Unidad II : Bloque IV

Bloque IV: Interpretar la tabla periódica.
Tema I: Los elementos químicos 

En el siglo XIX, los químicos se vieron en la necesidad de ordenar los nuevos elementos descubiertos. La primera manera, la más natural, fue la de clasificarlos por masas atómicas, pero esta categorización no reflejaba las diferencias & similitudes entre los elementos. Muchas otras clasificaciones fueron adoptadas antes de llegar a la tabla periódica actual.

SÍMBOLOS DE NEWLANDS

En 1864, el químico inglés John Alexander Reina Newlands comunicó al Royal College of Chemistry (Real Colegio de Química) su observación de que al ordenar los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos (prescindiendo del hidrógeno), el octavo elemento a partir de cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. En esta época, los llamados gases nobles no habían sido aún descubiertos.

Esta ley mostraba una cierta ordenación de los elementos en familias (grupos), con propiedades muy parecidas entre sí y en Periodos, formados por ocho elementos cuyas propiedades iban variando progresivamente.
El nombre de octavas se basa en la intención de Newlands de relacionar estas propiedades con la que existe en la escala de las notas musicales, por lo que dio a su descubrimiento el nombre de ley de las octavas.
Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, esta ordenación no fue apreciada por la comunidad científica que lo menospreció y ridiculizó, hasta que 23 años más tarde fue reconocido por la Royal Society, que concedió a Newlands su más alta condecoración, la medalla Davy.
Tabla periódica de Mendeleiev y Meyer

En 1870, el químico alemán Meyer estudió los elementos de forma gráfica, representando el volumen de cada átomo en función de su peso, obteniendo una gráfica en ondas cada vez mayores, los elementos en posiciones similares de la onda, tenían propiedades similares, pero las ondas cada vez eran mayores e integraban a más elementos. Fue el descubrimiento de la ley periódica, pero llegó un año demasiado tarde.

En 1869, Mendeleiev publicó su tabla periódica. Había ordenado los elementos siguiendo su peso atómico, como lo hizo Newlands antes que él, pero tuvo tres ideas geniales: no mantuvo fijo el periodo de repetición de propiedades, sino que lo amplió conforme aumentaba el peso atómico (igual que se ampliaba la anchura de la gráfica de Meyer). Invirtió el orden de algunos elementos para que cuadraran sus propiedades con las de los elementos adyacentes, y dejó huecos, indicando que correspondían a elementos aún no descubiertos.
En tres de los huecos, predijo las propiedades de los elementos que habrían de descubrirse (denominándolos ekaboro, ekaaluminio y ekasilicio), cuando años más tarde se descubrieron el escandio, el galio y el germanio, cuyas propiedades se correspondían con las predichas por Mendeleiev,  y se descubrió un nuevo grupo de elementos (los gases nobles) que encontró acomodo en la tabla de Mendeleiev, se puso de manifiesto no sólo la veracidad de la ley periódica, sino la importancia y utilidad de la tabla periódica.

Clasificación de la tabla periódica
Grupos

A las columnas verticales de la tabla periódica se les conoce como grupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia atómica, y por ello, tienen características o propiedades similares entre sí. Por ejemplo, los elementos en el grupo IA tienen valencia de 1 (un electrón en su último nivel de energía) y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su último nivel de energía (regla del octeto) y, por ello, son todos extremadamente no reactivos.
Numerados de izquierda a derecha, según la última recomendación de la IUPAC (y entre paréntesis según la antigua propuesta de la IUPAC), los grupos de la tabla periódica son:

      Grupo 1 (I A): los metales alcalinos
      Grupo 2 (II A): los metales alcalinotérreos
      Grupo 3 (III A): Familia del Escandio
      Grupo 4 (IV A): Familia del Titanio
      Grupo 5 (V A): Familia del Vanadio
      Grupo 6 (VI A): Familia del Cromo
      Grupo 7 (VII A): Familia del Manganeso
      Grupo 8 (VIII): Familia del Hierro
      Grupo 9 (VIII): Familia del Cobalto
      Grupo 10 (VIII): Familia del Níquel
      Grupo 11 (I B): Familia del Cobre
      Grupo 12 (II B): Familia del Zinc
      Grupo 13 (III B): los térreos
      Grupo 14 (IV B): los carbonoideos
      Grupo 15 (V B): los nitrogenoideos
      Grupo 16 (VI B): los calcógenos o anfígenos
      Grupo 17 (VII B): los halógenos
      Grupo 18 (0): los gases nobles

Períodos

Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. Contrario a como ocurre en el caso de los grupos de la tabla periódica, los elementos que componen una misma fila tienen propiedades diferentes pero masas similares: todos los elementos de un período tienen el mismo número de orbitales. Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica. El primer período solo tiene dos miembros: hidrógeno y helio; ambos tienen sólo el orbital 1s.
La tabla periódica consta de 7 períodos:
    • Período 1
    • Período 2
    • Período 3
    • Período 4
    • Período 5
    • Período 6
    • Período 7

La tabla también esta dividida en cuatro grupos, s, p, d, f, que están ubicados en el orden sdp, de izquierda a derecha, y f lantánidos y actínidos. Esto depende de la letra en terminación de los elementos de este grupo, según el principio de Aufbau.
Bloques

La tabla periódica se puede también dividir en bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos.
Los bloques se llaman según la letra que hace referencia al orbital más externo: s, p, d y f. Podría haber más elementos que llenarían otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso se continúa con el orden alfabético para nombrarlos.
    • Bloque s
    • Bloque p
    • Bloque d
    • Bloque f

Unidad II: Bloque 3

Esta semana vimos como quien dice todo el Bloque 3 llamado: Explicas el modelo atómico actual y sus aplicaciones.
El Tema I: Modelos atómicos y partículas subatómicas:

Modelo atómico de Rutherford
Artículo principal: Modelo atómico de Rutherford
Este modelo fue desarrollado por el físico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thomson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos. A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del átomo del público no científico.
Rutherford predijo la existencia del neutrón en el año 1920, por esa razón en el modelo anterior (Thomson), no se habla de éste.
Por desgracia, el modelo atómico de Rutherford presentaba varias incongruencias:
    • Contradecía las leyes del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas mediante datos experimentales. Según las leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento (en este caso el electrón) debería emitir energía constantemente en forma de radiación y llegaría un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se destruiría. Todo ocurriría muy brevemente.
    • No explicaba los espectros atómicos.

Modelo atómico de Bohr
Este modelo es estrictamente un modelo del átomo de hidrógeno tomando como punto de partida el modelo de Rutherford, Niels Bohr trata de incorporar los fenómenos de absorción y emisión de los gases, así como la nueva teoría de la cuantización de la energía desarrollada por Max Planck y el fenómeno del efecto fotoeléctrico observado por Albert Einstein.
“El átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro y electrones moviéndose alrededor del núcleo en órbitas bien definidas.” Las órbitas están cuantizadas (los e- pueden estar solo en ciertas órbitas)
    • Cada órbita tiene una energía asociada. La más externa es la de mayor energía.
    • Los electrones no radian energía (luz) mientras permanezcan en órbitas estables.
    • Los electrones pueden saltar de una a otra órbita. Si lo hace desde una de menor energía a una de mayor energía absorbe un cuanto de energía (una cantidad) igual a la diferencia de energía asociada a cada órbita. Si pasa de una de mayor a una de menor, pierde energía en forma de radiación (luz).
El mayor éxito de Bohr fue dar la explicación al espectro de emisión del hidrógeno. Pero solo la luz de este elemento. Proporciona una base para el carácter cuántico de la luz, el fotón es emitido cuando un electrón cae de una órbita a otra, siendo un pulso de energía radiada.
Bohr no puede explicar la existencia de órbitas estables y para la condición de cuantización.
Modelo atómico de John Dalton
Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1808 por John Dalton, quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas.[11] Este primer modelo atómico postulaba:
    • La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
    • Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
    • Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
    • Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
    • Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
    • Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
Sin embargo desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones(p+).
Modelo atómico de Thompson, también conocido como el pastel de pasas, es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por Joseph John Thomson, descubridor del electrón,[1] antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como pasas en un budín. Se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente alrededor del átomo. En otras ocasiones, en lugar de una sopa de carga positiva se postulaba con una nube de carga positiva. En 1897 Thomson recibió el premio Nobel de Física por este descubrimiento.
Dado que el átomo no deja de ser un sistema material que contiene una cierta cantidad de energía externa, ésta provoca un cierto grado de atracción de los electrones contenidos en la estructura atómica. Desde este punto de vista, puede interpretarse que el modelo atómico de Thomson es un modelo actual como consecuencia de la elasticidad de los electrones en el coseno de la citada estructura.
Si hacemos una interpretación del modelo atómico desde un punto de vista más microscópico, puede definirse una estructura abierta para el mismo dado que los protones se encuentran inmersos y sumergidos en el seno de la masa que define la carga neutra del átomo.
Dicho modelo fue rebatido tras el experimento de Rutherford,[2] cuando se descubrió el núcleo del átomo. El modelo siguiente fue el modelo atómico de Rutherford
En 1916, Arnold Sommerfeld, con la ayuda de la relatividad de Albert Einstein, hizo las siguientes modificaciones al modelo de Bohr:
  1. Los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas circulares o elípticas.
  2. A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el mismo nivel.
  3. El electrón es una corriente eléctrica minúscula.
En consecuencia el modelo atómico de Sommerfeld es una generalización del modelo atómico de Bohr desde el punto de vista relativista, aunque no pudo demostrar las formas de emisión de las órbitas elípticas, solo descartó su forma circular.
Modelo de Schrödinger: modelo actual
Después de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por Erwin Schrödinger en 1926, se actualizó nuevamente el modelo del átomo.
En el modelo de Schrödinger se abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia a nivel macroscópico hacia las diminutas dimensiones del átomo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital. La gráfica siguiente muestra los orbitales para los primeros niveles de energía disponibles en el átomo de hidrógeno.

Unidad I: Parte 3

La semana antepasada, casi no vimos ningún tema, pero re-alimentémonos sobre el Tema 2 del Bloque 2: La Energía & su interrelación con la Materia.

La energía es la fuerza vital de nuestra sociedad. 

Hay muchas maneras de expresar el significado de la palabra energía. Sin embargo, cuando nos referimos a ella, siempre la relacionamos con los conceptos de movimiento, fuerza, cambio, trabajo y actividad.
La energía es la capacidad de la materia para producir un trabajo. La energía no se puede ver ni tocar, está ahí, en la materia. La materia y la energía son conceptos inseparables. La materia se considera como una concentración, sumamente intensa, de energía.
La energía también se define, como la capacidad de un cuerpo para realizar trabajo. Por ejemplo: el trabajo mecánico de una rueda pelton o hidráulica, o el que realiza el motor de un carro cuando es alimentado por el combustible. Todos los seres tienen capacidad para realizar trabajo osea que, poseen energía.
La energía se manifiesta en diferentes formas que son:
EL CALOR: Las moléculas de un cuerpo por acción del calor, se mueven más rápido, aumenta su temperatura, se dilatan y pueden cambiar de estado.
EL SONIDO: Se produce cuando los cuerpos vibran. Cuando un cuerpo deja de vibrar no emite ninguna clase de sonido. 

LA ELECTRICIDAD: La mayoría de los aparatos que existen en nuestra casa funcionan con electricidad. Sin embargo, la electricidad es una forma de energía que no estamos en capacidad de ver o apreciar si no por los efectos que producen: luz en una bombilla, calor en una estufa, sonido en un radio.

LA LUZ: Se presenta en forma de ondas electromagnéticas las fuentes de luz pueden ser naturales y artificiales. Afectan nuestros ojos y permite ver los objetos. Están muy ligadas al calor y de ahí que podamos afirmar, que donde hay luz, también hay calor.

Clases de energía:

ENERGIA SOLAR: El hidrógeno es el elemento más abundante en el sol y en el universo. El sol a medida que irradia energía pierde masa a razón de 4.000.000 millones de toneladas por segundos. Se ha logrado transformar energía solar en energía eléctrica mediante celdas hechas con silicio y cesio
ENERGIA POTENCIAL: Es la energía almacenada por un cuerpo, es debida a su posición o a su composición. Ejemplo: el agua de una represa, el carbón y la gasolina.
ENERGIA CINETICA: Es característica de todos los cuerpos en movimiento. Ejemplo: el agua de un rio, un avión en vuelo o un automóvil en marcha.
Aplicaciones o uso de la energía
Maquinas eléctricas.

Llaman fuentes de energía renovables aquellas a las que se puede recurrir de forma permanente porque son inagotables; por ejemplo el sol, el agua, o el viento.
Además, las energías renovables se caracterizan por su impacto ambiental nulo en la emisión de gases de efecto invernadero.
Las energías no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y, por tanto, disminuyen a medida que las consumimos: por ejemplo, el petróleo, el carbón o el gas natural. A medida que las reservas son menores, es más difícil su extracción y aumenta su coste.
Inevitablemente, si se mantiene el modelo de consumo actual, los recursos no renovables dejarán algún día de estar disponibles, bien por agotarse la reservas o porque su extracción resultará antieconómica.
· Fuentes de energía renovables:
- Energía solar
- Energía hidráulica
- Energía Eólica
- Biomasa
- Energía mareomotriz y energía de las olas
- Energía geotérmica
· Fuentes de energía no renovables:
- Carbón
- Petróleo
- Gas natural
- Uranio
Las fuentes de energía no renovable, pueden ser de origen fósil, formadas por la transformación de restos orgánicos acumulados en la naturaleza desde hace millones de años, o de origen mineral. Son de origen fósil el carbón, el petróleo y el gas natural y de origen mineral el uranio, utilizado para producir energía eléctrica.

Unidad I : Parte 2

Esta Semana, vimos solo la entrada a la Unidad II, pero recordemos el Bloque II, de la Unidad I.
Bloque II: Comprendiendo la interrelación de la materia & la energía.
Tema I: La Materia: Propiedades & Cambios.

Como sabemos materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene masa & ocupa un volumen. Es materia, un lápiz, las ventanas, un libro, etc. & no es materia la bondad, el amor, el color etc.
Todo cuanto existe en el universo está hecho de materia, pero no toda la materia se presenta de la misma forma.

Los estados en que se encuentran pueden ser: sólido, líquido, gas o plasma.
En el Estado Sólido, las moléculas o átomos se encuentran en un ordenamiento cristalino y geométrico  Tiene forma y volumen definidos, y la energía potencial es mayor a la cinética.
Estado Líquido: Las moléculas se encuentran relativamente separadas, pero conservan cierta cohesión. Adopta la forma del recipiente, tiene volumen definido, y la energía cinética y potencial son casi iguales.
Estado Gaseoso: La moléculas están bien separadas, cada una de ellas se mueven a grandes velocidades y choca con las demás  no gana ni pierde energía, no tiene forma definida, depende de la presión y temperatura del recipiente, y la energía cinética es mayor que la potencial.
Estado Plasma: Se presenta como una especie de gas constituido por electrones y partículas positivas que han sido arrancadas de los átomos por acción de las temperaturas altas, no puede ser contenida en ningún recipiente, es fuente conductora de electricidad.

Una sustancia se identifica y distingue de otras por medio de sus propiedades o cualidades físicas o químicas, las propiedades son las diversas formas en que se impresionan los cuerpos o materiales a nuestros sentidos, se clasifican en:

Propiedades extensivas o generales: Son aquellas propiedades comunes a toda clase de materia y dependen de la cantidad de masa que el cuerpo posee.
Ejemplos:
Masa: Cantidad de materia contenida en los cuerpos.
Peso: Fuerza con la que la Tierra atrae a los cuerpos por acción de la gravedad.
Volumen: Espacio que ocupa un cuerpo.
Inercia: Propiedad que poseen los cuerpos de mantener su estado de reposo o de movimiento hasta que una fuerza externa los obligue a cambiar. Etc.

Propiedades Intensivas o específicas, no dependen de la cantidad de masa que un cuerpo posee, corresponden a una sustancia determinada y sirven para identificarla y distinguirla del resto.
Ejemplos:
Densidad: Cantidad de materia contenida en un volumen en dado espacio,
Punto de ebullición: Temperatura a la cual la presión del vapor de un liquido se iguala con la presión atmosférica, que cambia del estado liquido a gaseoso.
Punto de fusión: Temperatura a la cual los cuerpos en estado sólido pasan al estado líquido.
Viscosidad: Propiedad de los fluidos en movimiento, que muestra una tendencia de oposición hacia su flujo ante la aplicación de una fuerza. Etc.

Propiedades Físicas: Son aquellas que impresionan nuestros sentidos sin alterar su composición interna o molecular, un ejemplo serian las propiedades organolépticas, son aquellas que se distinguen con los órganos de los sentidos: color, olor, sabor & textura.

Propiedades Químicas: Son aquellas propiedades que se manifiestan al alterar su estructura interna o molecular, cuando interactuan con otras sustancias.

Los cambios los observamos en todo lo que nos rodea, y en la materia son los siguientes:

Cambio Físico: Un cambio físico no cambia la naturaleza íntima de las sustancias, sino solo su forma, posición, tamaño y estado de agregación.

Cambio Químico: Es el producido en la materia cuando las sustancias pierden sus propiedades y  se forman otras con propiedades diferentes.

Cambio Nuclear: Consiste en la modificación del número de partículas (protones o neutrones) de los núcleos que forman átomos de los elementos químicos, se asocia con la radiactividad, a cuyo estudio los países  desarrollados dedican importantes recursos económicos y humanos.

Bueno pues esto tiene que ver con todo lo asociado a la masa, esperando les sirva de recordar, o implementar sus conocimientos.

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Unidad I

Como sabemos está semana fue de exámenes, & recordamos algunos temas vistos en la primera unidad...Re-alimentemos los conocimientos:
Bloque I : Tema I : "La química & otras Ciencias"
La química es la ciencia que estudia la composición, estructura & transformaciones de la materia, su interrelación con la energía, así como las leyes que regulan tales interacciones. Los fenómenos químicos pueden encontrarse casi en cualquier parte: la oxidación de los metales, la respiración, el metabolismo, el crecimiento de seres vivos, entre otros. La química para su estudio se divide en diferentes ramas.
Química general: Se dedica al estudio de los principios básicos de la constitución, las propiedades & transformaciones de las sustancias, & estudia las leyes generales de la química.
Química Física: Estudia áreas importantes  como la termodinámica, la cinética química & el estado sólido de las sustancias.
Química Ambiental: Se dedica a proveer la base química para entender la composición del ambiente natural, así como los cambios que producen en este como resultado de las actividades humanas.
Por mencionar solo algunas.
La química se relaciona con muchas otras ciencias, como lo son: las matemáticas, la bioquímica, la medicina, la física, la biología & muchas otras, todas estás aportan conocimientos fundamentales sobre las sustancias que son necesarias para el funcionamiento de la vida, o cálculos & modelos teóricos para la misma.

Tema II: "El método científico & sus aplicaciones"
El método científico se compone de varios pasos que siguen un orden lógico & que a través de la experiencia han demostrado su validez para alcanzar resultados confiables, los más esenciales son los siguientes pasos:
1. Identificación del problema: como ahí lo dice, identificar un problema, aplicar los sentidos & detectar, los factores que influyan en el desarrollo del fenómeno.
2.Hipótesis: es la explicación que se le da a un hecho, observado con anterioridad, es como una suposición, tiene cierto margen de error, pero si queremos una buena hipótesis , debe comprobarse utilizando los métodos  procedimientos que dicha ciencia ya posee, a esto se le llama verificabilidad.
3. Experimentación: este paso consiste en aprobar & experimentar para verificar la validez de la hipótesis planteada del determinado problema.
4. Contrastación & comunicación de resultados: una vez realizado el experimento, se reflexiona sobre los resultados, pero pueden y a la vez no ser ciertos, para ello debemos encontrar información confiable relacionada con nuestro estudio, si la hipótesis fue cierta se le comunica a la comunidad científica sobre sus resultados, pero si no se prueban con diferentes hipótesis, hasta que le den validez al problema & así enriquecer el desarrollo de la ciencia.