QUÍMICA

DIVERSIDAD Y PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS

QUÍMICOS.

Loreto Emma BuitimeaRaúl Encinas Ochoa

Fernando Arenas Zamudio

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y

CLASIFICACIÓN QUÍMICA.

CLASIFICACIÓN DE SUSTANCIAS SEGÚN LAS NACIONES UNIDAS

La clasificación dada en el llamado "Libro Naranja", Recomendaciones Relativas al Transporte de Mercancías Peligrosas de Naciones Unidas, es la reglamentaria en Colombia de acuerdo con la legislación vigente.

Otras clasificaciones como Unión Europea (UE), National Fire Protection Association (NFPA) o Hazardous Materials Identification System (HMIS), son diseñadas para ser aplicadas en regiones geográficas definidas o para situaciones específicas y por tanto, en la actualidad su uso en nuestro país es voluntario.

Las Naciones Unidas dividen las mercancías peligrosas en nueve grandes grupos llamados “Clases”, los cuales se subdividen para profundizar mas en su peligrosidad. Cada clasificación numérica se complementa con un pictograma y un color de fondo en forma de rombo que ilustra la clase de riesgo.

La última actualización del Libro Naranja realizada en diciembre de 2005 dispone sobre el marcado y etiquetado lo siguiente:

Sustancias Peligrosas para el medio ambiente

Este rótulo fue adoptado para todas las sustancias, mezclas o soluciones, sólidas o líquidas, de cualquier clase, que contaminan el medio acuático. 

Aquellas sustancias contaminantes ambientales que no puedan ser clasificadas en otras clases, pertenecen a la Clase 9.  

Ejemplos:  Baterías de Litio, Bifenilos Policlorados (PBC´s)

Clase 1 - EXPLOSIVOS •Son sustancias sólidas o líquidas, o mezclas de ellas, que por sí mismas son capaces de reaccionar químicamente produciendo gases a tales temperaturas, presiones y velocidades que pueden ocasionar daños graves en los alrededores. También incluye objetos que contienen sustancias explosiva.

Clase 2 - GASES•Son sustancias que se encuentran totalmente en estado gaseoso a 20ºC y una presión estándar de 101.3 Kpa. •Existen gases: Comprimidos, Licuados, Criogénicos y en solución.

Clase 3 - LÍQUIDOS INFLAMABLES •Son líquidos o mezclas de ellos, que pueden contener sólidos en suspensión o solución, y que liberan vapores inflamables por debajo de 60ºC (punto de inflamación). Por lo general son sustancias que se transportan a temperaturas superiores a su punto de inflamación.

Clase 4 - SÓLIDOS INFLAMABLES•Son sólidos o sustancias que por su inestabilidad térmica, o alta reactividad, ofrecen peligro de incendio.

Clase 5 - SUSTANCIAS COMBURENTES Y PERÓXIDOS ORGÁNICOS       •Generalmente contienen o liberan oxígeno y causan la combustión de otros materiales o contribuyen a ella.

Clase 6 - SUSTANCIAS TOXICAS E INFECCIOSAS•El riesgo de estas sustancias se relaciona directamente con los efectos adversos que generan en la salud humana. Para clasificarlas se requiere conocer datos como la DL 50 oral y dérmica, así como la CL 50 inhalatoria.

Clase 7 - MATERIAL RADIACTIVO •Son materiales que contienen radionúclidos y su peligrosidad depende de la cantidad de radiación que genere así como la clase de descomposición atómica que sufra. La contaminación por radioactividad empieza a ser considerada a partir de 0.4 Bq/cm 2 para emisores beta y gama, o 0.04 Bq/cm 2 para emisores alfa.

Materiales Fisionables•Son radiactivos Fisionables: el Uranio 233, Uranio 235, Plutonio 239, Plutonio 241 o cualquier combinación de estos radionucleidos. 

Clase 8 - SUSTANCIAS CORROSIVAS •Corrosiva es cualquier sustancia que por su acción química, puede causar daño severo o destrucción a toda superficie con la que entre en contacto incluyendo la piel, los tejidos, metales, textiles, etc. Causa entonces quemaduras graves y se aplica tanto a líquidos o sólidos que tocan las superficies, como a gases y vapores que en cantidad suficiente provocan fuertes irritaciones de las mucosas.

Características de los elemento.

Moléculas La molécula la podemos definir, como

la parte más pequeña de una sustancia química que conserva sus propiedades químicas, y a partir de la cual se puede reconstituir la sustancia sin reacciones químicas.

Tipos de moléculas

Molécula de agua

Representación de un fragmento de ADN, un polímero de importancia fundamental en la genética.

Moléculas discretas, constituidas por un número bien definido de átomos, sean estos del mismo elemento (moléculas homonucleares, como el di nitrógeno o el fullereno) o de elementos distintos (moléculas heteronucleares, como el agua).

Macromoléculas o polímeros, constituidas por la repetición de una unidad comparativamente simple -o un conjunto limitado de dichas unidades- y que alcanzan pesos moleculares relativamente altos.

Para moléculas más complejas, como las que se encuentran comúnmente en química orgánica, la fórmula química no es suficiente, y vale la pena usar una fórmula estructural o una fórmula esqueletal, las que indican gráficamente la disposición espacial de los distintos grupos funcionales.

Átomo Definimos átomo como

la partícula más pequeña en que un elemento puede ser dividido sin perder sus propiedades químicas. Aunque el origen de la palabra átomo proviene del griego, que significa indivisible, los átomos están formados por partículas aún más pequeñas, las partículas subatómicas.

Generalmente, estas partículas subatómicas con las que están formados los átomos son tres: los electrones, los protones y los neutrones. Lo que diferencia a un átomo de otro es la relación que se establecen entre ellas.

Ión - Ion Un ion o ión es una partícula cargada

eléctricamente constituida por un átomo o molécula que no es eléctricamente neutral. Conceptualmente esto se puede entender como que, a partir de un estado neutro de un átomo o partícula, se han ganado o perdido electrones; este fenómeno se conoce como ionización.

Los iones cargados negativamente, producidos por haber más electrones que protones, se conocen como aniones (que son atraídos por el ánodo) y los cargados positivamente, consecuencia de una pérdida de electrones, se conocen como cationes (los que son atraídos por el cátodo).

Anión ("el que va hacia arriba") tiene carga eléctrica negativa.

Catión ("el que va hacia abajo") tiene carga eléctrica positiva.

Isótopo Se denomina isótopos a los átomos de un

mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en número másico.

La palabra isótopo, se usa para indicar que todos los tipos de átomos de un mismo elemento químico (isótopos) se encuentran en el mismo sitio de la tabla periódica. Los átomos que son isótopos entre sí son los que tienen igual número atómico (número de protones en el núcleo), pero diferente número másico (suma del número de neutrones y el de protones en el núcleo). Los distintos isótopos de un elemento difieren, pues, en el número de neutrones.

Tipos de isótopo. Los isótopos naturales son los que se encuentran en la

naturaleza de manera natural. Por ejemplo el hidrógeno tiene tres isótopos naturales, el protio, el deuterio y el tritio. El tritio es muy usado en trabajos de tipo nuclear; es el elemento esencial de la bomba de hidrógeno.

Otro elemento que está formado por isótopos muy importantes es el carbono, que son el carbono-12, que es la base referencial del peso atómico de cualquier elemento, el carbono-13 que es el único carbono con propiedades magnéticas y el carbono-14 radiactivo, muy importante ya que su semivida es de 5730 años y se usa mucho en arqueología para determinar la edad de los fósiles orgánicos. El uranio-235 se usa en las centrales nucleares y en las bombas atómicas

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Ejemplo de Hidrogeno y Carbono

Los isótopos artificiales se producen en laboratorios nucleares por bombardeo de partículas subatómicas o en las centrales nucleares. Estos isótopos suelen tener una vida corta, principalmente por la inestabilidad y radioactividad que presentan. Uno de estos es el cesio, cuyos isótopos artificiales se usan en plantas nucleares de generación eléctrica. Otro muy usado es el iridio-192 que se usa para comprobar la hermeticidad de las soldaduras de tubos, sobre todo en tubos de transporte de crudo pesado y combustibles. Algunos isótopos del uranio como el uranio-233 también se usan en tecnología nuclear.

Los isótopos se subdividen en isótopos estables (existen menos de 300) y no estables o isótopos radiactivos (existen alrededor de 1200). El concepto de estabilidad no es exacto, ya que existen isótopos casi estables. Su estabilidad se debe al hecho de que, aunque son radiactivos, tienen un periodo de semi desintegración extremadamente largo comparado con la edad de la Tierra

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TABLA PERIÓDICA

Un poco de Historia La tabla periódica es una clasificación de

los 109 elementos químicos, el trabajo de Mendeleiev, modificado después por Moseley, fue la base para la construcción de la tabla periódica moderna, propuesta por Alfred Werner. Así pues, podemos decir que la tabla periódica es el resultado de la organización estructurada de los elementos que los ordena a partir de su numero atómico y la similitud de sus propiedades.

Clases de elementos

Cuando los elementos se clasifican de acuerdo a sus características físicas y químicas, se forman dos grandes grupos: metales y no metales. Además, existe un tercer conjunto de elementos que se caracterizan por la indefinición de sus propiedades ubicadas entre los metales y no metales, llamados metaloides o semimetales.

Metales •Los metales son reconocidos por sus propiedades físicas, como el brillo metálico, conductividad eléctrica y térmica, la dureza, la ductibilidad y la maleabilidad. •En los metales del mismo periodo es mas reactive el que tiene un número menor de electrones en su capa externa.

No metales •Los no metales son elementos que tienden a ganar electrones para completar su capa externa (capa de Valencia) con ocho y, así, lograr una configuración estable de gas noble.

Metaloides •se denominan metaloides porque sus propiedades son intermedias entre los metales y los no metales; por ejemplo, conducen la corriente eléctrica, pero no al grado de los metales

Descripción de los elementos

Clasificacion de elementos

Periodos La tabla periódica larga se

encuentra conformada por siete periodos, ordenados horizontalmente del 1 al 7. Estos números corresponden a los niveles de energía del átomo, donde se encuentran ubicados los electrones. El número de periodo donde se encuentre ubicado un elemento indica el nivel máximo de energía en el que el átomo de ese elemento tendrá electrones; por ejemplo, el fierro esta ubicado en el periodo 4, que es el nivel máximo de energía en el que tiene electrones.

Grupos o familias Son conjuntos de elementos que tienen propiedades químicas

muy similares. Están colocados en columnas verticales y se identifican con números romanos del I al VIII. Se encuentran divididos en grupos A y B. A los elementos de los grupos A, del IA al VIIA, se les llama elementos representativos, y a los de los grupos B, elementos de transición. A continuación haremos una descripción breve de cada uno de ellos.

Esta distribución de los elementos se basa en la configuraci6n electr6nica de cada uno. De esta forma, están agrupados en cuatro bloques: s, p, d y f.

Los elementos ubicados en el bloque s, son metales, y los del bloque p, que se encuentran arriba de los metaloides, son no metales; en este ultimo se incluyen los gases nobles.

Bloques d-f Este bloque esta formado por los

elementos de transición. Estos bloques comprenden los grupos

del IB al VIIIB. Son los elementos que tienen incompletos los orbitales d o f, dividiéndose en dos categorías: los del bloque d o elementos de transición principal, y los del bloque f o elementos de transición interna.