UNIDAD DOS

1.    Estructura de la materia

·         Definiciones

Materia

Es todo lo que forma el mundo físico, tienen masa e inercia y ocupa un lugar en el espacio

Energía

Capacidad de una masa a lo largo de una distancia

Masa

Es la medida de la cantidad de materia

Peso

Es la acción de la fuerza de gravedad sobre la masa de un objeto en particular.

Propiedad

Es una característica o cualidad que permite describir a un cuerpo.

Propiedad general

Característica común de todos los cuerpos que no se diferencian   fácilmente

Propiedad especifica

Característica que permite identificar a un cuerpo

Propiedad física

Característica de una sustancia que identifican sin alterar su           composición.

Propiedad química

Característica que relacionan los cambios de composición de una             sustancia o sus reacciones

2.    Materia y Energía

2.1.      Materia

2.1.1.    División de la materia

·         Cuerpo

Porción de materia de extensión limitada, visible, con cualidades propias.

·         Partícula

Es la parte de la materia que apenas se observa.

·         Molécula

Mínima porción de la materia, que conserva su propiedad, no es visible, pero se la puede apreciar en las disoluciones.

·         Átomo

Es la partícula más pequeña que conserva las propiedades de un elemento químico.

·         Macropartícula

Es la porción de materia menor que el átomo de hidrógeno (el más sencillo)

2.1.2.   Clasificación de las sustancias

·         sustancias simples

Una SUSTANCIA es SIMPLE cuando no puede ser descompuesta en otra más sencilla al aplicar algún método físico o químico reconocido como de uso común

Cuadro 2

Clasificación de las Sustancias simples

METALES	NO METALES	GASES NOBLES
ü Sólidos menos el Hg ü Tienen brillo metálico ü Son buenos conductores del calor y la electricidad ü Forman iones positivos o negativos metálicos. ü Son dúctiles y maleables. ü Con el oxígeno forman óxidos básicos	ü Sólidos o gases excepto el bromo ü Son opacos ü Malos conductores del calor y electricidad ü Están formados por moléculas diatómicas y los sólidos por iones ü No son dúctiles ni maleables ü Con el oxigeno forman óxidos ácidos	ü    Todos son gases ü    Son incoloros ü Se ionizan y brillan ante descargas eléctricas üBuenos conductores del calor ü    Se integran por moléculas monoatómicas ü    No reaccionan con otros elementos.

·         sustancias compuestas

  Las SUSTANCIAS COMPUESTAS pueden descomponerse en sustancias simples y son propiamente llamados COMPUESTOS, se representan mediante FORMULAS las cuales están constituidas por los símbolos de las sustancias elementales que forman al compuesto así como números que especifiquen la proporción de cada uno de los elementos

Cuadro 3

Diferencias entre mezclas y Combinación

MEZCLA	COMBINACION
ü  Los componentes intervienen en cualquier proporción ü  Los componentes conservan sus propiedades especificas ü  Los componentes pueden separarse por medios físicos o mecánicos. ü  No tiene composición constante o fórmula química.	ü  Componentes en proporciones fijas ü  Los componentes pierden sus propiedades específicas. ü  Los componentes pueden separarse por medios químicos o físicos altamente emergenticos. ü  Tienen composición constante expresada en formula química.

Separación de mezclas

1.     Trituración

Es un proceso de reducción de materiales comprendido entre los tamaños de entrada de 1 metro a 1 centímetro (0,01m), diferenciándose en trituración primaria (de 1 m a 10 cm) y trituración secundaria (de 10 cm a 1 cm).

2.     Disolución

Es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más sustancias que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites.

3.     Precipitación

Un precipitado es el sólido que se produce en una disolución por efecto de una reacción química o bioquímica. A este proceso se le llama precipitación

4.     Cromatografía

Es un método físico de separación para la caracterización de mezclas complejas, es un conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva, cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla, permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos componentes.

5. Cristalización

Es el proceso por el cual se forma un sólido cristalino, ya sea a partir de un gas, un líquido o una disolución. La cristalización es un proceso en donde los iones, átomos o moléculas que constituyen la red cristalina crean enlaces hasta formar cristales

6.     Tamización

El tamizado es un método físico para separar mezclas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas sólidas de diferentes tamaños por un tamiz o colador.

7.     Centrifugación

La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una fuerza rotativa, la cual imprime a la mezcla con una fuerza mayor que la de la gravedad, provocando la sedimentación de los sólidos o de las partículas de mayor densidad.

     8. Evaporación

Es un proceso por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial.

         9. Destilación destilación es la operación de separar, mediante vaporización y condensación, los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición (temperaturas de ebullición) de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.

10.     Decantación

Es un método físico de separación de mezclas heterogéneas, estas pueden ser formadas por un líquido y un sólido, o por dos líquidos. Es necesario dejarla reposar para que el sólido se sedimente, es decir, descienda y sea posible su extracción.

11.     Filtración

Es un proceso de separación de fases de un sistema heterogéneo, que consiste en pasar una mezcla a través de un medio poroso o filtro, donde se retiene la mayor parte de los componentes sólidos de la mezcla.

12.  Combinación

La combinación es un proceso físico de separación de mezclas cuyos componentes están en proporciones fijas y pierden sus propiedades específicas.

2.1.3.   Propiedades de la materia

Cuadro 4

3.     Energía

·         Cuadro de tipos de energías

Cuadro 5

Energía

Energía	Características
Cinética	Está definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo hasta la velocidad que posee
Eólica	Es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.
Geotérmica	Es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra.
Hidráulica	Es aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas.
Mareomotriz	Es la que se obtiene aprovechando las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de agua de los mares
Mecánica	Es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial, cinética y la elástica de un cuerpo en movimiento.
Nuclear	Es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares
Calórica	Es aquella que poseen los cuerpos, cada vez que son expuestos al efecto del calor. También, se puede decir que corresponde a la energía que se transmite entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas, es decir, con distinto nivel calórico.
Química	Es la energía involucrada en el lazo formado entre dos átomos. Cada átomo dentro de un compuesto químico involucra diferentes cantidades de energía.
Solar	Es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol.
eléctrica	Es la energía resultante de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos para obtener trabajo

4.     El átomo

4.1. Cuadro modelos atómicos

Cuadro 6

MODELO	Año	CARACTERISTICAS
Dalton	1803	No es posible tener partes fraccionarias de átomos Todos los átomos de un elemento son idénticos
Thompson	1904	La materia es neutra La forma es como una esfera en su interior En la superficie existen incrustadas partículas negativas Existe igualdad de partículas positivas y negativas
Rutherford	1911	Existe un núcleo con carga positiva Los electrones giran alrededor del núcleo
Borh	1913	La teoría de la estructura atómica se basa en la mecánica cuántica Los electrones ocupan varios niveles de energía, alrededor del núcleo, cada nivel posee uno o más subniveles y cada subnivel uno o mas suborbitales.
Sommerfield	1916	Orbitas elípticas alrededor del núcleo

4.2. Estructura del átomo

En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.
- El núcleo.- es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón.
Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.
- La corteza.- es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón.
Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.

4.3. Representación simbólica del átomo del núcleo

El símbolo general para el núcleo de cualquier elemento es el siguiente:

_Z ^AX 

_{A= número de masa}

_{Z= numero atómico}

_{X= símbolo del elemento}

4.3.1.   Número másico

El numero de masa ( A ), es el numero de protones mas el numero de neutrones. En esta cantidad no se incluyen los e- porque la diferencia de peso con los P+ y no es muy grande, aproximadamente 1840 veces.

                          A= Z+N

A= número de masa

Z= número atómico

N= número de neutrones

4.3.2.   Número atómico

El Numero atómico ( Z ), se define como el numero de protones en el núcleo de una átomo, como el átomo es estrictamente neutro, este número indica también el numero de electrones en este.

                           Z = A + N

4.4.Isótopos, isóbaros, isótonos.

Ø  Isótopos

Todos los átomos de un mismo elemento, no tienen el mismo número de masa, es decir, difieren en el número de protones del núcleo, los isótopos son átomos del mismo elemento con igual número atómico, pero diferente número de masa, esto por su diferencia de número de neutrones en el núcleo.

235U                                   238U           Son dos isótopos del Uranio.

  92                                    92         

Ø  Isóbaros

Son átomos de igual masa atómica, pero de diferente número atómico.

Ø  Isótonos

Son átomos que tienen igual número de neutrones.

4.5.   Distribución electrónica

4.5.1.   Números cuánticos

Cuadro7

NUMERO CUANTICO	SIMBOLO	CARACTERISTICA	VALOR
Principal	n	Es un entero que representa el nivel de energía del electrón	1,2,3,4,5,6,7
Secundario	l	Llamado también orbital, puede tomar valores desde 0 hasta n-1 y l viene indicando por las letras minúsculas s, p, d, f.	0,1,2,3,…n-1
Magnético	m	Describe las orientaciones especiales de los orbitales tomando valores (+1) pasando por 0 hasta llegar al (-1)	-1,0,1
Spin	s	Se refiere a las características al considerar un movimiento de giro del electrón sobre su propio eje, el spin puede tener solo dos valores (+1/2) y (-1/2)	½ o -1/2

4.5.2.   Configuración electrónica de átomos

Se debe tener en cuenta ciertos principios o reglas que permiten asignar configuraciones electrónicas probables para los átomos de los diversos elementos.

4.5.3.   Principio de exclusión de Pauli

En un átomo cualquiera no pueden existir dos elementos cuyos números cuánticos tengan los mismos valores, es decir, en un orbital solo pueden encontrarse dos electrones con spines contrarios.

4.5.4.   Ley de Hund

En los orbitales correspondientes a un subnivel. Primero de llena el orbital con un solo electrón y los electrones que sobran se empiezan a ubicarles desde el inicio en el respectivo espacio.

4.5.5.   Formas de orbitales