QUIMICA La qumica es la ciencia que estudia las propiedades de la materia, su estructura, su composicin, las transformaciones que experimenta y los fenmenos energticos que pueden producirse en esos cambios. El extenso y apasionante tema de la qumica se estudia desde la perspectiva de enfoques especiales que van desde la qumica nuclear hasta la bioqumica. Para hacer mas fcil su estudio se hace distincin entre dos grandes reas de la qumica: La Qumica Inorgnica: que estudia todos los elementos y compuestos distintos del carbono y sus derivados. y la Qumica Orgnica: que se encarga del estudio del carbono y de los compuestos que forma con otros elementos. La qumica inorgnica estudia parte de los fenmenos naturales y hechos relacionados con la vida diaria como: la extraccin de metales (oro, hierro, plata, nquel, platino, aluminio, etc), identificacin de elementos constituyentes de la luna y de todos los astros, anlisis de productos naturales, anlisis y purificacin de aguas, investigaciones en radioqumica con el fin de encontrar su aplicacin en medicina y como fuente de energa, en esta parte se incluyen todos los estudios relacionados con la emisin de radiactividad derivadas tanto de la fusin como de la fisin nuclear. Para empezar el estudio tanto de la qumica inorgnica como de la inorgnica es imprescindible conocer mas a fondo la parte fundamental de la materia y de la misma qumica EL TOMO, para ello se vera a continuacin las representaciones mentales en cuanto a la composicin y estructura de el tomo de algunos hombres (modelos atmicos) que a lo largo de la historia fueron cambiando la forma de ver el mundo y que estructuraron la misma qumica TEORA ATMICA

Los inicios de la teora atmica se remontan a el Siglo V A.C. Dos Filsofos Griegos Leucipo y Demcrito propusieron que la materia no poda dividirse indefinidamente tal y como lo estipulaba Aristteles. Ellos proponan que al final de la divisin llegaran a los tomos. (La palabra griega tomos significa indivisible). Despus de que en Grecia se estableci que "Los tomos son partculas muy pequeas, eternas e indivisibles que constituyen la materia muchos filsofos, fsicos, qumicos y dems cientficos postularon otras teoras encaminadas a describir la composicin y estructura del tomo, estos son algunos de ellos: JOHN DALTON (1808). Su teora puede resumirse en cinco ideas bsicas : OTRAS LEYES QUE CONCORDABAN CON LO EXPUESTO POR DALTON (Ley de la conservacin de la materia propuesta por Antoine Lavoisier).

LEYES

La materia est formada por partculas indivisibles llamadas tomos. Los cuales no se crean ni se destruyen Todos los tomos de un mismo elemento son iguales en peso, tamao y propiedades qumicas. Los tomos de elementos diferentes tambin son diferentes.

Los tomos de diferentes elementos se combinan entre s, en relaciones numricas enteras y sencillas para

(Ley de las proporciones definidas de Proust)

formar compuestos

Los tomos de diferentes elementos pueden combinarse en distintas proporciones numricas para formar ms de un compuesto

(Ley de las proporciones mltiples)

J.J. THOMPSON (1897) J.J Thompson realiza una serie de experimentos con gases, descubre unas partculas cargadas negativamente a las que llama electrones. Segn l la materia es elctricamente neutra. Su modelo considera al tomo como una masa con carga positiva, donde se insertan los electrones en nmero y posiciones tales que el campo elctrico resultante es nulo. El modelo del pastel de pasas.

ERNEST RUTHERFORD (1911)

Su experimento consiste en bombardear una delgada lmina de oro con un haz de partculas alfa. Se observa que la mayora de las partculas atraviesan la lmina sin ser desviadas en su trayectoria; un pequeo nmero es desviado por alguna causa, y solo unas cuantas partculas rebotan.

De acuerdo a esto RUTHERFORD propone el siguiente modelo atmico:

Existe un ncleo cargado positivamente en el cual se encuentra concentrada toda la masa del tomo. El ncleo est constituido por partculas positivas llamadas protones y por partculas neutras llamadas neutrones Existe un nmero de electrones igual a la carga nuclear que giran alrededor del ncleo. La carga positiva del ncleo coincide con el nmero atmico del elemento estudiado. Los tomos son en su mayor parte espacio vaco.

BECQUEREL Y LOS ESPOSOS CURIE (1896) Es descubierta por Becquerel y los esposos Curie. La radiactividad es el proceso de ruptura de los tomos durante el cual se emiten radiaciones. Al experimentar con elementos como el Uranio y el Radio se descubre que el haz de partculas subatmicas emitido esta conformado por: Composicin Carga 2 protones y 2 neutrones (llamados tambin ncleos 2+ de Helio) Electrones de alta energa 1Radiacin 0 Electromagntica de Longitud de onda muy

RAYOS ALFA RAYOS BETA RAYOS GAMMA

corta (Alta Energa)

MODELO DE BOHR (1913)

Se bas en los estudios de espectro de emisin de los tomos y en la teora de los cuantos; Emisiones de los tomos: la luz que emite un elemento se conoce como su espectro y cada elemento tiene uno diferente. Teora de los cuantos: Propuesta por Plank (1900). En una reaccin qumica no puede intervenir una cantidad de materia inferior a un tomo. Igualmente hay una cantidad mnima de energa que se puede emitir, que es el fotn o cuanto. (ver mas adelante)

El modelo atmico de Bohr contempla cuatro postulados:

Los electrones en los tomos estn localizados en rbitas o niveles de energa alrededor del ncleo. Los electrones en las rbitas ms cercanas al ncleo tienen menor energa que aquellos localizados en rbitas ms alejadas. Cualquier electrn en un tomo puede tener slo ciertos valores de energa permitidos. Esta energa determina qu rbita ocupa un electrn.

Los electrones pueden moverse de una rbita a otra. Para esto debe ganar o perder una cantidad exacta de energa, un cuanto de energa . RADIACIN ELECTROMAGNTICA

La difraccin de la luz por una ranura muy angosta hace posible el clculo de una propiedad de la luz denominada longitud de onda, representada por (lambda) y que corresponde a la distancia entre dos crestas de una onda de luz. La frecuencia de la luz V, o el nmero de ondas que pasan por un punto dado en un segundo, relaciona la longitud de onda con la velocidad de la luz, c, por la expresin: c = v , donde: = c= v=

Longitud de onda: Distancia entre dos crestas en una onda (Longitud de un ciclo) Velocidad de la luz (2.998 x 108 cm/seg) Nmero de ondas que pasan por un punto en un segundo.

MAX PLANK ( 1900 )

En 1900 Max Plank propone la teora cuntica para la energa radiante: La Energa Radiante slo puede ser emitida o absorbida en cantidades discretas llamadas cuantos. Plank desarroll una ecuacin que define la energa de un cuanto de Energa Radiante: E= hv E= h= v= Energa Radiante Constante de Plank (6.6262 x 10-34 Joule-seg) Frecuencia (seg-1)

En 1905 Albert Einstein propuso que los cuantos son paquetes discontinuos llamados fotones. EL ESPECTRO ELECTROMAGNTICO Cuando un rayo de luz atraviesa un prisma, el rayo se desva o se refracta. el grado de desviacin depende de la Longitud de Onda. El Espectro Electromagntico representa el Intervalo de Longitudes de Onda de la Radiacin Electromagntica. ESPECTRO ATMICO Cuando los vapores o gases de una sustancia se calientan en una llama, se produce luz. Si un rayo de esta luz se hace pasar por un prisma, se produce un Espectro de Lneas (o Discontinuo). El Espectro de Lneas de cada Elemento es nico. En 1885 J. J. Balmer estudi el espectro de emisin del Hidrgeno y obtuvo la siguiente ecuacin: donde n = 3, 4, 5, ... La serie de lneas que se obtiene se conoce como Serie de Balmer.

EL TOMO Y SU ESTRUCTURA ELECTRNICA Los tomos no son partculas individuales como lo haba pensado originalmente Dalton, sino que estn compuestos de partculas ms simples: en el ncleo del tomo, los neutrones y los protones cargados positivamente y rodeando al ncleo los electrones cargados negativamente PARTCULAS SUBATMICAS El Electrn

El electrn es una partcula subatmica que tiene carga negativa, su descubrimiento deriva de los experimentos realizados con Electricidad. Adems Julius Plcker en 1859 realiz experimentos con Rayos Catdicos que consiste en lo siguiente: Dos Electrodos se encuentran dentro de un tubo sellado de vidrio al que se ha extrado casi completamente el aire. Cuando se aplica un Voltaje alto a travs de los electrodos, emerge un haz de rayos desde el electrodo negativo llamado Ctodo hacia el electrodo positivo llamado nodo. Estos rayos tienen naturaleza negativa, ya que son repelidos por el extremo negativo de campos elctricos (Ctodo) y magnticos (Sur Magntico). En 1891 Stoney les llam electrones. Finalmente en 1897 Joseph J. Thomson determin la relacin carga/masa (e/m) del electrn estudiando la desviacin de los rayos Catdicos por los campos elctrico y magntico. e/m = -1.75 x 108 coulomb/gramo En 1909 Robert A. Millikan determin la carga del electrn que result ser: e = -1.602 x 10-19 Coulomb Al contar con el valor de e/m y con el de e, fu posible obtener el valor de m (masa del electrn) que result ser: me = 9.1096 x 10-28 g El Protn El protn es una partcula cargada positivamente, su estudio se debe en gran parte a Eugene Goldstein quien realiz experimentos con Rayos Catdicos en los cuales se introdujo Hidrgeno gas a baja presin, observando la presencia de Rayos que viajaban en direccin opuesta a los Rayos Catdicos. El llam a estos Rayos Positivos Protones. Se determin la relacin e/m para el protn resultando ser: e/m = +9.5791 x 104 Coulomb/g

A los protones se les asign el smbolo H+ y se determin que la carga del protn es igual a la del electrn slo que de signo contrario (+). eH+ = +1.602 x 10-19 Coulomb As mismo, se determin la masa del Protn siendo sta de: mH+ = 1.6726 x 10-24 g El Neutrn En 1932 Chadwik determin mediante el estudio de reacciones nucleares la masa del Neutrn, el cual no posee carga (Por eso le llamaron Neutrn) siendo sta de: mn = 1.6750 x 10-24 g n = neutrn El ncleo Es la parte central del tomo cargada positivamente: esta compuesto principalmente de las partculas fundamentales llamadas protones y neutrones. Los electrones se mueven alrededor del ncleo. El ncleo contiene la mayor parte de la masa NMERO ATMICO (Z) Indica el nmero de protones que tiene un tomo en el ncleo, el cual es igual a la cantidad de electrones, ya que la materia es elctricamente neutra. La cantidad de protones vara segn el elemento. EJEMPLO: EL Magnesio ( Mg) tiene Z= 12 NMERO DE MASA (A) Es la suma del nmero de protones y neutrones contenidos en el ncleo.

A=Z+N EJEMPLO: El Sodio (Na) tiene Z = 11 y A = 23, por lo tanto contiene 11 protones, 11 electrones y 12 neutrones. ISTOPOS Son tomos de un mismo elemento que contienen el mismo nmero de protones y electrones, pero diferente nmero de neutrones. MASA ATMICA: Es la masa de un tomo expresada en relacin al tomo de carbono-12 (12C). NMEROS CUNTICOS Los nmeros cunticos determinan la regin del espacioenerga de mayor probabilidad para encontrar a un electrn. El desarrollo de la Teora Cuntica fue realizado por Plank, Maxwell, Schrdinger, Pauling, Heisenberg, Einstein, De Broglie y Boltzmann Descripcin de los Nmeros Cunticos: Nmero Cuntico Principal: Proporciona el Nivel y la n= distancia promedio relativa del electrn al Ncleo. n posee valores de 1, 2, 3,.... Nmero Cuntico Azimutal: Proporciona el subnivel. cada orbital de un subnivel dado l= es equivalente en energa, en ausencia de un campo magntico. l posee valores desde 0 hasta n-1.

Nmero Cuntico Magntico: m Define la orientacin = del Orbital. m posee valores desde -l pasando por 0 hasta +l Nmero Cuntico de Spin: s = Define el giro del Electrn. s posee valores de +1/2 y -1/2. Principio de Incertidumbre de Heisenberg: Es imposible determinar simultneamente la posicin exacta y el momento exacto del electrn Principio de Exclusin de Pauli: Dos electrones del mismo tomo no pueden tener los mismos nmeros cunticos idnticos y por lo tanto un orbital no puede tener ms de dos electrones. El Nmero mximo de electrones por nivel es 2(n)2 CONFIGURACIN ELECTRNICA DE LOS ELEMENTOS NOTACIN ESPECTRAL: Es la representacin esquemtica de la distribucin de los electrones de un tomo, de acuerdo con el modelo atmico de Bohr. Los electrones tienden a ocupar orbtales de energa mnima. La siguiente figura muestra el orden de llenado de los orbtales. ELECTRONES NIV ORBITA MXIMOS EL LES POR NIVEL

EJEMPLO: La notacin espectral del Calcio (Z = 20) es: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Conocido este orden se puede asegurar que el tercer electrn ira al orbital 2s. Por tanto, la configuracin electrnica del litio es 1s2 2s. El Berilio, con cuatro electrones, colocara el cuarto electrn en el orbital 2s puesto que este puede aceptar hasta dos electrones. La configuracin electrnica del berilio resulta ser 1s2 2s2. La forma que se ha usado hasta ahora para escribir la notacin electrnica es la notacin convencional; tambin se usa el diagrama orbital o notacin orbital. Cuando se escribe un diagrama orbital, se usan flechas para indicar los electrones ( para indicar, por ejemplo yspn +1/2 y spn -1/2). Por ejemplo, el diagrama orbital para los cinco primeros elementos ser: NOTACIN CONVENCIONAL 11H 1s 1 DIAGRAMA ORBITAL

22He

1s 2

33Li

1s 2 2s 1

44Be

1s 2 2s 2

55B

1

1s 2 2s 2 2p

Para representar una configuracin electrnica por la notacin convencional se usan dos mtodos (a) la configuracin total : que consiste en escribir todos los orbitales . (b) la configuracin parcial : en donde los niveles totalmente llenos se abrevian con la letra mayscula apropiada. si (K) significa 1s2; (K, L) significa 1s2 2s2 2p6 3s1. Por ejemplo , para el tomo de sodio : 11Na configuracin total : 1s2 2s2 2p6 3s1; configuracin parcial : ( K,L) 3s1 Otra manera alterna de escribir la configuracin parcial , es escribiendo el smbolo del gas noble que le precede entre corchetes, seguido de los electrones presentes por encima del gas noble, por ejemplo, para el sodio y calcio seria :11

Na Ca

20

configuraci [Ne] 3s1 n parcial configuraci [Ar] 4s2 n parcial

REGLA DE HUND Se aplica la regla de Hund de mxima multiplicidad cuando un orbital p, d, o f es ocupado por ms de un electrn. Esta regla dice que los electrones permanecen sin aparear con espines paralelos en orbitales de igual energa, hasta que cada uno de estos orbitales tiene , cuando menos un electrn. Por ejemplo, el diagrama orbital para el fsforo:

15

[N P e]

y [N n e] o

Ningn orbital p puede poseer dos electrones hasta que todos los orbitales p tengan un electrn cada uno .

PERIODICIDAD QUMICA Por qu determinados elementos tienen propiedades semejantes? estas pregunta se puede contestar con la moderna teora atmica en funcin de las estructuras electrnicas. Elementos diferentes cuyos tomos tienen estructuras electrnicas semejantes en sus capas externas o niveles de valencia tienen muchas propiedades qumicas en comn. Esta idea que relaciona la semejanza en las estructuras con la semejanza en las propiedades es la base de la ley peridica CLASIFICACIONES PERIDICAS INICIALES Los cientficos ven la necesidad de clasificar los elementos de alguna manera que permitiera su estudio ms sistematizado. Para ello se tomaron como base las similaridades qumicas y fsicas de los elementos. Estos son

algunos de los cientficos que consolidaron la actual ley peridica: Hace su clasificacin en grupos de Johann W. tres elementos con propiedades Dobeneiner qumicas similares, llamados : triadas. Organiza los elementos en grupos de ocho u octavas, en orden ascendente de sus pesos atmicos John y encuentra que cada octavo Newlands: elemento exista repeticin o similitud entre las propiedades qumicas de algunos de ellos. Clasifican lo elementos en orden Dimitri ascendente de los pesos atmicos. Mendeleiev Estos se distribuyen en ocho y Lothar grupos, de tal manera que aquellos Meyer: de propiedades similares quedaban ubicados en el mismo grupo.

TABLA PERIDICA ACTUAL

En 1913 Henry Moseley basndose en experimentos con rayos x determin los nmeros atmicos de los elementos y con estos cre una nueva organizacin para los elementos. " Las propiedades qumicas de los Ley peridica: elementos son funcin peridica de sus nmeros atmicos " lo que significa que cuando se ordenan los elementos por sus nmeros atmicos en forma ascendente, aparecen grupos de ellos con propiedades qumicas similares y propiedades fsicas que varan peridicamente. ORGANIZACIN DE LA TABLA PERIDICA Los elementos estn distribuidos en filas (horizontales) denominadas perodos y se enumeran del 1 al 7 con nmeros arbigos. Los elementos de propiedades similares

estn reunidos en columnas (verticales), que se denominan grupos o familias; los cuales estn identificados con nmeros romanos y distinguidos como grupos A y grupos B. Los elementos de los grupos A se conocen como elementos representativos y los de los grupos B como elementos de transicin. Los elementos de transicin interna o tierras raras se colocan aparte en la tabla peridica en dos grupos de 14 elementos, llamadas series lantnida y actnida. La tabla peridica permite clasificar a los elementos en metales, no metales y gases nobles. Una lnea diagonal quebrada ubica al lado izquierdo a los metales y al lado derecho a los no metales. Aquellos elementos que se encuentran cerca de la diagonal presentan propiedades de metales y no metales; reciben el nombre de metaloides. Son buenos conductores del calor y Metales la electricidad, son : maleables y dctiles, tienen brillo caracterstico. Pobres conductores del calor y la No electricidad, no poseen Metales brillo, no son : maleables ni dctiles y son frgiles en estado slido. poseen propiedades Metaloi intermedias entre des: Metales y No Metales.

LOCALIZACIN DE LOS ELEMENTOS

Las coordenadas de un elemento en la tabla se obtienen por su distribucin electrnica: el ltimo nivel de energa localiza el periodo y los electrones de valencia el grupo. Elementos Estn repartidos en ocho grupos y representa se caracterizan porque su

tivos:

distribucin electrnica termina en s-p o p-s. El nmero del grupo resulta de sumar los electrones que hay en los subniveles s s y p del ltimo nivel.

EJEMPLO: localice en la tabla peridica el elemento con Z= 35 La distribucin electrnica correspondiente es: la cual en forma ascendente es ; 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5

El ltimo nivel de energa es el 4, por lo tanto el elemento debe estar localizado en el cuarto periodo. El grupo se determina por la suma 2+5=7, correspondiente al nmero de electrones ubicados en el ltimo nivel, lo cual indica que el elemento se encuentra en el grupo VII A. Algunos grupos representativos reciben los siguientes nombres: Gru po IA: Gru po IIA Alcalinos Alcalinotrr eos

Gru po Halgenos VIIA : Gru po Gases VIII nobles A: Elemento Estn repartidos en 10 grupos y

son los elementos cuya distribucin electrnica ordenada termina en d-s. El subnivel d s de pertenece al penltimo nivel de transicin energa y el subnivel s al ltimo. El : grupo est determinado por la suma de los electrones de los ltimos subniveles d y s. Si la suma es 3,4,5,6 7 el grupo es IIIB, IVB, VB, VIB,VIIB respectivamente. Si la suma es 8, 9 10 el grupo es VIIIB primera, segunda o tercera columna respectivamente. Y si la suma es 11 12 el grupo es IB y IIB respectivamente. EJEMPLO: localice en la tabla peridica el elemento con Z= 47 La distribucin electrnica correspondiente es: la cual en forma ascendente es ;

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 4p6 5s2 4d4 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d4 5s2

El ltimo nivel de energa es el 5, por lo tanto el elemento debe estar localizado en el quinto periodo. El grupo se determina por la suma 9+2=11, lo cual indica que el elemento se encuentra en el grupo I B.

Element os de tierras raras:

Estn repartidos en 14 grupos y su configuracin electrnica ordenada termina en f-s. Es de notar que la serie lantnida pertenece al periodo 6 y la actnida al periodo 7 de la tabla peridica.

LOCALIZACIN DE LOS ELEMENTOS EN LA TABLA

COMPORTAMIENTO DE LAS PROPIEDADES EN LA TABLA: Radio atmico: Es una medida del tamao del tomo. Es la mitad de la distancia existente entre los centros de dos tomos que estn en contacto. Aumenta con el periodo (arriba hacia abajo) y disminuye con el grupo (de derecha a izquierda). El radio atmico depender de la distancia al ncleo de los electrones

de la capa de valencia Energa de ionizacin: Es la energa requerida para remover un electrn de un tomo neutro. Aumenta con el grupo y diminuye con el perodo. Electronegatividad: Es la intensidad o fuerza con que un tomo atrae los electrones que participan en un enlace qumico. Aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba. Afinidad electrnica: Es la energa liberada cuando un tomo neutro captura un electrn para formar un ion negativo. Aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba. VARIACIN DE LAS PROPIEDADES PERIDICAS

MATERIA Y ENERGA La materia es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio y tiene masa,

PROPIEDADES DE LA MATERIA Todo lo que nos rodea y que sabemos como es se le llama materia. Aquello que existe pero no sabemos como es se le llama no-materia o antimateria. Al observar la materia nos damos cuenta que existen muchas clases de ella porque la materia tiene propiedades generales y propiedades particulares. Propiedades generales

Las propiedades generales son aquellas que presentan caractersticas iguales para todo tipo de materia. Dentro de las propiedades generales tenemos: Masa = Es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es la fuerza de atraccin llamada gravedad que ejerce la tierra sobre la materia para llevarla hacia su centro.

Peso =

Es la propiedad que tienen los cuerpos de ocupar un Extensin = lugar determinado en el espacio. Es la propiedad que dice Impenetrabi que dos cuerpos no ocupan lidad = el mismo tiempo o el mismo espacio. Es la propiedad que indica que todo cuerpo va a permanecer en estado de Inercia= reposo o movimiento mientras no exista una fuerza externa que cambie dicho estado de reposo o movimiento. Es la propiedad que dice que como la materia esta Porosidad = constituida por molculas entre ellas hay un espacio que se llama poro. Elasticidad Es la propiedad que indica = que cuando a un cuerpo se le aplica una fuerza esta se deforma y que al dejar de aplicar dicha fuerza el cuerpo recupera su forma original; lgicamente sin pasar l limite de

elasticidad. "limite de influenza " Esta propiedad demuestra Divisibilidad que toda la materia se = puede dividir.

Propiedades Especificas

Todas las sustancias al formarse como materia presentan unas propiedades que las distinguen de otras y esas propiedades reciben el nombre de especificas y dichas propiedades reciben el nombre de color, olor, sabor, estado de agregacin, densidad, punto de ebullicin, solubilidad, etc. El color, olor y sabor demuestra que toda la materia tiene diferentes colores, sabores u olores. El estado de de agregacin indica que la materia se puede presentar en estado slido, liquido o gaseoso. La densidad es la que indica que las sustancias tienen diferentes pesos y que por eso no se pueden unir fcilmente . CLASIFICACIN DE LA MATERIA

Materia heterog neo

Es una mezcla de sustancias en ms de una fase o que son fsicamente distinguibles. Constituido por una sola sustancia o por varias que se encuentran en una sola fase Es un material homogneo constituido por ms de una sustancia. Son transparentes, estables y no producen precipitaciones. Una caracterstica muy importante es la

EJEMPL O: mezcla de agua y aceite. EJEMPL O: mezcla de sal y agua. EJEMPL O: las gaseosas .

Material homog neo:

Solucin :

composicin, la cual es igual en todas sus partes. Sin embargo, con los mismos componentes es posible preparar muchas otras soluciones con solo variar la proporcin de aquellos Es un material homogneo cuya composicin qumica es invariable. EJEMPL O: alcohol (etanol) EJEMPL O: nitrgeno gaseoso (N2), la plata (Ag) EJEMPL O: dixido de carbono (CO2)

Sustanci a pura:

Element Sustancia conformada por o: una sola clase de tomos

Compue Sustancia conformada por sto: varias clases de tomos

CAMBIOS DE LA MATERIA Cambio fsico: Cambio que sufre la materia en su estado, volumen o forma sin alterar su composicin. EJEMPLO : en la fusin del hielo, el agua pasa de estado slido a lquido, pero su

composici n permanec e inalterada . EJEMPLO : en la combusti n de una hoja de papel, se genera CO, CO2 y H2O a partir de celulosa, cambiand o la composici n de la sustancia inicial.

Cambio qumico :

Cambio en la naturaleza de la materia, variacin en su composicin

Cambio s de estado:

El estado en que se encuentre un material depende de las condiciones de presin y temperatura, modificando una de stas variables o ambas, se puede pasar la materia de un estado a otro.

Slido, liquido, gaseoso o plasma

CAMBIOS

DE

ESTADO

CARACTERSTICAS DE LOS DIFERENTES ESTADOS DE LA MATERIA SLIDOS LQUIDOS GASES COMPRESIBILI No se pueden No se pueden S pueden DAD comprimir comprimir comprimirse No se adaptan Se adaptan al Se adaptan al VOLUMEN al volumen volumen del volumen del del recipiente recipiente recipiente Vibracin, GRADOS DE Vibracin, Vibracin rotacin, LIBERTAD rotacin traslacin EXPANSIBILID No se No se S se expanden AD expanden expanden

REPRESENTACIN DE LOS COMPUESTOS

Smbolo : es la letra o letras que se emplean para representar elementos qumicos. EJEMPLO: Al (aluminio) Molcula : se forman por enlaces qumicos de dos o ms tomos y siempre en proporciones definidas y constantes. Son la estructura fundamental de un compuesto. Frmula: Frmu la empri ca o mnim a Informa sobre el tipo de tomos que forman la molcul a y la relacin mnima en la cual estos se combin an. Frmula de Lewis o electrnic a: Representa la molcula incluyendo todos los electrones de valencia de los tomos constituyen tes, estn o no compromet idos en enlaces.

Frmula qumica

Frmula molecula r Expresa la composici n real de un compuest o, indicando el nmero de tomos de cada especie que forma la molcula. La frmula molecular es un mltiplo de la emprica.

Frmula estructu ral : Muestra el ordenami ento geomtric oo posicin que ocupa cada tomo dentro de la molcula.

Es la representa cin de un compuesto e indica la clase y la cantidad de tomos que forman una molcula. Est constituido por el smbolo de cada elemento presente en la sustancia, seguido por un subndice que ndica

el nmero relativo de tomos.

EJEMP LO: EJEMPLO : Fe2O3 La frmula mnima del etano (C2H6) es CH3

EJEMPLO:

EJEMPLO :

EJEMPLO:

UNIDADES QUMICAS: Mol: Nmero de Avogadro Peso Atmico: Es el nmero de partculas igual al nmero de Avogadro 6.023 x 1023 partculas Es el peso de una mol de tomos de un elemento. EJEMPLO: En un mol de Fe (hierro) hay 6.023 x 1023 tomos de hierro y estos pesan en total 55.8 g 1MOL = 6.023 x 1023 = peso atmico del elemento

Unidades de Masa Atmica u.m.a La unidad de masa atmica uma es en realidad una unidad de peso y se define exactamente como 1/2 de la masa del tomo de 12C. Su tamao extremadamente pequeo es cmodo para la descripcin del peso de los tomos. Por ejemplo, el peso real de un tomo de hidrogeno es 1.67 x 10-24 g 0 1.008 uma. Como todos los pesos atmicos se basan en el mismo patrn, todos ellos pueden utilizarse para comparar los pesos de dos tomos cualesquiera. As , el peso atmico del azufre, 32.06 uma, indica que:

El cobre tiene un peso atmico de 63.54 uma. Por consiguiente,

en consecuencia:

Es el peso de una mol de molculas de un compuesto. Se obtiene sumando el peso atmico de todos los tomos que forman la molcula. 1 MOL = 6.023 x 1023 molculas = peso molecular (peso frmula) Peso Molecular: EJEMPLO: En un mol de H2SO4 (cido sulfrico) hay 6.023 x 1023 molculas de cido y estas pesan 98 g. Este resultado se obtiene teniendo en cuenta el nmero de tomos y sus pesos atmicos, as:: hidrgeno 2 x 1 = 2 azufre 1 x 32 = 32 oxgeno 4 x 16 = 64

Relacin entre mol, peso molecular y nmero de partculas:

DETERMINACIN DE FORMULAS EMPRICAS Y MOLECULARES EJEMPLO: Determine la Frmula Emprica y la Frmula Molecular de un compuesto que contiene 40.0 % de C, 6.67 % de H y 53.3 % de O y tiene un peso molecular de 180.2 g/mol . PARA DETERMINAR LA FORMULA EMPRICA:

Cuando los datos se expresan como porcentaje, se pueden considerar 100 gramos del compuesto para realizar los clculos. Los pesos atmicos son: C = 12.0, O = 16.0 y H = 1.0

El primer paso para el clculo es determinar el nmero de moles de cada elemento. # moles de C = 40/12.0 = 3.33 # moles de O = 53.3/16.0 = 3.33 # moles de H = 6.67/1.0 = 6.67 El siguiente paso consiste en dividir cada valor entre el valor ms pequeo. C = 3.33/3.33 = 1 O = 3.33/3.33 = 1 H = 6.67/3.33 = 2 Puede apreciarse que los valores obtenidos son los nmeros enteros ms pequeos y la frmula emprica ser: C1H2O1 o bien, CH2O. PARA DETERMINAR LA FORMULA MOLECULAR: Para obtener la Frmula Molecular, calculemos el peso de la Frmula emprica: C = (12.0)x(1) = 12.0 H = (1.0)x(2) = 2.0 O = (16.0)x(1) = 16.0 Suma = 30.0

Ahora se divide el Peso Molecular entre el Peso de la Frmula Emprica 180/30 = 6

La Frmula Molecular ser igual a 6 veces la Frmula emprica: C6H12O6 En los casos en que una frmula emprica d una fraccin, como por ejemplo: PO2.5 habr que multiplicar por un nmero entero que nos proporcione la relacin buscada, por ejemplo 2 : P2O5 EJEMPLO:

Calcule el Peso Frmula del BaCl2 (Cloruro de Bario).

Primero deben consultarse los Pesos Atmicos del Bario y del Cloro. Estos son: Peso Atmico = (P. A.) del Bario Peso Atmico = (P. A.) del Cloro Peso Frmula = del BaCl2 Peso Frmula del BaCl2 EJEMPLO:

137.3 g/mol 35.5 g/mol

(1) x (P. A. del Bario) + (2) x (P. A. del Cloro) (1) x (137.3) + (2) x = (35.5) = 137.3 + 71 = 208.3

Cuntos moles de Aluminio hay en 125 gramos de Aluminio?

Primero se consulta el Peso Atmico del Aluminio, el cual es 27 g/mol. En seguida hacemos el planteamiento: 27 gramos de Al ------ 1 Mol de Aluminio 125 gramos de Al ----- ? Moles de Aluminio = 49.25 Moles de Aluminio Tambin es posible determinar al composicin porcentual utilizando factores de conversin;

EJEMPLO:

Un hidrocarburo contiene 85.63% de carbono y 14.37% de hidrogeno. Deducir su formula emprica.

La solucin del problema cuando se aplica a 100 g del compuesto es como sigue : Peso del C= 85.63 g = 14.37 g peso del H

La formula emprica es CH2. La formula molecular puede ser CH2, C2H4, C3H6, etc, puesto que cualquiera de estas formulas tienen una composicin porcentual igual a la de CH2. EJEMPLO:

Un compuesto contiene 63.53% de hierro y 36.47 % de azufre . Deducir su formula emprica.( Para facilidad de los clculos tmese por pesos atmicos Fe= 55.8 y S=32.1)

La frmula emprica expresa solamente el nmero relativo de los tomos de cada elemento y todo lo que se dice acerca de los nmeros relativos de los tomos de cada elemento se pude aplicar a los numero relativos de moles de tomos. Por tanto el calculo del numero relativo de moles de hierro y de azufre conducir a la formula emprica. La solucin, cuando se aplica a 100 g del compuesto, es como sigue:

La formula emprica del sulfuro es FeS EJEMPLO:

Deducir la frmula emprica de un compuesto formado por 9.6 x 1023 tomos de carbono, 2.888 x 1024 tomos de hidrogeno y 4.816 x 1023 tomos de oxgeno.

La manera ms conveniente de resolver el problema es conocer el nmero relativo de tomos ; para lograrlo, dividimos por el nmero menor, es decir, 4.816 x 1023

Por cada tomo de O, tenemos de 2 de C y 6 de H. As, frmula emprica es C2H6O

ESTRUCTURAS DE LEWIS Y FRMULA ESTRUCTURAL

EJEMPLO:

Escribir la frmula de lewis para a) Be, b) O, c) F, d) Li

Si representamos con puntos los electrones de valencia ( los que participan en el enlace qumico) tenemos: a ) b ) c) d ) Dos electrones s, puesto que su configuracin electrnica 1s2 2s2 indica que haya dos electrones en el nivel de valencia. Dos electrones s y cuatro electrones p, de acuerdo con su configuracin electrnica 1s2 2s2 2p4; en total, 6 electrones de valencia. Dos electrones s y cinco electrones p ( configuracin electrnica 1s2 2s2 2p4) Un electrn s ( configuracin electrnica 1s2 2s1).

EJEMPLO:

De acuerdo con la regla del octeto , escribir las formulas electrnicas y estructurales de a) HF, b) CH4 , c) H2S.

Se acostumbra usar una lnea para representar un par compartido de electrones entre dos tomos. ( frmul a ( frmula electrn estructu ica o de ral) Lewis) a) b)

c)

ENERGA

La Energa es la capacidad para realizar un trabajo. Se presenta en diferentes formas: potencial, cintica, elctrica, calrica, lumnica, nuclear y qumica. EQUIVALENCIAS DE LAS UNIDADES DE ENERGA 4.184 1 calora= joules 1 1000 kilocalor = caloras a 1 1 joule = newton (unidad de fuerza) 1 1 =kilogra newton mo 1 1 joule =kilogra mo 1J = = = x 4.184 J 1kcal 1 metro (unidad de longitud) 1 (1 x metr xsegund o o) -2 1 (1 x metr xsegund o2 o) -2

1 kg m2 s-2

Es la cantidad de calor necesaria para elevar en Calora = 1 C un gramo de agua. Es una forma de energa que fluye entre cuerpos debido a una diferencia de temperatura. El calor Calor = fluye de un cuerpo caliente a uno fro, hasta que los dos alcanzan igual temperatura. Es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de un gramo de una Calor sustancia en un grado centgrado. Ejemplo: Cp especfic del oro: 0.129 J/ g C, lo cual indica que son o= necesarios 0.129 J para elevar en 1C la temperatura de 1 g de oro. Tempera Es la medida de la cantidad de calor que tiene un tura = cuerpo. La escala Celsius al igual que las escalas Fahrenheit y la escala Kelvin o absoluta sirven para determinar la temperatura de un cuerpo. Guardan la siguiente relacin

C = 5/9 (F 32 ) K = C + 273 F = 9/5 C + 32

comparacin de los termmetros en las escalas Kelvin, Celsius y Fahrenheit Punto de ebullicin del agua Punto de congelaci n del agua Cero absoluto de Temperat ura Kelvin (escala absolu ta)

37 3K 27 3K 0K

100 C

212 100 F 0C = 180 32F F 273 460 C F

Celsius (centgr ado)

Fahren heit

LEYES DE CONSERVACIN DE LA MASA Y LA ENERGA En una reaccin qumica ordinaria la masa de todos los productos es igual a la masa de las sustancias reaccionantes

PRIMER A:

(Ley de Lavoisier)

SEGUN DA :

(ley de la La energa no se crea ni Termodinm se destruye , solo se ica ) transforma. La materia y al energa pueden transformarse mutuamente , pero la suma total de la materia y la energa del universo es constante.

TERCER A:

( Ley de Einstein )

NOMENCLATURA INORGNICA La qumica tiene su propio lenguaje, a lo largo de su desarrollo se han descubierto miles y miles de compuestos y con ellos un gran numero de nombres que los identifican . En la actualidad el nmero de compuestos sobrepasa los 13 millones, en respuesta a esto, a lo largo de los aos los qumicos han diseado un sistema aceptado mundialmente para nombrar las sustancias qumicas lo que ha facilitado el trabajo con la variedad de sustancias que existen y se descubren constantemente.

La primera distincin bsica en la nomenclatura qumica, es entre los compuestos orgnicos e inorgnicos donde el primer termino se refiere a la mayora de aquellos compuestos que contienen el elemento carbono. A continuacin se expondr gran parte de la nomenclatura bsica para los compuestos inorgnicos. estos compuestos se pueden dividir por conveniencia en cuatro clases o funciones ; oxido, base, cido y sal. Veamos la primera distincin para efectos de la nomenclatura inorgnica: ELEMENTOS METLICOS Y NO METLICOS Para efectos de nomenclatura y estudio de las propiedades qumicas una clasificacin muy importante de los elementos es en metlicos y no metlicos. Se puede determinar aproximadamente si un elemento es metal o no metal por su posicin en la tabla peridica , Los metales se encuentran a la izquierda y en el centro de la tabla peridica y los no metales en el extremo a la derecha . Cuando se comparan dos elementos, el mas metlico es el que se encuentra mas hacia la izquierda o mas hacia la parte inferior de la tabla peridica . Existen algunas reglas tiles basadas en el concepto del nmero de oxidacin que permiten predecir las frmulas de un gran nmero de compuestos.

REGLAS:

1. El nmero de oxidacin de cualquier tomo sin combinar o elemento libre por ejemplo;Cl2 es cero.

2. El nmero de oxidacin para oxigeno es -2 ( en los perxidos es de -1)

3. La suma de los nmeros de oxidacin para los tomos de los elementos en una frmula determinada es igual a cero; cuando se trata de un ion poliatmico es una partcula cargada que contiene ms de un tomo , por ejemplo, el nitrgeno es +5.

4. el numero de oxidacin para el hidrogeno es +1 ( en los hidruros es de - 1)

5. Para los iones simples, el nmero de oxidacin es igual a la carga de un in. (As, para Mg +2 , el numero de oxidacin es +2)

CATIONES Y ANIONES CATIONES ( iones positivos ) Cuando un elemento muestra una simple forma cationica, el nombre del cation es el mismo nombre del elemento. Ejemplos: Na+ ion sodio Ca+2, ion calcio Al+3, ion aluminio Cuando un elemento puede formar dos cationes relativamente comunes (con dos estados de oxidacin respectivamente diferentes),cada ion debe nombrarse de tal manera que se diferencie del otro. Hay dos maneras de hacer esto, el sistema establecido por la IUPAC y el sistema tradicional El SISTEMA ESTABLECIDO POR LA IUPAC; consiste en que los iones positivos se nombran como elemento indicando el nmero de oxidacin mediante numerales entre parntesis; as, por ejemplo: Cu+1

es cobre (I) y Cu

+2

es cobre ( II)

EL SISTEMA TRADICIONAL; usa los sufijos -oso- e -icounidos a la raz del nombre del elemento para indicar respectivamente, el mas bajo y el mas alto estados de oxidacin. As; a Cu+1

se le denomina ion cuproso y a Cu ( II)

+2

ion cprico

ANIONES (iones negativos)

Los iones negativos se derivan de los no metales. La nomenclatura de los aniones sigue el mismo esquema de los cidos , pero cambian las terminaciones como sigue; Terminacin del cido hdrico ico oso Terminacin del anin uro ato ito

FUNCIONES QUMICAS

XIDOS Se define un xido como la combinacin binaria de un elemento con el oxgeno. Con el oxgeno, es corriente que los elementos presenten varios grados de valencia o numero de oxidacin, mientras que el O2= siempre es

divalente excepto en los perxidos donde acta con una valencia de -1. Para saber la valencia o valencias de un elemento cualquiera con O2 y poder formular el correspondiente xido, basta con observar su ubicacin en la tabla peridica, en la cual el nmero de la columna indica la valencia ms elevada que presenta un elemento para con el O. Los xidos se dividen en dos categoras segn sea el tipo del elemento que se combina con el oxgeno . XIDOS BSICOS ( Combinacin del oxgeno con elementos metlicos) Las combinaciones del oxgeno con los metales, se llaman xidos bsicos o simplemente xidos. El mtodo tradicional para nombrar los xidos bsicos consiste en usar el nombre xido de seguido de nombre del metal EJEMPLO: Li2O = xido de litio CaO = xido de calcio

Cuando un metal presenta dos nmeros de oxidacin diferentes, para designar el xido se emplean las terminaciones oso ( para el elemento de menor numero de oxidacin) e ico ( para el de mayor numero de oxidacin) EJEMPLO: CoO = xido Co2O3 = xido cobaltoso cobaltico Para este caso, en el sistema moderno de nomenclatura, recomendado por la IUPAC, el nmero de oxidacin del metal que se combina con el oxgeno se indica con nmeros romanos entre parntesis agregado al final del nombre del elemento en espaol: EJEMPLO: Co2O = xido de cobalto ( II) Co2O3 = xido de cobalto ( III)

XIDOS CIDOS ( Combinacin del oxigeno con elementos no metlicos) Las combinaciones del oxgeno con los elementos no metlicos se llaman xidos cidos o anhidros cidos EJEMPLO: SiO2 SeO2 dixido de silicio dixido de = selenio =

Estos xidos reaccionan con el agua para dar cidos ( tipo oxcido) EJEMPLO: CO2 oxido cido + H2O cido H2CO3 carbnico oxcid o

Para nombrar estos compuestos, la IUPAC recomienda el uso de la palabra xido y los prefijos griegos; mono, di tri, tetra, etc. que indican el numero de tomos de cada clase en la molcula EJEMPLOS: TeO2 = dixido TeO3 = trixido de telurio de telurio As2O5 = As2O3 = trixido pentaxido de de diarsenico diarsenico

2Cl2

+

O2

= monxido Cl2O de dicloro

oxido cido Cuando un elemento presenta dos valencias diferentes, se usa la terminacin oso para el oxido que tiene el elemento de menor valencia y la terminacin ico para el de menor valencia: EJEMPLO: TeO2 = oxido TeO3 = oxido teluroso telrico Sin embargo, el mejor mtodo y el que ofrece manos confusin es el de la IUPAC o sistema Stock, donde el numero de oxidacin o valencia se indica con nmeros romanos entre parntesis. Para los xidos de los halgenos todava se usan los prefijos hipo y per combinados con los sufijos oso e ico. EJEMPLO: = xido de nitrgeno (III)

2N2

+

3O2

2N2O3 oxido cido

2Cl2

+

O2

2Cl2

+

7O2

= xido 2Cl2O hipocloro so oxido cido = xido perclric 2Cl2O7 o oxido cido

VER TABLA DE OXIDOS Y BASES

BASES O HIDRXIDOS Segn la definicin de Bronsted - Lowry, una base es cualquier sustancia que puede aceptar reaccionar con un ion hidrogeno . Se entiende por hidrxido cualquier compuesto que tiene uno o mas iones hidrxido remplazables (OH-) .Las bases se obtienen por la reaccin de los xidos metlicos con el agua EJEMPLO: Na2 O Al2O3

+

H2O

+

3H2O

= hidrxido 2NaOH de sodio = 2Al(OH hidrxido )3 de aluminio

Como el grupo hidroxilo es monovalente, para formular una base se aade al metal que lo forma, tantos iones OH- como indica la valencia del metal. Las bases se nombran con las palabra hidrxido de seguidas del nombre del metal. Cuando un elemento presenta dos estados de oxidacin diferentes como ya se vio , el nombre termina en oso en los compuestos en que el elemento tiene la menor valencia y en ico en los que el elemento tienen la mayor valencia EJEMPLO: Ni(OH)2 = hidrxido niqueloso Ni (OH)3 = hidrxido niquelico

VER TABLA DE OXIDOS Y BASES

CIDOS Un cido se puede describir como una sustancia que libera iones hidrogeno (H+) cuando se disuelve en agua: Las

formulas de los cidos contienen uno o mas tomos de hidrogeno, as como un grupo aninico. Segn la definicin de Bronsted -Lowry, cido es toda sustancia capaz de ceder protones,(H+).En las formulas de todos los cidos el elemento hidrogeno se escribe en primer lugar. Hay dos clases de cidos; (a) HIDRCIDOS Que no contienen oxgeno. Son cidos binarios formados por la combinacin del hidrogeno con un elemento no metal. Se nombran empleando la palabra genrica cido seguida del nombre en latn del elemento no metlico con la terminacin hdrico. A los hidrcidos se les considera como los hidruros de los elementos de los grupos Vi y VII. EJEMPLOS: H2S HI HBr HF HCl cido sulfhdrico cido yodhdrico cido bromhdrico cido fluorhdrico cido clorhdrico

RECUERDE QUE ; HX ( X= F, Cl; Br, I ) en estado gaseoso no es un cido; en agua se disocia para producir iones H+, su solucin acuosa se llama cido EJEMPLO: HCl(g) H2O(l) Cloruro de hidroge no + HCL(ac) cido clorhdrico

(b) OXCIDOS Que contienen oxgeno. Son cidos ternarios que resultan de la combinacin de un oxido cido con el agua; por tanto, son combinaciones de hidrgeno, oxigeno y un no metal. EJEMPLO: PO3 PO4 + + H2O H2O = cido fosforoso = cido H3PO4 fosfrico H3PO3

Los oxcidos se nombran como los anhdridos u xidos de donde provienen. La frmula general de los oxcidos u oxcidos es: ( HO)mXOn donde m es el numero de grupos OH enlazados covalentemente al central X y n es el numero de oxgenos enlazados covalentemente a X VER TABLA DE ACIDOS

SALES Una sal es el producto de la reaccin entre un cido y una base: en esta reaccin tambin se produce agua: en trminos muy generales, este tipo de reaccin se puede escribir como : BASE CIDO + SAL + AGUA

EJEMPLO; OH Na + H C l NaCl + H2O

Se observa que el cido dona un H+ a cada OH- de la base para formar H2O y segundo que la combinacin elctricamente neutra del ion positivo Na+, de la base y el ion negativo del cido, Cl-, es lo que constituye la sal. Es importante tener en cuenta que el elemento metlico, Na+, se escribe primero y luego el no metlico, Cl-. Tambin se considera una sal a el compuesto resultante de sustituir total o parcialmente los hidrgenos ( H+) de un cido por metales: las sales se dividen en sales neutras, sales haloideas o haluros, oxisales , sales cidas y sales bsicas.

SALES NEUTRAS

Resultan de la sustitucin total de los hidrgenos ( H+) por un metal. El nombre que recibe la sal se deriva del cido del cual procede; las terminaciones cambian segn la siguiente tabla ; NOMBRE DEL CIDO NOMBRE DE LA SAL

__________________hdric o __________________uro hipo________________it hipo_______________oso o __________________ oso ___________________ito ___________________at __________________ ico o per________________ per________________ico ato se da primero el nombre del ion negativo seguido del nombre del ion positivo FeCl2 = cloruro ferroso FeCl3 = cloruro frrico

Sin embargo para este caso el esquema de nomenclatura de la IUPAC, que se basa en un sistema ideado por A Stock, indica el estado de oxidacin del elemento mediante un numero romano en parntesis a continuacin del nombre del elemento as;

Ejemplo: FeCl2 = cloruro FeCl3 = cloruro de de hierro ( II) hierro (III)

Si el elemento metlico forma un ion de un solo estado de oxidacin no se usa numero romano ejemplo; Ejemplo: LiI = Yoduro de Litio

SALES HALOIDEAS O HALUROS

Se forman por la combinacin de un hidrcido con una base. En la formula se escribe primero el metal y luego el no metal (con la menor valencia) y se intercambian las valencias). Los haluros se nombran cambiando la terminacin hidrico del cido por uro y con los sufijos oso e ico, segn la valencia del metal. EJEMPLO; Cu(OH) + HCl cido clorhdrico 2Fe(OH)3 + H2S cido sulfhdrico CuCl cloruro cuproso Fe2S3

+ H2O

+ 6H2O

sulfuro frrico

Si un par de no metales forman ms de un compuesto binario, como es el caso ms frecuente, para designar el nmero de tomos de cada elemento En este el estado de oxidacin del elemento se usan los prefijos griegos: bi: dos,

tri: tres, tetra: cuatro, penta: cinco, hexa: seis, etc, antecediendo el nombre del elemento, por ejemplo;

PS3 = trisulfuro de fsforo

PS5 = pentasulfuro de fsforo

VER TABLA SALES HALOIDEAS

OXISALES

Se forman por la combinacin de un oxcido con una base. En la formula se escribe primero el metal, luego el no metal y el oxigeno. Al metal se le coloca como subndice la valencia del radical (parte del oxcido sin el hidrogeno) que depende del numero de hidrgenos del cido. Las oxisales se nombran cambiando la terminacin oso del cido porito e ico por ato Ejemplo; KOH HClO + KClO hipoclori to de sodio Al(NO3)3 nitrato de aluminio + H2O

cido hipocloroso + Al(OH)3 HNO3 cido ntrico

+ H2O

VER TABLA DE OXISALES

SALES CIDAS

Resultan de la sustitucin parcial de los hidrgenos del cido por el metal. en la formula se escribe primero el metal, luego el hidrogeno y despus el radical. EJEMPLO: + NaOH H2CO3 NaHCO3 carbonat o cido de sodio ( Bicarbo nato de sodio) + H2O

cido carbnico

SALES BSICAS

Resultan de la sustitucin parcial de los hidrxidos (OH) de las bases por no metales. En la formula se escribe primero el metal, luego el OH y finalmente el radical. EJEMPLO: CuOHNO3=

nitrato bsico de cobre (II)

Se aplican las reglas generales para nombra oxisales, pero se coloca la palabra bsica entre nombre del radical y el metal EJEMPLO: Cu(OH)2 + HNO3 cido nitrico

CuOHNO3 nitrato bsico de cobre (II)

+ H2O

SALES DOBLES

Se obtienen sustituyendo los hidrgenos de cido por mas de un metal. en la formula se escribe los dos metales en

orden de electropositividad y luego el radical. Se da el nombre del radical seguido de los nombres de los metales respectivos. EJEMPLO: Al(OH)3 + KOH + H2SO4 cido sulfurico KAl(SO4) sulfato de aluminio y potasio ( alumbre) + H2O

PERXIDOS En el agua ordinaria, H2O, el oxigeno tiene un numero de oxidacin de -2. en el agua oxigenada , H2O2, el nmero de oxidacin del oxigeno es -1. el ion O2= se llama ion peroxido. Los perxidos resultan de sustituir los dos hidrgenos del agua oxigenada por elementos metlicos. Se nombran con la palabra perxido seguida del correspondiente metal. EJEMPLO: Na2O2 = Ba2O2 = perxido de sodio perxido de bario VER TABLA PEROXIDOS

HIDRUROS La combinacin de cualquier elemento con el hidrogeno constituye un hidruro. el hidrogeno es siempre monovalente y en el caso de los hidruros metlicos presenta un estado de oxidacin de -1 ( en los dems casos aparece como +1). Para saber la valencia que tiene un elemento cualquiera, al combinarse con el hidrogeno para formar el

correspondiente hidruro, basta con observar la tabla peridica y tener en cuenta las siguientes reglas; 1. Los elementos de las tres primeras columnas, presentan con el Hidrogeno la valencia que indica el numero de la columna; as: primera columna= monovalentes, segunda columna= divalentes, tercera columna= trivalentes. 2. Para saber la valencia con el hidrogeno de los elementos de las columnas IV a VIII, se resta de 8 el numero caracterstico de la columna que ocupa el elemento, As, los elementos de la columna V sern trivalentes porque 8-5 = 3 En cuanto a la nomenclatura, los hidruros formados por los metales reciben el nombre ; Hidruro de ... ( nombre del elemento combinado por el H). Los hidruros de los no metales reciben nombres especiales EJEMPLO: NaH NH3 CoH3 PH3 hidruro de sodio = amoniaco hidruro = de cobalto = fosfina =

ENLACE QUMICO Cuando se acercan dos tomos mutuamente, se ejercen varias fuerzas entre ellos. Algunas de estas fuerzas tratan de mantener los tomos unidos, otras tienden a separarlos. en la mayora de los tomos, con excepcin de los gases nobles , las fuerzas atractivas son superiores a las repulsivas y los tomos se acercan formando un enlace. As, se considera al enlace qumico como la fuerza que

mantiene unidos a dos o ms tomos dentro de una molcula. REGLA DEL OCTETO Los tomos tienden a perder, ganar o compartir electrones en forma tal que queden con un total de 8 electrones en su nivel energtico ms exterior, esta configuracin les proporciona gran estabilidad. IONES: tomos o conjunto de tomos que poseen carga elctrica. Catin: ion con carga positiva. Ejemplo: Ca+2 ion calcio, NH4+ ion amonio Anin: ion con carga negativa. Ejemplo: Br- ion bromuro, ClO2- ion clorito EJEMPLOS: El sodio tiene un potencial de ionizacin bajo y puede perder fcilmente su electrn 3s Na0 Na+ + 1e1s2 2s2 1s2 2s2 + 1e6 1 6 2p 3s 2p tomo ion de de sodio sodio La estructura electrnica del ion sodio resultante es exactamente igual a la del gas noble nen. este ion es una especie muy estable. Otros elementos ganan electrones para llenar la capa de valencia y alcanzar la configuracin estable de 8 electrones. El cloro es un ejemplo: Cl0 1e- + Cl1s2 2s2 2p6 1s2 2s2 2p6 + 3s2 3p5 3s2 3p6

tomo de cloro

ion cloruro

TIPOS DE ENLACES Este enlace se origina cuando se transfiere uno o varios electrones de un tomo a otro. Debido al intercambio electrnico, los tomos se cargan positiva y negativamente, establecindose as una fuerza de atraccin electrosttica que los enlaza. Se forma entre dos tomos con una apreciable diferencia de electronegatividade s, los elementos de los grupos I y II A forman enlaces inicos con los elementos de los grupos VI y VII A. Se presenta cuando se comparten uno o ms pares de electrones entre dos tomos cuya diferencia de electronegatividad es pequea.

ENLA CE INIC O:

EJEMPLO:

ENLA CE COVA LENT E

EJEMPLO:

Enlac e coval ente apola r:

Se establece entre tomos con igual electroneg atividad. tomos del mismo elemento presentan este tipo de enlace. Se establece entre tomos con electroneg atividades prximas pero no iguales Se establece por compartici n de electrones entre dos tomos pero un tomo aporta el par de electrones compartido s.

EJEMPLO:

Enlac e coval ente polar:

EJEMPLO:

Enlac e coval ente coord inado :

EJEMPLO:

ENLA CE MET LICO

Los electrones que participan en l se mueven libremente, a causa de la poca fuerza de atraccin del ncleo sobre los electrones de su periferia.

Basado en la diferencia de electronegatividad entre los tomos que forman el enlace puede predecirse el tipo de enlace que se formar: Si la diferencia de se formar un electronegatividades es = enlace inico mayor que 2. Si la diferencia de el enlace electronegatividades es =formado ser mayor que 0.5 y menor a covalente polar 2.0. Si la diferencia de el enlace ser electronegatividades es =covalente puro menor a 0.5 (o no polar). EJEMPLOS:

Qu tipo de enlace se formar entre H y O?

Segn la Tabla de Electronegatividades de Pauli, el Hidrgeno tiene una Electronegatividad de 2.2 y el Oxgeno 3.44, por lo tanto la diferencia de electronegatividades ser: 3.44 - 2.2 = 1.24 1.24 es menor que 2.0 y mayor que 0.5. Por lo tanto, el enlace ser Covalente Polar.

Decidir si se puede aplicar o no la regla del octeto a las molculas de: (a) BeCl2, (b) BCl3.

Como la regla del octeto se basa en el hecho de que todos los gases raros tienen una estructura de ocho electrones, basta con ver si el tomo central completa ocho electrones en la capa de valencia. (a) Los electrones de valencia asociados con Be (2s2) son: y con Cl (3s2 3p5) son: la estructura de lewis ser:

El berilio est rodeado nicamente de cuatro electrones, luego es una excepcin a la regla del octeto. (b) Los electrones de valencia asociados con B (2s2 2p1) son: y con Cl (3s2 3p5) son: la estructura electrnica o de Lewis ser

El boro esta rodeado nicamente de seis electrones, luego no cumple la regla del octeto

Explicar la formacin del enlace covalente en la molcula de cloruro de hidrogeno gaseoso, HCl.

Usamos los diagramas de Lewis para representar los electrones de valencia:

El tomo de cloro completa el octeto compartiendo el electrn del tomo de H; as, el cloro alcanza la configuracin del gas noble y el hidrogeno alcanza la configuracin del gas noble SOLUCIONES

Una solucin es una mezcla homognea de dos o mas sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y esta presente generalmente en pequea cantidad en pequea cantidad en comparacin con la sustancia donde se disuelve denominada solvente. en cualquier discusin de soluciones, el primer requisito consiste en poder especificar sus composiciones, esto es, las cantidades relativas de los diversos componentes. La concentracin de una solucin expresa la relacin de la cantidad de soluto a la cantidad de solvente. Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan : 1. 2. Su composicin qumica es variable. Las propiedades qumicas de los componentes de una solucin no se alteran. Las propiedades fsicas de la solucin son diferentes a las del solvente puro : la adicin de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullicin y disminuye su punto de congelacin; la adicin de un soluto a un solvente disminuye la presin de vapor de ste.

3.

PRINCIPALES CLASES DE SOLUCIONES SOLUCI DISOLVE SOLU EJEMPL N NTE TO OS Gaseosa Gas Gas Aire Alcohol Liquida Liquido Liquido en agua O2 en Liquida Liquido Gas H2O NaCl en Liquida Liquido Slido H2O SOLUBILIDAD

La solubilidad es la cantidad mxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura. Factores que afectan la solubilidad: Los factores que afectan la solubilidad son: a) Superficie de contacto: La interaccin soluto-solvente aumenta cuando hay mayor superficie de contacto y el cuerpo se disuelve con ms rapidez ( pulverizando el soluto). b) Agitacin: Al agitar la solucin se van separando las capas de disolucin que se forman del soluto y nuevas molculas del solvente continan la disolucin c) Temperatura: Al aument6ar la temperatura se favorece el movimiento de las molculas y hace que la energa de las partculas del slido sea alta y puedan abandonar su superficie disolvindose. d) Presin: Esta influye en la solubilidad de gases y es directamente proporcional

MODO DE EXPRESAR LAS CONCENTRACIONES

La concentracin de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o solucin. Los trminos diluida o concentrada expresan concentraciones relativas. Para expresar con exactitud la concentracin de las soluciones se usan sistemas como los siguientes: a) Porcentaje peso a peso (% P/P): indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solucin.

b) Porcentaje volumen a volumen (% V/V): se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de la solucin.

c) Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el nmero de gramos de soluto que hay en cada 100 ml de solucin.

d) Fraccin molar (Xi): se define como la relacin entre las moles de un componente y las moles totales presentes en la solucin.

Xsto + Xste = 1 e) Molaridad ( M ): Es el nmero de moles de soluto contenido en un litro de solucin. Una solucin 3 molar ( 3 M ) es aquella que contiene tres moles de soluto por litro de solucin.

EJEMPLO:

* Cuntos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 de solucin 1M? Previamente sabemos que: masa El peso y =de 1 molecular de 170 g qu mol AgNO3 es: e AgNO3 100 de H20 equival 100 ml. a 3 cm en H20 Usando la definicin de molalidad , se tiene que en una solucin 1M hay 1 mol de AgNO3 por cada Litro (1000 ml ) de H2O (solvente) es decir:

Utilizando este factor de conversin y los datos anteriores tenemos que:

Se necesitan 17 g de AgNO3 para preparar una solucin 1 M f) Molalidad (m): Es el nmero de moles de soluto contenidos en un kilogramo de solvente. Una solucin formada por 36.5 g de cido clorhdrico, HCl , y 1000 g de agua es una solucin 1 molal (1 m)

EJEMPLO: * Cuntos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 de solucin 1m?

Previamente sabemos que: masa El peso y =de 1 molecular de 170 g qu mol AgNO3 es: e AgNO3 100 de H20 equival 100 gr. a 3 cm en H20 Usando la definicin de molalidad , se tiene que en una solucin 1m hay 1 mol de AgNO3 por cada kg (1000 g ) de H2O (solvente) es decir:

Utilizando este factor de conversin y los datos anteriores tenemos que:

Se necesitan 17 g de AgNO3 para preparar una solucin 1 m, observe que debido a que la densidad del agua es 1.0 g/ml la molaridad y la molalidad del AgNO3 es la misma g) Normalidad (N): Es el nmero de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solucin.

EJEMPLO: * Cuntos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 de solucin 1N? Previamente sabemos que:

masa El peso y =de 1 molecular de 170 g qu mol AgNO3 es: e AgNO3 100 de H20 equival 100 gr. a 3 cm en H20 Usando la definicin de molalidad , se tiene que en una solucin 1N hay 1 mol de AgNO3 por cada kg (1000 g ) de H2O (solvente) es decir: Utilizando este factor de conversin y los datos anteriores tenemos que:

El peso equivalente de un compuesto se calcula dividiendo el peso molecular del compuesto por su carga total positiva o negativa. h) Formalidad (F): Es el cociente entre el nmero de pesos frmula gramo (pfg) de soluto que hay por cada litro de solucin. Peso frmula gramo es sinnimo de peso molecular. La molaridad (M) y la formalidad (F) de una solucin son numricamente iguales, pero la unidad formalidad suele preferirse cuando el soluto no tiene un peso molecular definido, ejemplo: en los slidos inicos.

SOLUCIONES DE ELECTROLITOS

Electrolitos: Son sustancias que confieren a una solucin la capacidad de conducir la corriente elctrica. Las sustancias buenas

conductoras de la electricidad se llaman electrolitos fuertes y las que conducen la electricidad en mnima cantidad son electrolitos dbiles. Electrolisis: Son las transformaciones qumicas que producen la corriente elctrica a su paso por las soluciones de electrolitos. Al pasar la corriente elctrica, las sales, los cidos y las bases se ionizan. EJEMPLOS: NaCl CaSO4

Na+ Ca+2 H+ Ag+ Na+

+ + + + +

ClSO4-2 ClNO3OH-

HCl AgNO3

NaOH

Los iones positivos van al polo negativo o ctodo y los negativos al polo positivo o nodo.

PRODUCTO INICO DEL H2O

El H2O es un electrolito dbil. Se disocia as: H2O H+ + OH-

La constante de equilibrio para la disociacin del H2O es :

El smbolo [ ] indica la concentracin molar Keq [H2O] = [H + ] + [OH-].

La concentracin del agua sin disociar es elevada y se puede considerar constante.

Valor del producto inico del H2O( 10-14 moles/litro).

En el agua pura el nmero de iones H+ y OH- es igual. Experimentalmente se ha demostrado que un litro de agua contiene una diez millonsima del numero H+ e igual de OH-; esto se expresa como 10-7 por tanto, la concentracin molar de H+ se expresa asi [H + ]= 10-7 moles/litro y [OH-] = 10-7; entonces; [H2O] = 107 moles / litro [H2O] = 10-14 moles/litro. Si se conoce la concentracin de uno de los iones del H2O se puede calcular la del otro. EJEMPLO:

Si se agrega un cido al agua hasta que la concentracin del H+ sea de 1 x 104 moles / litro, podemos determinar la concentracin de los iones OH-; la presencia del cido no modifica el producto inico de H2O: [H2O] = [H + [OH-] ] = 10-14 de donde

Si se aade una base (NaOH) al H2O hasta que la concentracin de iones OH- sea 0.00001 moles/ litro ( 1 X 10-5); se puede calcular la concentracin de iones H+. [H2O] = [H + ]10-5 = [H + [OH-] 10-14 de ] = donde; -14 10 ; entonces;

POTENCIAL DE HIDROGENACIN O pH

El pH de una solucin acuosa es igual al logaritmo negativo de la concentracin de iones H+ expresado en moles por litro Escala de pH;

El pOH es igual al logaritmo negativo de la concentracin molar de iones OH. Calcular el pH del agua pura lo Log Log g 0 + 1.0 x + = 1.0 10 7 = 107 7 el pH del agua es 7 EJEMPLO:

7

Cul es el pH de una solucin de 0.0020 M de HCl?

Log 5 + log 102 = 0.7 + 2 = 2.7 Respuesta: el pH de la solucin es de 2.7

INDICADORES

Son sustancias que pueden utilizarse en formas de solucin o impregnadas en papeles especiales y que cambian de color segn el grado del pH

INDICADOR Fenoftaleina Tornasol Rojo congo Alizarina

MEDIO CIDO MEDIO BSICO incoloro rojo azul amarillo COLOIDES rojo azul rojo rojo naranja

los coloides son mezclas intermedias entre las soluciones y las mezclas propiamente dichas; sus partculas son de tamao mayor que el de las soluciones ( 10 a 10.000 A se llaman micelas). Los componentes de un coloide se denominan fase dispersa y medio dispersante. Segn la afinidad de los coloides por la fase dispersante se clasifican en lifilos si tienen afinidad y lifobos si no hay afinidad entre la sustancia y el medio. Clase de coloides segn el estado fsico NOMBRE Aerosol slido Geles Aerosol liquido Emulsin Emulsin slida Espuma Espuma slida

EJEMPLOS

FASE MEDIO DISPE DISPERSA RSA NTE Gas Liquido Gas Liquido Slido Liquido Slido

Polvo en el aire Slido Gelatinas, tinta, Slido clara de huevo Niebla leche, mayonesa Nubes, esquemas Piedra pmez Liquido Liquido

Pinturas, queso Liquido Gas Gas

PROPIEDADES DE LOS COLOIDES

Las propiedades de los coloides son :

Movimiento browniano: Se observa en un coloide al ultramicroscopio, y se caracteriza por un movimiento de partculas rpido, catico y continuo; esto se debe al choque de las partculas dispersas con las del medio. Efecto de Tyndall Es una propiedad ptica de los coloides y consiste en la difraccin de los rayos de luz que pasan a travs de un coloide. Esto no ocurre en otras sustancias. Adsorcin : Los coloides son excelentes adsorbentes debido al tamao pequeo de las partculas y a la superficie grande. EJEMPLO: el carbn activado tiene gran adsorcin, por tanto, se usa en los extractores de olores; esta propiedad se usa tambin en cromatografa. Carga elctrica : Las partculas presentan cargas elctricas positivas o negativas. Si se trasladan al mismo tiempo hacia el polo positivo se denomina anaforesis; si ocurre el movimiento hacia el polo negativo, cataforesis. REACCIONES QUMICAS

La ecuacin qumica balanceada es una ecuacin algebraica con todos los reaccionantes en el primer miembro y todos los productos en el segundo miembro por esta razn el signo igual algunas veces se remplaza por un flecha que muestra el sentido hacia la derecha de la ecuacin, si tiene lugar tambin la reaccin inversa, se utiliza la doble flecha de las ecuaciones en equilibrio. REACCIONES QUMICAS Una reaccin qumica es el proceso por el cual unas sustancias se transforman en otras . EJEMPLO: El H2 y el O2 reaccionan para formar un nuevo compuesto H2O.

las sustancias iniciales se llaman reactivos o reactantes y las que resultan se llaman productos. LA ECUACIN QUMICA En la ecuacin qumica los nmeros relativos de molculas de los reaccionantes y de los de los productos estn indicados por los coeficientes de las frmulas que representan estas molculas. + + HC NaO Na H l reactiv H Cl product 2 O os os caractersticas de la ecuacin: 1. Indica el estado fsico de los reactivos y productos ((l) liquido, (s) slido, (g) gaseoso y (ac) acuoso (en solucin) ) 2. Deben indicarse los catalizadores sustancias que aceleran o disminuyen la velocidad de la reaccin y que no son consumidos van encima o debajo de la flecha que separa reactantes y productos. EJEMPLO: 6CO2

+

6H2 C6H12O 6O O luz + 2 6 solar

3. Deben indicarse el desprendimiento o absorcin de energa 4. La ecuacin debe estar balanceada, es decir el numero de tomos que entran debe ser igual a los que salen EJEMPLO: 2H(g) + O2(g) 2H2O(l)

13 6 + kcal

5. Si hay una delta sobre la flecha suministra calor a la reaccin; EJEMPLO: KClO3

indica que se

KC l

O +2

TIPOS DE REACCIONES QUMICAS

Las ecuaciones qumicas son expresiones abreviadas de los cambios o reacciones qumicas en trminos de los elementos y compuestos que forman los reactivos y los productos se clasifican en: NOMBRE EXPLICACI N Es aquella donde dos o ms sustancias se unen para formar un solo producto Ocurre cuando un tomo sustituye a otro en una molcula : En ella un cido reacciona con una base para formar una sal y 2CaO(s)

EJEMPLO + H2O(l)

Ca(OH)2(ac)

Composici n o sntesis

2HgO(s)

2Hg(l)

+

O2(g)

Descompos icin o anlisis

Neutralizac in

+ H2SO 2NaOH(a Na2SO4( 2H2O(l +4 (ac) c) ac) )

desprender agua. Un tomo sustituye a otro en una molcula Se realiza por intercambi o de tomos entre las sustancias que se relacionan Se presenta solamente una redistribuci n de los elementos para formar otros sustancias. No hay intercambi o de electrones. Hay cambio en el nmero de oxidacin de algunos tomos en los reactivos CuSO + 4 Fe FeSO + 4 Cu

Desplazami ento

K2S +

MgSO4

K2SO4

+ MgS

Intercambi o o doble desplazami ento

Sin transferenc ia de electrones

Reacciones de doble desplazamiento

Con transferenc ia de electrones (REDOX)

Reacciones de sntesis, descomposicin, desplazamiento

con respecto a los productos. Es aquella que necesita el suministro de calor para llevarse a cabo. Es aquella que desprende calor cuando se produce.

Reaccin endotrmic a

2Na H

2Na( + s)

H2(g)

Reaccin exotrmica

2C H (g H=54. ( grafi + 2 C2 H ) 85 kcal to) 2 (g)

BALANCEO DE ECUACIONES

Balancear una ecuacin es realmente un procedimiento de ensayo y error, que se fundamenta en la bsqueda de diferentes coeficientes numricos que hagan que el numero de cada tipo de tomos presentes en la reaccin qumica sea el mismo tanto en reactantes como en productos Hay varios mtodos para equilibrar ecuaciones : 1. MTODO DEL TANTEO O INSPECCIN Este mtodo es utilizado para ecuaciones sencillas y consiste en colocar coeficientes a la izquierda de cada sustancia, hasta tener igual nmero de tomos tanto en reactantes como en productos. EJEMPLO:

N2

+

H2

NH3

En esta ecuacin hay dos tomos de nitrgeno en los reactantes, por tanto se debe colocar coeficiente 2 al NH3, para que en los productos quede el mismo nmero de tomos de dicho elemento. N2 + H2 2NH3

Al colocar este coeficiente tenemos en el producto seis tomos de hidrgeno; para balancearlos hay que colocar un coeficiente 3 al H2 reactante : N2 + H2 2NH3

La ecuacin ha quedado equilibrada. El nmero de tomos de cada elemento es el mismo en reactivos y productos. 2. MTODO DE OXIDO REDUCCIN Para utilizar ste mtodo es necesario tener en cuenta que sustancia gana electrones y cual los pierde, adems se requiere manejar los trminos que aparecen en la siguiente tabla: CAMBIO DE NMERO DE OXIDACI N Aumento Disminuci n Disminuye

BALANCE O DE ECUACIO NES Oxidacin Reducci n Agente

CAMBIO EN ELECTRO NES Perdida Ganancia Gana

oxidante ( sustancia que se reduce) Agente reductor ( sustancia que se oxida)

Pierde

Aumenta

como los procesos de oxido-reduccin son de intercambio de electrones, las ecuaciones qumicas estarn igualadas cuando el nmero de electrones cedidos por el agente oxidante sea igual al recibido por el agente reductor. El nmero de electrones intercambiados se calcula fcilmente, teniendo en cuenta la variacin de los nmeros de oxidacin de los elementos. El mecanismo de igualacin por el mtodo de oxidoreduccin es el siguiente : (a) Se escribe la ecuacin del proceso.Se determina qu compuesto es el oxidante y el reductor, y qu tomos de estos compuestos son los que varan en su nmero de oxidacin. Mn+4O2-2

+ H

+1

Cl

-1

Mn+2Cl2-1

+

Cl20

+

H2+1O-2

(b) Se calcula el nmero de oxidacin de cada uno de estos tomos, tanto en su forma oxidada como reducida y se procede a escribir ecuaciones inicas parciales. Mn+4 +

2Cl-1

+

2e Mn+ 2 2e Cl20 -

(c) Se establecen los coeficientes mnimos del oxidante y del reductor, de tal forma que el nmero total de electrones ganados y perdidos sea el mismo; para ello multiplicamos en las ecuaciones inicas el nmero de electrones por los factores adecuados. (d) Se asignan como coeficientes de las sustancias afectadas en la ecuacin, los factores que se utilizaron para que el nmero de electrones sea igual. MnO2 + 2HCl MnCl2 + Cl2 + H2O

(c) Por ltimo el balanceo se determina por el mtodo de inspeccin o ensayo y error. MnO2 + 4HCl EJEMPLO:

MnCl2 + Cl2 +

2H2O-

Balancear la ecuacin de oxidacin-reduccin siguiente por el mtodo de la variacin del numero de oxidacin

(1) El N sufre una variacin en el estado de oxidacin de +5 en el NO3 a +2 en el NO. El S sufre un cambio en el nmero de oxidacin de -2 en H2S a 0 en S.

(2) El esquema de igualacin de electrones es como sigue: N+5 + 3eS-2 N+2 S0 + 2e( cambio de -3) ( cambio de +2) (2a) (2b)

(3) Para que el nmero de electrones ganados sea igual al de los perdidos, se multiplica la ecuacin (2a) por 2,y la ecuacin (2b) por3 2N+5 + 6e- 3S-2 6N+2 3S0 + 6e-

(3a) (3b)

(4) Por tanto, el coeficiente del HNO3 y del NO es 2, y el del H2S y S es 3. en forma parcial, la ecuacin esquemtica es la siguiente; 2HNO3 + 3H2S 2NO + 3S (4a)

(5) Ajuste de H y O. Los tomos de H de la izquierda en la ecuacin (4a) ( 2 de HNO3 y 6 del H2S) debern formar 4H2O en la derecha de la ecuacin. la ecuacin final ser: 2HNO3 + 3H2S

2NO

+

3S

+ 4H2O

(4a)

ION ELECTRN

Los pasos de este mtodo son los siguientes: a) Escribir una ecuacin esquemtica que incluya aquellos reactivos y productos que contengan elementos que sufren una variacin en su estado de oxidacin. b) Escribir una ecuacin esquemtica parcial para el agente oxidante y otra ecuacin esquemtica parcial para el agente reductor. c) Igualar cada ecuacin parcial en cunto al nmero de tomos de cada elemento. En soluciones cidas o neutras . puede aadirse H2O y H+ para conseguir el balanceo de los tomos de oxgeno e hidrgeno. Por cada tomo de oxgeno en exceso en un miembro de la ecuacin, se asegura su igualacin agregando un H2O en el miembro. Luego se emplean H+ para igualar los hidrgenos. Si la solucin es alcalina, puede utilizarse el OH-. Por cada oxigeno en exceso en un miembro de una ecuacin se asegura su igualacin aadiendo un H2O en el mismo miembro y 2OHen el otro miembro .

d) Igualar cada ecuacin parcial en cuanto al numero de cargas aadiendo electrones en el primero o segundo miembro de la ecuacin. e) Multiplicar cada ecuacin parcial por los mismos coeficientes para igualar la perdida y ganancia de electrones. f) Sumar las dos ecuaciones parciales que resultan de estas multiplicaciones. en la ecuacin resultante, anular todos los trminos comunes de ambos miembros. Todos los electrones deben anularse. g) Simplificar los coeficientes. EJEMPLO:

Balancear la siguiente ecuacin inica por el mtodo del ion-electron : Cr2O7-2

+ Fe+2

Cr+3 +

Fe+3

(1) Las ecuaciones esquemticas parciales son: Cr2O7-2

Fe+2

( para el 3 agente (1a) oxidante) ( para el Fe+ 3 agente (1b) reductor) Cr+

(2) Se efecta el balanceo de tomos . La semirreaccin (1a) exige 7H2O en la derecha para igualar los tomos de oxgeno; a continuacin 14H+ a la izquierda para igualar los H+. La (1b) est balanceada en sus tomos: Cr2O7-2 + 14H+ Fe+2 2Cr+3 + 7H2O Fe+3 (2a) (2b)

(3) Se efecta el balanceo de cargas. En la ecuacin (2a) la carga neta en el lado izquierdo es +12 y en el lado derecho es +6; por tanto deben aadirse 6e- en el lado izquierdo. En

la ecuacin (2b) se suma 1e- en el lado derecho para igualar la carga de +2 en el lado izquierdo: Cr2O72

+ 14H+ + 6e-

2Cr+3 Fe+3

+

7H2O (3a) e(3b)

Fe+2

(4) Se igualan los electrones ganados y perdidos. Basta con multiplicar la ecuacin (3b) por 6: Cr2O72

+ 14H+ + 6e-

2Cr+3

+

7H2O (4a) 6e(4b)

6Fe+2 6Fe+3

(5) Se suman las semireacciones (4a) y (4b) y se realiza la simplificacin de los electrones: Cr2O72

+

14H+

+

6Fe+2

2Cr+3 +

7H2 6Fe + +3 O

ESTEQUIOMETRA O CLCULOS QUMICOS La estequiometra se refiere a las cantidades de reaccionantes y productos comprendidos en las reacciones qumicas. Para una reaccin hipottica; A + B C + D

Surgen preguntas como estas Cuanto se necesita de A para que reaccione con x gramos de B? Cuanto se producir de C en la reaccin de A con x gramos de B? Cuanto se producir de B junto con Y gramos de C?. Las cantidades qumicas es decir, el "cuanto" de las preguntas anteriores se pueden medir de diferentes maneras. Los slidos generalmente se miden en gramos, los lquidos en mililitros y los gases en litros. Todas estas unidades de cantidad se pueden expresar tambin en otra unidad, el

"mol". FACTORES QUMICOS DE CONVERSIN La razn de dos cantidades cualesquiera en la ecuacin balanceada nos da el " factor qumico" de conversin, que permite pasar de las molculas de una sustancia al numero equivalente de molculas de otras sustancia implicada en la reaccin, a apartir de la ecuacin balanceada; 4FeS + 7O2 2Fe2 4SO + O3 2

Se puede escribir los siguientes factores qumicos de conversin

De la misma manera como las frmulas pueden interpretarse directamente en trminos de moles o de molculas. Para demostrar esto, multipliquese cada trmino en ambos miembros de la ecuacin anterior por el numero de Avogadro,6.02 x 10 23. Esto no altera la igualdad. la ecuacin resultante es: 4( 6.02 x 7( 6.02 x 2( 6.02 x 4( 6.02 x + + 23 23 23 10 ) FeS 10 ) O2 10 ) Fe2O3 1023 ) SO2 Observe que 6.02 x 1023 molculas de una sustancia son exactamente 1 mol de esa sustancia. As se puede sustituir este numero por su equivalente en moles y la ecuacin se convierte en :

Siguiendo un razonamiento similar al usado con las molculas, podemos obtener factores qumicos en trminos de moles. As, tenemos los siguientes factores de conversin.

RELACIN EN PESO OBTENIDAS DE LAS ECUACIONES Existe una ley llamada ley de la composicin definida que establece que cuando las sustancias reaccionara para formar compuestos lo hacen en relaciones definidas de masas. por ejemplo: 4FeS 4 moles 4 x 87.91 g + 7O2 7 moles 7 x 32 g 2Fe2O3 2 moles 2 x 159.69 g + 4SO2 4 moles 4x 64.06 g

muestra que 4 moles de FeS ( 4 x 87.091 g de FeS) reaccionan con 7 moles de O2(7 x 32 g de O2) para formar 2 moles de Fe2O3 y 4 moles de SO2 ( 4 x 64.06 g ) de los productos ( 319.38 + 256.24) ( ley de la conservacin de la masa) CLCULOS QUMICOS 1. Clculos masa a masa La relacin entre la masa de un reactante y la masa correspondiente de un producto es uno de los problemas de mayor frecuencia en qumica. Hay varios mtodos para resolver este tipo de problemas. EJEMPLO:

En la obtencin de oxgeno, se descompone clorato de potasio por calentamiento. En una experiencia a partir de 30 g. de clorato, cuntos gramos de oxgeno se obtienen ?

(a) Mtodo de las proporciones : Se procede a escribir la ecuacin qumica equilibrada : 2KClO 2KC 3O

3

l

+

2

Se hallan los pesos mol de las sustancias problema : Peso de 1 mol de KCl3 = 122,55 g Peso de 1 mol de O2 = 32 g

De acuerdo con la ecuacin : 245,10 g de KClO3 producen 96 g de O2 30 g de KClO3 X

(b) Mtodo del factor de la conversin : Resumiendo la informacin cuantitativa que da la ecuacin : 2KClO3

2KC l 96 g

3O +2

245,1 0g

Se puede obtener un factor de conversin para pasar gramos de KClO3 ( sustancia conocida ) a gramos de oxgeno ( sustancia problema ). El factor es :

Se multiplica la cantidad de sustancia dada, KClO3, por el factor de conversin para hallar la cantidad buscada :

2. Clculos mol-mol Los problemas estequiometrcos ms simples son aquellos en los cuales se calcula el nmero de moles de una sustancia, que han reaccionado con, o se producen a partir de un cierto nmero de moles de otra sustancia. EJEMPLO:

Cuantas moles de nitrgeno reaccionan con 0.75 moles de hidrgeno en la produccin del amonaco ?.

La ecuacin equilibrada para esta reaccin es : N2 + 3H2 2NH3

La ecuacin equilibrada nos indica : 1 mol N2 reacciona con 3 moles H2 X moles N2 reaccionan con 0.75 moles H2 X = 0.25 moles de N2

3. Clculos con reactivo lmite Generalmente en el laboratorio es difcil tomar las cantidades precisas de cada uno de los reactivos para las diferentes experiencias, ocasionando el exceso de uno de los reactivos . Los clculos para determinar la cantidad de

producto esperado se realizan teniendo en cuenta la sustancia que se consume en forma total o reactivo lmite. EJEMPLO:

Se hacen reaccionar 15 g de NaOH con 15 g de HCl para producir agua y cloruro de sodio. Cuntos gramos de NaCl se obtienen?

La ecuacin equilibrada es : NaO H + HCl NaC H2 + l O

Lo primero que se debe hacer es determinar cul es el reactivo lmite. De acuerdo con la ecuacin tenemos que : 39,98 g de NaOH se combinan con 36,45 g de HCl 15 g de NaOH se combinarn con X X = 13,67 g de HCl Significa que en la reaccin nicamente 15 g de NaOH requieren combinarse con 13,67 g de HCL, quedando en exceso 1,33 g de HCl. Por tanto, el reactivo lmite es el NaOH y con esa cantidad problema debemos determinar la cantidad de producto obtenido : 39,98 g de NaOH producen 58,43 g de NaCl 15 g de NaOH produciran X g de NaCl