Propiedades de la Materia: 2015

Cambios de la materia

Los cambios pueden ser físicos o químicos. los que alteran su forman son cambios físicos. Los que alteran su naturaleza son químicos

Cambios Físicos

La materia cambia su apariencia, pero no altera su composición esto es un cambio físico

Cuando en los cambios físicos hay influencia del calor, hablamos de cambios progresivos y regresivos.

Los primeros ocurren cuando la materia pasa de un estado de mayor agregación a uno de menor agregación (solido a liquido, liquido a gas, o solido directamente a gas)

Cambios de Estado

Los cambios de estado son variaciones físicas.

Estos se producen por cambios en la energía calorífica y por la variación de la presión.

Vaporización

Pasaje de estado liquido a estado de vapor. Por ejemplo el agua liquida, cloroformo.

El alcohol, la acetona y los perfumes

Es el cambio de Estado de una sustancia que pasa de liquido a gaseoso cuando se calienta

Condensación

Es cuando del estado gaseoso se pasa al liquido y en este proceso el gas cede calor al entorno Un fenómeno similar ocurre cuando hierves un liquido con la olla tapada

Fusión

Cuando aumenta la temperatura a un solido las moléculas ganan energía y cambia de estado

Solidificación

Es el cambio de un liquido a solido debido a la liberación de calor

Sublimación

Es el proceso por el cual una sustancia solida se traspasa directamente al estado de vapor sin pasar por el estado liquido. las sustancias solidas que presentan esta propiedad se transfieren sin fundir al estado de vapor.

Cambios químicos

Cambios físicos.-Tienen lugar sin que se altere la estructura y composición de la materia, es decir, las sustancias puras que la componen son las mismas antes y después del cambio.

Cambios químicos.En un cambio químico o reacción química se altera la estructura y composición de la materia: de unas sustancias iniciales se obtienen otras distintas.

Los cambios químicos de la materia son cuando se dan reacciones químicas y los cambios pueden ser cambios de estado también de color, de sabor y de sus mismas propiedades como conducción de electricidad, de calor, su solubilidad etc

Vídeo de Cambios de la Materia

Evolución e historia de las teorías sobre la constitución de las materia

Año

Científico

Descubrimientos experimentales

Modelo atómico

1808

John Dalton

Durante el s.XVIII y principios del XIX algunos científicos habían investigado distintos aspectos de las reacciones químicas, obteniendo las llamadas leyes clásicas de la Química.

La imagen del átomo expuesta por Dalton en su teoría atómica, para explicar estas leyes, es la de minúsculas partículas esféricas, indivisibles e inmutables,
iguales entre sí en cada elemento químico.

1897

J.J. Thomson

Demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones.

De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.
(Modelo atómico de Thomson.)

1911

E. Rutherford

Demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo.

Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente.
(Modelo atómico de Rutherford.)

1913

Niels Bohr

Espectros atómicos discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.

Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos.
(Modelo atómico de Bohr.)

Los espectros atómicos

El modelo atómico de Rutherford no podía explicar estas emisiones discretas de radiación por los átomos. Además presentaba el inconveniente de ser inestable: Según la física clásica una carga en movimiento emite continuamente energía por lo que los electrones radiarían energía continuamente hasta "caer" en el núcleo, con lo que el átomo se destruiría

El modelo atómico actual

La imposibilidad de dar una explicación teórica satisfactoria de los espectros de los átomos con más de un electrón con los principios de la mecánica clásica, condujo al desarrollo del modelo atómico actual que se basa en la mecánica cuántica.

También es conocido como el modelo atómico de orbitales, expuesto por las ideas de científicos como: E. Schrodinger y Heisenberg. Establece una serie de postulados, de los que cabe recalcar los siguientes:

El electrón se comporta como una onda en su movimiento alrededor del núcleo
No es posible predecir la trayectoria exacta del electrón alrededor del núcleo
Existen varias clases de orbitales que se diferencian por su forma y orientación en el espacio; así decimos que hay orbitales: s, p, d, f.
En cada nivel energético hay un número determinado de orbitales de cada clase.
Un orbital atómico es la región del espacio donde existe una probabilidad aceptable de que se encuentre un electrón. En cada orbital no puede encontrarse más de dos electrones.

El modelo se fundamenta en los siguientes principios:

Principio de onda-partícula de Broglie: Señala que la materia y la energía presentan caracteres de onda y partícula; que los electrones giran por la energía que llevan y describen ondas de una longitud determinada.
Principio estacionario de Bohr: El mismo que señala que un electrón puede girar alrededor del núcleo en forma indefinida.
Principio de incertidumbre de Heisenberg: Determina que es imposible conocer simultáneamente y con exactitud la posición y velocidad del electrón.

MODELO ATÓMICO ACTUAL

El átomo

El átomo en la antigüedad

Los filósofos griegos discutieron mucho acerca de la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más simple de lo que parecía. Algunas de sus ideas de mayor relevancia fueron:

Leucipo	Demócrito	En el siglo V a. C., Leucipo sostenía que había un sólo tipo de materia y pensaba que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, obtendríamos un trozo que no se podría cortar más. Demócrito llamó a estos trozos átomos ("sin división"). La filosofía atomista de Leucipo y Demócrito podía resumirse en: 1.- Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos e invisibles. 2.- Los átomos se diferencian en su forma y tamaño. 3.- Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.
Empédocles		En el siglo IV a. C., Empédocles postuló que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, aire, agua y fuego.
Aristóteles		Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por esos 4 elementos pero niega la idea de átomo, hecho que se mantuvo hasta 200 años después en el pensamiento de la humanidad.

La configuración electrónica del átomo

La tabla periódica y los elementos químicos

Se conoce como tabla periódica de los elementos, sistema periódico o simplemente como tabla periódica, a un esquema diseñado para organizar y segmentar cada elemento químico, de acuerdo a las propiedades y particularidades que posea.

Es una herramienta fundamental para el estudio de la química pues permite conocer las semejanzas entre diferentes elementos y comprender qué puede resultar de las diferentes uniones entre los mismos.

Número atómico	Símbolo del elemento	Nombre del elemento
89	Ac	Actinio
13	Al	Aluminio
95	Am	Americio
51	Sb	Antimonio
18	Ar	Argón
33	As	Arsénico
85	At	Astato
16	S	Azufre
56	Ba	Bario
4	Be	Berilio
97	Bk	Berkelio
83	Bi	Bismuto
107	Bh	Bohrio
5	B	Boro
35	Br	Bromo
48	Cd	Cadmio
20	Ca	Calcio
98	Cf	Californio
6	C	Carbono
58	Ce	Cerio
55	Cs	Cesio
30	Zn	Cinc
40	Zr	Circonio
17	Cl	Cloro
27	Co	Cobalto
29	Cu	Cobre
112	Cn	Copernicio
24	Cr	Cromo
96	Cm	Curio
110	Ds	Darmstadtio
66	Dy	Disprosio
105	Db	Dubnio
99	Es	Einsteinio
68	Er	Erbio
21	Sc	Escandio
50	Sn	Estaño
38	Sr	Estroncio
63	Eu	Europio
100	Fm	Fermio
114	Fl	Flerovio
9	F	Flúor
15	P	Fósforo
87	Fr	Francio
64	Gd	Gadolinio
31	Ga	Galio
32	Ge	Germanio
72	Hf	Hafnio
108	Hs	Hassio
2	He	Helio
1	H	Hidrógeno
26	Fe	Hierro
67	Ho	Holmio
49	In	Indio
77	Ir	Iridio
36	Kr	Kriptón
57	La	Lantano
103	Lr	Lawrencio
3	Li	Litio
116	Lv	Livermorio
71	Lu	Lutecio
12	Mg	Magnesio
25	Mn	Manganeso
109	Mt	Meitnerio
101	Md	Mendelevio
80	Hg	Mercurio
42	Mo	Molibdeno
60	Nd	Neodimio
10	Ne	Neón
93	Np	Neptunio
41	Nb	Niobio
28	Ni	Niquel
7	N	Nitrógeno
102	No	Nobelio
79	Au	Oro
76	Os	Osmio
8	O	Oxígeno
46	Pd	Paladio
47	Ag	Plata
78	Pt	Platino
82	Pb	Plomo
94	Pu	Plutonio
84	Po	Polonio
19	K	Potasio
59	Pr	Praseodimio
61	Pm	Prometio
91	Pa	Protactinio
88	Ra	Radio
86	Rn	Radón
75	Re	Renio
45	Rh	Rodio
111	Rg	Roentgenio
37	Rb	Rubidio
44	Ru	Rutenio
104	Rf	Rutherfordio
62	Sm	Samario
106	Sg	Seaborgio
34	Se	Selenio
14	Si	Silicio
11	Na	Sodio
81	Tl	Talio
73	Ta	Tántalo
43	Tc	Tecnecio
52	Te	Teluro
65	Tb	Terbio
22	Ti	Titanio
90	Th	Torio
69	Tm	Tulio
118	Uuo	Ununoctio
115	Uup	Ununpentio
117	Uus	Ununseptio
113	Uut	Ununtrio
92	U	Uranio
23	V	Vanadio
74	W	Wolframio
54	Xe	Xenón
53	I	Yodo
70	Yb	Yterbio
39	Y	Ytrio

Las Propiedades Periódicas

LAS PROPIEDADES PERIÓDICAS

Son propiedades que presentan los átomos de un elemento y que varían en la Tabla Periódica siguiendo la periodicidad de los grupos y periodos de ésta. Por la posición de un elemento podemos predecir qué valores tendrán dichas propiedades así como a través de ellas, el comportamiento químico del elemeneto en cuestión. Tal y como hemos dicho, vamos a encontrar una periodicidad de esas propiedades en la tabla. Esto supone por ejemplo, que la variación de una de ellas en los grupos o periodos va a responder a una regla general. El conocer estas reglas de variación nos va a permitir conocer el comportamiento, desde un punto de vista químico, de un elemento, ya que dicho comportamiento, depende en gran manera de sus propiedades periódicas.

Propiedades más importantes
Hay un gran número de propiedades periódicas. Entre las más importantes destacaríamos:

- Estructura electrónica- Radio atómico
- Volumen atómico
- Potencial de ionización- Afinidad electrónica
- Electronegatividad:
- Carácter metálico
- Valencia iónica- Valencia covalente
- Radio iónico
- Radio covalente
Y también las siguientes propiedades físicas tienen una variación periódica:

- Densidad
- Calor específico
- Punto de ebullición
- Punto de fusión

Nosotros solamente vamos a describir las nueve primeras, pero en la Tabla Periódica interactiva de esta unidad encontrarás los valores de todas ellas correspondientes a cada elemento de la tabla.

Radio atómico

Se define el radio atómico como la distancia más probable del electrón más externo al núcleo. Obsérvese que decimos distancia más probable, ya que según la mecánica cuántica, el electrón no se encuentra confinado en una órbita o trayectoria cerrada y solamente podemos hablar en términos de probabilidad de encontrar al electrón en un punto dado del espacio.

Conceptos próximos al de radio atómico son el de radio iónico y el de radio covalente que serían básicamente el mismo concepto indicado, salvo que se refiera a cuando el átomo está en forma de ión, en el primer caso, o formando una molécula diatómica con otro átomo igual en el segundo. Estas dos propiedades quedan fuera del alcance de nuestro propósito y por ello no hablaremos más.

De los datos experimentales que se conocen, se infiere que el radio atómico disminuye a lo largo de un periodo y por el contrario aumenta al descender en un grupo de la Tabla Periódica. Parece que esto es un contrasentido pues es de esperar que al aumentar Z, el átomo al poseer más electrones aumente de tamaño y que por tanto a mayor Z, mayor radio.

La explicación no es sencilla, tiene que ver con lo que se denomina "efecto pantalla" que, para explicarlo en términos fáciles de entender, no es otra cosa que el efecto que causan los electrones más internos en el electrón más externo. Hay que pensar que el electrón está sometido a la fuerza de atracción proveniente del núcleo y a la de repulsión debido a los otros electrones que tiene el átomo. Cuando estos electrones están en orbitales más internos (los que tienen n menor) el efecto es mayor que cuando residen en orbitales tan externos como el del electrón al que repelen.

Veamos primeramente la variación en un periodo. Cojamos para aclarar el segundo periodo que empieza con el Li=1s²2s¹ y que acaba con el Ne=1s²2s²2p⁶. Si nos fijamos, los siete electrones de diferencia que hay entre uno y otro, se han ido incluyendo en orbitales s o p con el mismo número cuántico principal (n=2), estos nuevos electrones son poco apantallantes y repelen poco al electrón más externo, mientras que el núcleo, de uno a otro elemento, ha aumentado en 8 protones. En el balance, la atracción nuclear supera a la repulsión electrónica por eso el radio disminuye.

En un grupo sucede lo contrario. Tomemos como ejemplo el primer grupo de la tabla periódica. Del H Z=1, al Ra Z=88, el núcleo adquiere 87 protones, pero los 87 electrones han ido ocupando orbitales más internos (dede n=1 hasta n=6) ocasionando un gran efecto pantalla. En el balance, la repulsión es muy grande frente a la atracción nuclear y esto permite que ese electón más externo esté poco atraído por el núcleo y por tanto el radio atómico aumente.

En la siguiente actividad interactiva podemos apreciar lo anteriormente dicho.

Propiedades de los elementos

Los Enlaces químicos de los compuestos

Un enlace químico es la interacción física responsable de las interacciones entre átomos,moléculas e iones, que tiene una estabilidad en los compuestos diatómicos y poliatómicos.

Los químicos suelen apoyarse en la físico química o en descripciones cualitativas.

En general, el enlace químico fuerte está asociado en la transferencia de electrones entre los átomos participan tes. Las moléculas, cristales, y gases diatómicos (que forman la mayor parte del ambiente físico que nos rodea) está unido por enlaces químicos, que determinan las propiedades físicas y químicas de la materia

Energía eléctrica

La energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y magnético

Corriente eléctrica

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s, unidad que se denomina amperio.

Electromagnetismo

El electromagnetismo es la parte de la electricidad que estudia la relación entre los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos. Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.

El campo magnético

La fuerza del magnetismo hace que un material apunte en dirección a los puntos de fuerza magnética. Como aparece en el diagrama de la izquierda, la fuerza magnética está ilustrada mediante líneas que la representa. En el diagrama, la fuerza del imán apunta del polo positivo al polo negativo. Como se aprecia en esta imagen, a un lado del imán se le llama polo positivo y, a la cara opuesta, polo negativo; la fuerza magnética fluye del lado o polo positivo, en dirección al polo negativo

El campo magnético terrestre

El campo magnético terrestre (también llamado campo geomagnético), es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta el límite en el que se encuentra con el viento solar; una corriente de partículas energéticas que emana del Sol. Su magnitud en la superficie de la Tierra varía de 25 a 65 µT (microteslas) o (0,25-0,65 G).

Energía Nuclear

La energía nuclear es la energía que se obtiene al manipular la estructura interna de los átomos. Se puede obtener mediante la división del núcleo (fisión nuclear) o la unión de dos átomos (fusión nuclear).

Generalmente, esta energía (que se obtiene en forma de calor) se aprovecha para generar energía eléctrica en las centrales nucleares, aunque existen muchas otras aplicaciones de la energía nuclear.

Fusión nuclear

La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos(deuterio ytritio), se unen para formar otro núcleo más pesado. Generalmente esta unión va acompañada con la emisión de partículas (en el caso de núcleos atómicos de deuterio se emite un neutrón). Esta reacción de fusión nuclear libera o absorbe una gran cantidad de energía en forma de rayos gamma y también de energía cinética de las partículas emitidas. Esta gran cantidad de energía permite a la materia entrar en estado de plasma.

Las reacciones de fusión nuclear pueden emitir o absorber energía. Si los núcleos que se van a fusionar tienen menor masa que el hierro se libera energía. Por el contrario, si los núcleos atómicos que se fusionan son más pesados que el hierro la esta expresión frecuentemente

lunes, 30 de noviembre de 2015

Propiedades de la Materia

Cambios de la Materia