de los compuestos unidos por enlaces covalentes son las siguientes:

• Pueden presentarse en cualquier estado de la materia: sólido, líquido o gaseoso.
• Son malos conductores del calor y la electricidad.
• Tienen punto de fusión y ebullición relativamente bajos.
• Son solubles en solventes polares como benceno, tetracloruro de carbono, etc., e insolubles en solventes polares como el agua.

ENLACE COVALENTE POLAR (heteropolar). Se forma cuando se unen dos o más no metales diferentes, por lo que su diferencia de electronegatividades es mayor de 0 pero menor de 1.7. Ejemplos de compuestos que presentan este tipo de enlace son: Ácido Clorhídrico (HCl), Agua (H2O), Dióxido de Carbono (CO2), Trióxido de azufre (SO3).

ENLACE COVALENTE NO POLAR (HOMOPOLAR O COVALENTE PURO). Se forma cuando se comparte el par de electrones entre no metales iguales o de igual electronegatividad, por lo que la diferencia de las electronegatividades es igual a cero. Ejemplos:

ENLACE COVALENTE COORDINADO O DATIVO. Se produce entre dos no metales y solamente uno de ellos aporta con el par de electrones, pero los dos lo comparten; generalmente el oxígeno recibe el par de electrones de cualquier otro elemento que tenga un par disponible.

ENLACE METÁLICO: Es propio de los metales y de sus aleaciones; se caracteriza por la presencia de un enrejado cristalino que tiene nodos cargados positivamente y una nube electrónica que permite la conducción de la corriente eléctrica y del calor.

Entre sus propiedades se encuentran:

• Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, y sus puntos de fusión y ebullición varían notablemente.
• Las conductividades térmicas y eléctricas son muy elevadas.
• Presentan brillo metálico.
• Son dúctiles y maleables.
• Pueden emitir electrones cuando reciben energía en forma de calor.

ACTIVIDADES PROPUESTAS PARA EL ALUMNO:

1. Escribe dentro del paréntesis una letra (C) si se trata de un compuesto Covalente y una letra (I) si el compuesto tiene enlace predominantemente Iónico.

Compuestos Anfoteros
En Química, una sustancia anfótera es aquella que puede reaccionar ya sea como un hidrácido o como una base. La palabra deriva del prefijo griego amphi- (αμφu-) que significa "ambos". Muchos metales (tales como zinc, estaño, plomo, aluminio, y berilio) y la mayoría de los metaloides tienen óxidos o hidróxidos anfóteros.
Otra clase de sustancias anfóteras son las moléculas anfipróticas que pueden donar o aceptar un protón. Algunos ejemplos son los aminoácidos y las proteínas, que tienen grupos amino y ácido carboxílico, y también los compuestos autoionizables como el agua y el amoníaco.

Óxidos e hidróxidos anfóteros

El Óxido de zinc (ZnO) reacciona de manera diferente dependiendo del PH de la solución:

• En ácidos: ZnO + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂O
• En bases: ZnO + H₂O + 2OH^- → [Zn(OH)₄]^2-

Este efecto puede utilizarse para separar diferentes cationes, tales como el zinc del manganeso.
Hidróxido de aluminio es así:

• Base (neutralizando un ácido): Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O
• Ácido (neutralizando una base): Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

Otros ejemplos incluyen:

• Hidróxido de berilio
  • con ácido: Be(OH)₂ + 2HCl → BeCl₂ + 2H₂O
  • con base: Be(OH)₂ + 2NaOH → Na₂Be(OH)₄

• Óxido de plomo
  • con ácido: PbO + 2HCl → PbCl₂ + H₂O
  • con base: PbO + Ca(OH)₂ +H₂O → Ca²⁺[Pb(OH)₄]^2-

• Óxido de zinc
  • con ácido: ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O
  • con base: ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂²⁺[Zn(OH)₄]^2-

Otros elementos que forman óxidos anfóteros son: Si, Ti, V, Fe, Co, Ge, Zr,Cr, Ag, Sn, Au

Moléculas anfipróticas

De acuerdo con la teoría de Brønsted-Lowry de ácidos y bases: los ácidos son donadores de protones y las bases son aceptores de protones. Una molécula o ion anfiprótico puede donar o aceptar un protón, actuando ya sea como un ácido o una base. El agua, los aminoácidos, los iones hidrogenocarbonato y los iones hidrogenosulfato son ejemplos comunes de especies anfipróticas. Ya que pueden donar un protón, todas las sustancias anfipróticas contienen átomos de hidrógeno. Además, puesto que pueden actuar como un ácido o una base, son anfóteros.

Ejemplos

Un ejemplo común de una sustancia anfiprótica es el ion hidrogenocarbonato (o bicarbonato), que puede actuar como una base:

HCO₃^- + H₂O H₂CO₃ + OH^-

o como un ácido:

HCO₃^- + H₂O CO₃^2- + H₃O⁺

Por lo tanto, puede aceptar o donar un protón.

El agua es el ejemplo más común, actuando como una base al reaccionar con un ácido como el ácido clorhídrico:

H₂O + HCl H₃O⁺ + Cl^-,

y actuando como un ácido cuando reacciona con una base tal como el amoníaco:

H₂O + NH₃ NH₄⁺ + OH^-

Las sustancias clasificadas como anfóteras tienen la particularidad de que la carga eléctrica de la parte hidrofílica cambia en función del PH del medio. Actúan como bases en medios ácidos y como ácidos en medios básicos, para contrarrestar el pH del medio. Los tensioactivos que son anfóteros poseen una carga positiva en ambientes fuertemente ácidos, presentan carga negativa en ambientes fuertemente básicos, y en medios neutros tienen forma intermedia híbrida, ( ion mixto ).

Al aplicar un flujo de corriente en el medio donde se encuentran se moverán hacia la carga positiva si actúan como ácidos (y por tanto negativamente) o hacia la carga negativa si actúan como bases (y por tanto positivamente). Si se encuentran en forma de ion mixto permanecerán inmóviles. Este proceso es llamado electroforesis