If Alfaro Rodriguez Fiee

5/26/2018 If Alfaro Rodriguez Fiee

1/173

1

Informe Final del Proyecto deInvestigacin elaborado por el Ing.Carlos Humberto Alfaro Rodrguez,Docente Investigador de la FIEE-UNAC.

PERIODO DE EJECUCIN DEL 01.01.2010 AL 31.12.2010APROBACIN DEL PROYECTO: R. R. N 031-2010-R del 15.01.2010

CALLAO - LIMA - PERU

2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA

INSTITUTO DE INVESTIGACIN DE LA FACULTAD DE INGENIERA

ELCTRICA Y ELECTRNICA

TEXTO: Q UMICA GENERAL APLICADO A LA INGENIERIA ELECTR NICA


2/173

2

II RESUMEN 10

III INTRODUCCIN 11

IV MARCO TERICO 12

131.1 DEFINICI N DE QU MICA 13

1.2 RAMAS DE LA QUMICA 13

1.2.1 Qumica genera l

1.2.2 Qumica Inorgnica

1.2.3 Qumica Orgnica

1.2.4 Qumica Analtica

1.2.5 Bioqumica

1.2.6 Fsicoqumica

1.2.7 Petroqumica

1.2.8 Electroqumica

1.3 MATERIA 14

1.4 PROPIEDADES DE LA MATERIA 14

1.4.1 SEG N LAS PROPIEDADES F SICAS Y QU MICAS 15

1.4.2 SEG N LAS PROPIEDADES GENERALES Y

ESPECFICAS 15

1.5 CLASIFICACI N DE LA MATERIA 17

1.5.1 SUSTANCIAS 18

1.5.1.1ELEMENTOS 18

1.5.1.2 COMPUESTOS 18

1.5.2 MEZCLAS 18

1.5.2.1 MEZCLAS HOMOG NEAS 18

1.5.2.2 MEZCLAS HETEROG NEAS 21

1.6 DIFERENCIAS ENTRE COMPUESTO Y MEZCLA 23

1.7 ESTADOS DE LA MATERIA 23

1.7.1 Estado slido 23

1.7.2 Estado lquido 24

1.7.3 Estado gaseoso 24

1.7.4 Estado plasmtico 24

1.7.5 Quinto estado de la materia (Quinto estado) 24

NDICE

CAPITULO I: MATERIA


3/173

3

1.7.6 Sexto estado de la materia (Estado Fermio) 25

1.8 CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA 27

1.9 FEN MENOS 27

1.10 FEN MENO ALOTR PICO 27

29

2.1 DEFINICI N 29

2.2 FORMAS DE ENERG A 29

2.3 C MO SE CLASIFICAN LAS FUENTES DE ENERG A

MASA Y ENERG A? 32

2.4 EQUIVALENCIA ENTRE MASA Y ENERG A 34

2.5 RELATIVIDAD DE LA MASA 34

35

3.1 MAGNITUDES F SICAS 35

3.2 SISTEMA DE UNIDADES 35

3.3 CLASIFICACI N DE LAS MAGNITUDES F SICAS 36

3.3.1 POR SU ORIGEN 36

3.3.1.1MAGNITUDES FUNDAMENTALES 36

3.3.1.2MAGNITUDES SUPLEMENTARIAS 37

3.3.1.3MAGNITUDES DERIVADAS 37

3.3.2 POR SU NATURALEZA 38

3.3.2.1MAGNITUDES ESCALARES 38

3.3.2.2MAGNITUDES VECTORIALES 383.4 NOTACI N CIENTIFICA 38

3.5 M LTIPLOS, SUBM LTIPLOS Y PREFIJOS PARA LAS

UNIDADES MTRICAS 39

3.6 TEMPERATURA 40

3.7 ENERG A INTERNA 41

3.8 TERM METRO 41

3.9 ESCALAS TERMOM TRICOS 41

A) RELACI N DE ESCALAS 41

B) ESCALAS ABSOLUTAS 41

3.10 RELACIN DE ESCALAS 42

3.11 CONVERSI N DE LECTURAS 43

3.12 VARIACIN DE TEMPERATURA 43

3.13 DENSIDAD Y PESO ESPEC FICO 43

3.13.1 DENSIDAD 43

CAPTULO II: ENERGA

CAPTULO III: MEDICIONES FUNDAMENTALES


4/173

4

3.13.2 DENSIDAD DE UNA MEZCLA 45

3.13.3 DENSIDAD RELATIVA 46

3.13.4 PESO ESPEC FICO 46

47

4.1 CONCEPTO ACTUAL DEL TOMO 47

4.2 N CLEO 47

4.3 ENVOLTURA O ZONA EXTRANUCLEAR 49

4.4 PART CULAS SUBAT MICOS FUNDAMENTALES 49

4.5 PART CULAS SUBAT MICAS 49

4.6 REPRESENTACI N DE UN ELEMENTO 49

4.7 TIPOS DE N CLIDOS 50

4.8 MODELOS AT MICOS 50

4.9 TEOR A DE LOS CUANTOS 53

4.10 EFECTO FOTOELCTRICO 534.11 F RMULAS DE MAX PLANCK Y EFECTO FOTOEL CTRICO 54

4.12 N MEROS CU NTICOS 55

4.13 CONFIGURACI N ELECTR NICA 57

4.14 ORBITALES 57

58

5.1 CONCEPTO DE TABLA PERI DICA DE LOS

ELEMENTOS QU MICOS 58

5.2 DESARROLLO ATMICO DE LA TABLA PERIDICA 59

5.3 DESCRIPCIN DE LA TABLA PERIDICA DE LOS

ELEMENTOS QU MICOS 63

5.4 PROPIEDADES AT MICAS 65

A) ELECTRONEGATIVIDAD 65

B) ENERG A DE IONIZACI N O POTENCIAL DE IONIZACI N 67

C) RADIO AT MICO 67

5.5 PROPIEDADES DE LOS METALES Y NO METALES 67

5.5.1 PROPIEDADES FISICAS 67

5.6 PROPIEDADES QUMICAS DE LOS METALES Y NO METALES 685.7 FAMILIAS QU MICAS 68

70

6.1 LAS REACCIONES NUCLEARES 70

6.2 RADIACTIVIDAD 70

6.3 NUCLEIDO 73

CAPTULO IV: ESTRUCTURA AT MICA

CAP TULO V : TABLA PERI DICA

CAPTULO V : QUMICA NUCLEAR


5/173

5

6.4 ECUACIONES NUCLEARES 74

6.5 PRINCIPALES FORMAS DE DESINTEGRACI N NUCLEAR 75

6.6 LA FISI N NUCLEAR 76

6.7 LA FUSI N NUCLEAR 77

6.8 VIDA MEDIA O PERI DO DE SEMIDESINTEGRACI N 77

6.9 USOS Y APLICACIONES DE LOS RADIOISTOPOS 78

80

7.1 ENLACES QUMICOS 80

7.2 REPRESENTACI N DE LEWIS 80

7.3 REGLA DEL OCTETO 81

7.4 ENLACES I NICOS O ELECTROVALENTES 82

7.4.1 CARACTER STICAS DE LOS ENLACES I NICOS 83

7.5 ENLACE COVALENTE 84

7.5.1 TIPOS DE ENLACES COVALENTE 85A) ENLACE COVALENTE POLAR 85

B) ENLACE COVALENTE APOLAR 86

C) ENLACE COVALENTE COORDINADO O DATIVO 86

D) ENLACES COVALENTES M LTIPLES 87

7.6 ENLACE MET LICO 89

7.6.1 CARACTER STICAS DE LOS METALES 89

7.7 ENLACE POR PUENTE DE HIDR GENO 90

7.8 GEOMETRA MOLECULAR Y TEORA DEL ENLACE QUMICO 92

7.9 HIBRIDACI N 93

94

8.1 QU ES UN GAS? 94

8.2 PRINCIPALES PROPIEDADES DE LOS GASES 94

8.3 TEOR A CIN TICA MOLECULAR 94

8.4 ECUACI N GENERAL DE LOS GASES IDEALES 95

8.5 VARIABLES DE ESTADO 95

8.6 ECUACIN GENERAL DE LOS GASES IDEALES 96

8.7 PROCESOS GASEOSOS RESTRINGIDOS 968.8 PROCESO ISOT RMICO 97

8.9 PROCESO ISOB RICO 97

8.10 PROCESO ISOC RICO 97

98

9.1 COMPOSICI N CENTESIMAL 98

CAP TULO VI: ENLACE QU

MICO

CAPTULO VIII: ESTADO GASEOSO

CAPTULO IX: COMPOS ICI N CENTESIMAL Y F RMULAS

QU MICAS


6/173

6

9.2 F RMULA EMP RICA 98

9.3 F RMULA MOLECULAR 98

100

10.1 REACCIONES QU MICAS 100

10.2 ECUACI N QU MICA 100

10.3 TIPOS DE REACCIONES 100

A) SEG N LA FORMA DE OBTENER PRODUCTO 100

A.1 ADICIN, COMBINACIN, COMPOSICIN

O S NTESIS 100

A.2 DESCOMPOSICI N 100

A.3 SUSTITUCI N SIMPLE 101

A.4 DOBLE SUSTITUCI N O MET TESIS 101

B) SEG N EL TIPO DE COMBUSTI N 101

B.1 COMBUSTI N COMPLETA 101B.2 COMBUSTIN INCOMPLETA 101

C) SEG N LA VARIACI N DE LAS ENTALP AS 101

C.1 EXOT RMICAS 101

C.2 ENDOT RMICAS 101

D) OTROS REACCIONES 101

D.1 ACUOSAS 101

D.2 FOTOQU MICAS 102

D.3 DISMUTACIN, DESPROPORCIN O AUTOREDOX 102

D.4 NEUTRALIZACI N 102

10.4 BALANCE DE ECUACIONES 102

A) BALANCE POR TANTEOS O POR SIMPLE INSPECCI N 102

B) BALANCE REDOX 102

10.5 ESTADO DE OXIDACI N 103

10.5.1 REGLAS PARA DETERMINAR EL ESTADO DE

OXIDACI N 103

105

11.1 CANTIDADES QUMICAS 10511.2 PESO AT MICO 105

11.3 PESO MOLECULAR 105

11.4 MOL 106

11.5 N MERO DE AVOGADRO: (NA) 106

11.6 TOMO GRAMO DE UN ELEMENTO 106

11.7 VOLUMEN MOLAR 106

CAPTULO X: REACCIONES QUMICAS

CAPTULO XI: CANTIDADES QUMICAS


7/173

7

107

12.1 DEFINICI N 107

12.2 LEYES PONDERALES 107

A) LEY DE LA CONSERVACI N DE LA MASA 107

B) LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS 107

C) LEY DE LAS PROPORCIONES MLTIPLES 108

D) LEY DE LAS PROPORCIONES REC PROCAS 108

12.3 REACTIVO LIMITANTE 109

12.4 REACTIVO EN EXCESO 109

12.5 PORCENTAJE DE RENDIMIENTO 110

12.6 PUREZA DE REACTIVOS 110

111

13.1 ESTADO L QUIDO 111

13.2 PROPIEDADES DE LOS L QUIDOS 11213.2.1 VISCOSIDAD 112

13.2.2 TENSI N SUPERFICIAL 112

13.3 ESTADO S LIDO 112

13.3.1 CLASIFICACI N DE LOS S LIDOS 114

A) S LIDOS CRISTALINOS 114

A.1 S LIDOS I NICOS 114

A.2 S LIDOS COVALENTES 115

A.3 SLIDOS MOLECULARES 115

A.4 S LIDOS MET LICOS 116

B) SLIDOS AMORFOS 116

117

14.1 DEFINICI N 117

14.2 CARACTER STICAS DE LAS SOLUCIONES 117

14.3 CLASIFICACI N DE LAS SOLUCIONES 119

14.4 EN FUNCI N DE LA NATURALEZA 120

14.5 UNIDADES DE CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONES 120

14.5.1 PORCENTAJE EN PESO 12114.5.2 PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 121

14.5.3 PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 121

14.5.4 MOLARIDAD 121

14.5.5 MOLALIDAD 121

14.5.6 NORMALIDAD 121

14.5.7 FRACCI N MOLAR 122

CAPTULO XII: ESTEQUIOMETRA

CAPTULO XIII: ESTADO LQUIDO Y S LIDO

CAPTULO XIV: SOLUCIONES


8/173

8

123

15.1 CIDOS Y BASES 123

15.2 ALGUNAS TEOR AS CIDO BASE 123

15.2.1 TEOR A DE ARRHENIUS 123

15.2.2 TEOR A DE BRONSTED LOWRY 124

15.2.3 TEORA DE CIDOS Y BASES DE GILBERT

NEWTON LEWIS 125

15.3 QU ES UN INDICADOR DE PH? 126

129

16.1 DEFINICI N 129

16.2 CELDA ELECTROL TICA 129

16.3 CELDA VOLTAICA O GALV NICA 130

16.4 POSTULADOS DE LA TEOR A DE ARRHENIUS 131

16.5 LEYES DE FARADAY 13216.5.1 PRIMERA LEY DE FARADAY 132

16.5.2 SEGUNDA LEY DE FARADAY 133

16.6 APLICACIONES 134

135

17.1 DEFINICI N 135

17.2 RAPIDEZ DE REACCI N 135

17.3 ORDEN DE REACCI N 136

17.4 FACTORES QUE AFECTAN LA RAIDEZ DE LAS REACCIONES 138

17.4.1 TEMPERATURA 138

17.4.2 ESTADO FSICO DE LOS REACTIVOS 138

17.4.3 PRESENCIA DE UN CATALIZADOR 139

17.4.4 CONCENTRACI N DE LOS REACTIVOS 139

17.4.5 PRESI N 139

17.5 ENERG A DE ACTIVACI N 140

142

18.1 DEFINICIN 142

18.2 RELACIN ENTRE Kp y Kc 14218.3 PRINCIPIO DE LE CHATELIER 143

144

19.1 DEFINICI N 144

19.2 MATERIALES CONDUCTORES 145

19.3 BANDA DE VALENCIA 146

CAPITULO XV:CIDOS Y BASES

CAPITULO XVI: ELECTROQUMICA

CAPTULO XVI : CINTICA QUMICA

CAP

TULO XVIII: EQUILIBRIO QU MICO

CAPTULO XIX: MATERIALES CONDUCTORES, AISLANTES Y

SEMICONDUCTORES


9/173

9

19.4 MATERIALES AISLANTES O DIEL CTRICOS 148

19.5 MATERIALES SEMICONDUCTORES 150

19.6 CRISTAL DE SILICIO PURO 153

19.7 CONDUCCI N DEL CRISTAL DE SILICIO PURO 154

19.8 CRISTAL TIPO N. CONDUCCI N 155

19.9 CRISTAL TIPO P. CONDUCCIN 155

19.10UNI N PN. BARRERA DE POTENCIAL. DIODO 156

159

20.1 DEFINICI N 159

20.2 RECICLAJE LOS APARATOS ELECTR NICOS USADOS 159

20.3 REUSO DE LOS DESECHOS ELECTR NICOS 160

20.4 BASURA TECNOL GICA 160

164

164

164

165

166

171

CAPTULO XX: IMPACTO AMBIENTAL DE LOS DESECHOS

ELECTR NICOS

V MATERIALES Y MTODOS

V RES ULTADOS

VII DISCUSI N

VII REFERENCIA

ANEXOS

APNDICE


10/173

10

El objetivo fundamental del presente trabajo intitulado

es

desarrollar los diferentes tpicos de la Qumica General, con el propsitode ayudar a los estudiantes de Ingeniera Electrnica en el aprendizaje de

la ciencia qumica, para cuyo fin lo hemos organizado una manera clara,

lgica y relacionando los conceptos bsicos necesarios para que el alumno

pueda cursar con xito la asignatura de qumica general a nivel

universitario.

El reto que enfrentan actualmente quienes se dedican a la enseanza es

preparar a los estudiantes para un nuevo milenio, una poca de cambiosrpidos. Para un qumico es difcil aceptar que no es paz de predecir la

direccin del cambio pero es claro que la velocidad con la que ocurra

estar determinada primordialmente por los cambios en a tecnologa.

Igualmente permitir a los alumnos tener una herramienta de consulta,

formarlos, orientarlos con informacin reciente de acuerdo a los tpicos de

Qumica General aplicado a Ingenieros Electrnicos, para hacerlos diestros

en Investigacin en cualquier campo laboral.

Este texto, fruto de la experiencia alcanzada en el ejercicio de la

enseanza de esta materia, est dirigido a los estudiantes de ingeniera

electrnica, en lograr desarrollar el conocimiento sistematizado, e aspecto

terico prctico del curso de qumica, para poder dar una interpretaci

ms objetiva de los hechos de la realidad.

II. RESUMEN

TEXTO: QUMICA

GENERAL APLICADO A LA INGENIERA ELECTRNICA,


11/173

11

El Proyecto de Investigacin titulado

desarrollado observamos la importancia que

tiene de ayudar a los estudiantes en el aprendizaje de la c encia qumica, para

cuyo fin se ha organizado de una manera clara, lgica y relacionando los

conceptos bsicos necesarios para que el estudiante pueda cursar con xito el

curso de qumica general con diferentes temas de actualidad en temas de

ingeniera electrnica.

El contenido, secuencia y organizacin de los temas constituyen la presentacin

de principios bsicos, seguido por un estudio sistemtico de los temas propuestos

pensando en el estudiante con poca base previa de qumica. Una vez estudiadocada captulo, el estudiante debe ser capaz de tener u a concepcin total de la

relacin de la qumica y la electrnica en los diferen es campos de la vida diaria e

industria.

El objetivo general el cual era: Mejorar el rendimiento acadmico del estudiante

de la Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica e la asignatura de Qumica

General aplicado a los ingenieros electrnicos, se ha cumplido.

Igualmente en la hiptesis que haba planteado:

y su uso permitir mejorar el

rendimiento acadmico del estudiante de la Facultad de Ingeniera Elctrica y

Electrnica, en los conceptos bsicos de la terminologa qumica as como la

aplicacin y relacin de los diferentes captulos de la qumica y la ingeniera

electrnica como por ejemplo: estudio del quinto estado de la materia, las

reacciones qumicas en los desechos electrnicos, el grafeno, el enlace metlico,

el estudio de los semimetales como el silicio, el germ nio, que tienen aplicacinen los diferentes componente electrnicos y de esta ma favorecer a los

estudiantes un aprendizaje slido de la Asignatura; con el objeto realizar

Investigacin Cientfica de alto nivel acadmico en forma rigurosa, est

plenamente demostrada.

III. INTRODUCCIN

TEXTO: QUMICA GENERAL APLICADA

A LA INGENIERA ELECTRNICA

TEXTO: QUMICA GENERAL

APLICADO A LA INGENIERA ELECTRNICA,


12/173

12

IV MARCO TERICO


13/173

13

La Qumica es una ciencia experimental que estudia a l materia, su

estructura, composicin, leyes y principios, sus transformaciones, sus

propiedades fsicas y qumicas y su energa.

Otra definicin de la qumica estudia:

Las transformaciones de la materia viva.

Las transformaciones fsicas de la materia

Las transformaciones que sufre la materia mediante rea nesqumicas

La composicin, propiedades y transformacin de la materia en lasreacciones qumicas y las leyes que la rigen

Slo los cambios energticos que sufre la materia

Si el universo est constituido de materia y energa, bjeto de la Qumica,

es tan amplio que es muy difcil que una persona llegue a conocer esta

ciencia con debida profundidad y en toda su extensin, lo una porcin muy

restringida de ella.Esta circunstancia, ha determinado la divisin de la Q ca en diferentes

ramas, cada una de las cuales se ocupa del estudio de n campo

especializado, aunque ste tenga lmites poco definido entre ellas tenemos:

1.2.1 Consiste en el estudio sistemtico de las leyes de

esta ciencia y de los principios bsicos acerca de la nstitucin,

propiedades y transformaciones de las sustancias.

1.2.2 Tambin llamada qumica mineral, estudia las

sustancias constituyentes de la materia sin vida.

1.2.3 Tambin llamada Qumica de los compuestos del

Carbono, estudia las sustancias constituyentes de la materia con vida.

CAPTULO I : MATERIA

1.1 DEFINICIN DE QUMICA

1.2 RAMAS DE LA QUMICA

Qumica General:

Qumica Inorgnica:

Qumica Orgnica:


14/173

14

1.2.4 Emplea tcnicas y procedimientos para analizar las

muestras qumicas. Se divide en :

Descubre el tipo de sustancias presentes en lamuestra

Logra calcular la cantidad de cada sustancia en

la muestra.

1.2.5 Estudia los proceso qumicos que ocurren en los seres

vivos.

Estudia todo lo relacionado con las leyes de la fsica y

su aplicacin a los procesos qumicos.

Es una parte de la Qumica, que estudia los derivados

del petrleo.

Parte de la Qumica que estudia la relacin entre las

reacciones qumicas y la corriente elctrica.

Entre otras ramas tenemos: Radioqumica, Qumica de lo coloides,

Ingeniera Qumica, Farmaqumica, Sucroqumica, Astroqumica, etc.

Se denomina as a todo aquello que tiene masa y ocupa

espacio.

El ordenamiento y la interrelacin entre las partes que forman la materia,

constituyen la base de su estructura y sta a su vez determina sus

propiedades.

Estas pueden ser segn:

Qumica Analtica:

Q.A. Cualitativa:

Q.A. Cuantitativa:

Bioqumica:

1.2.6Fs icoqumic a:

1.2.7 Petroqumica:

1.2.8 Elec troqu mic a:

1.3 MATERIA:

1.4 PROPIEDADES DE LA MATERIA


15/173

15

: Una propiedad fsica, generalmente

describe, la respuesta de la sustancia a cualquier inf uencia externa;

tal como la luz, el calor, fuerza, electricidad; sin necesidad que lasustancia sea destruida o transformada. En otras palab as son

aquellas propiedades que identifican a una sustancia sin producir un

cambio en la composicin de la sustancia. No dependen la

cantidad de masa.

Estas pueden ser:

Tabla 1.1: Propiedades Fsicas

Punto deebullicinPunto defusinBrilloVolatilidad

ColorSaborSuavidadLubricidad

OlorDurezaDuctibilidadMaleabilidad

Conductividad trmicaViscosidadDensidad

: Definen la capacidad de la sustanciaspara formar otras nuevas; mediante la interaccin de u sustancia

con otra o la transformacin de una sustancia en otra.

Tienen relacin directa con la

definicin de una teora, adems de inercia y peso, se considera las

siguientes:

Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.

Es la resistencia que ofrece todo cuerpo a su cambio

estado de reposo o de movimiento.

1.4.1 SEGN SUS PROPIEDADES S ON FSICAS Y QUMICAS:

A. PROPIEDADES FSICAS

PROPIEDADES FSICAS

B. PROPIEDADES QUMICAS

1.4.2 SEGN SUS PROPIEDADES GENERALES Y ESPECFICAS:

PROPIEDADES GENERALES

Masa:

Inercia:

) :

o

o


16/173

16

: Propiedad que tiene la materia de ocupar un lugar en l

espacio, es decir poseer volumen..

: El espacio que ocupa un cuerpo .no puede ser

ocupado al mismo tiempo por otro.

: Todo cuerpo por compacto que sea presenta espacios

vacos entre sus partculas y molculas.

: Cualquier tipo de materia aumenta sus dimensiones por

accin del calor.

: Los cuerpos se pueden dividir empleando los mediosadecuados.

: Los cuerpos se atraen unos con otros.

Son inherentes a cada tipo de

sustancia, permitiendo distinguir una de otra, de mane a definida.

: Definida como masa por unidad de volumen, nos permite

identificar y determinar si una sustancia es pura.

: Es la resistencia que ofrecen los cuerpos para ser rayados.

La Escala de Mohs establece un orden de menor a mayor ureza.

Talco Yeso Calcita Fluorita Apatito

Feldespato Cuarzo Topacio Corindn Diamante

: Capacidad que tienen algunos cuerpos slidos de

formar hilos cuando son estirados. Tambin depende de u arreglo

interno. Ejemplo: el oro.

Resistencia que ofrecen los cuerpos para romperse por

traccin.

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

Extensin

Impenetrabilidad

Porosidad

Dilatacin

Divis ibilidad

Atraccin

Densidad

Dureza

Maleabilidad

Tenacidad:

B) PROPIEDADES ESPECFICAS:


17/173

17

: Propiedad que tienen algunos cuerpos de cambiar su

forma cuando se aplica una accin y de recuperarla cuando est en

retirada.

: Tiene relacin con la interaccin de la radiacin

electromagntica con la materia y tambin depende de l s

constituyentes y su ordenamiento.

: Propiedad por la cual ciertos cuerpos, como los

metales pueden convertirse en hilos finos, tambin la ntan los

metales.

: Expresa la propiedad de ciertos cuerpos de

reducir sus dimensiones por efecto de la presin; los gases son muy

compresible, en cambio los lquidos son prcticamente

incompresibles.

Es la resistencia que ofrecen los fludos al movimient

de los cuerpos en su seno.

1.5 :

Para un estudio qumico ordenado, los cuerpos se han clasificado segn

sus caractersticas; esta clasificacin se clasifica en:

Fig. 1.1: Clasificacin de la materia.

o

o

o

o

o

Elasticidad

Color

Ductibilidad

Compresibilidad

Viscosidad:

CLASIFICACIN DE LA MATERIA


18/173

18

1.5.1 SUSTANCIAS: Es la materia qumicamente homognea en su

composicin existe un mismo tipo de tomos o un mismo ipo de

molculas. Una sustancia pura puede ser un elemento o un

compuesto, y su composicin es definida y fija.

1.5.1.1 ELEMENTOS: Son sustancias simples, es decir que por

procedimientos qumicos ya no pueden descomponerse en

otras sustancias, en su composicin hay un solo tipo de

tomos.

Se clasifican en metales, no metales y gases nobles.

1.5.1.2 COMPUESTOS: Son sustancias formadas por dos o ms

elementos que se hallan en proporcin definida; en sucomposicin slo intervienen molculas del mismo tipo.

Las propiedades de los compuestos son distintas de los de

los elementos individuales que intervienen.

Se clasifican en compuestos inorgnicos y orgnicos.

1.5.2 MEZCLAS: Es la materia formada por dos o ms sustancias que no

reaccionan qumicamente y participan en proporcin variable, cada

sustancia conserva su identidad y sus propiedades fsicas y

qumicas. Las mezclas pueden ser homogneas y heterogneas

1.5.2.1 MEZCLAS HOMOG NEAS: Son mezclas que fsicamente

toda su masa es uniforme, aqu no se pueden distinguir por

separado a las sustancias constituyentes. Pueden ser de

tres tipos:

Suspensiones

Coloides

Soluciones

A. SUSPENSIONES: Estas mezclas tienen la caracterstica de la

sedimentacin, cuando se dejan en reposo, es decir las partculas

slidas caen al fondo por accin de la gravedad.


19/173

19

El dimetro de las partculas dispersas es mayor de un micrmetro.

Ejemplos: Leche magnesia, tinta china, hidrxido de calcio acuoso.

B. COLOIDES: Son mezclas homogneas cuya caracterstica es elmovimiento incesante y desordenado de las partculas dispersas

llamado Movimiento Browniano (en honor al botnico ingles Robert

Brown, quin lo observ por primera vez en 1828) .

Experimentalmente los coloides se reconocen por el Efe Tyndall,

que consiste en el brillo caracterstico de las partc las cuando un haz

de luz incide sobre la mezcla.

El dimetro de las partculas dispersas es mayor de un nanmetro pero

menor de un micrmetro.

C. SOLUCIONES: Son mezclas homogneas de dos o ms sustancias.

Las sustancias pueden hallarse en forma de tomos o molculas.

En las soluciones verdaderas, la mezcla es ntima hasta el nivel de los

tomos, iones y molculas individuales.

Las soluciones estn compuestas por un disolvente y uno o ms

solutos.

Solvente es el componente que se encuentra en mayor pr porcin y

soluto en menor proporcin.

Tabla 1.2: TIPOS DE COLOIDES O SISTEMAS COLOIDALES

FASE MEDIO SISTEMA EJEMPLOS


20/173

20

SLIDO LIQUIDO Sol ( * )

Soluciones de almidn

Jaleas

Oro o azufre en agua

Detergente en agua

LIQUIDO LIQUIDO Emulsin

Leche homogeneizada

Mayonesa

Agua en benceno

GAS LIQUIDO Espuma

Crema batida

Espuma de cerveza

S LIDO S LIDO Sol slido

Perla

Cristal de rub

Cuarzo humeante

LIQUIDO SLIDO Emulsin

slida

Opalo

Mantequilla

Cuarzo lechoso

GAS SLIDO Espuma slida

Pmex

Jabn flotante

Lava

Gelatina

Pasta de dientes

SLIDO GAS Aerosol slido

Humo de tabaco

Polvo fino en el aire

Holln en el aire

LIQUIDO GAS Aerosol lquido

Niebla

Nube

Fijadores para cabello

GAS GAS No existe Entre gases no se formancoloides

( * ) A los soles que cuajan en forma semislida, como la gelatina, les llama

geles.

Tabla 1.3: Tipos de Soluciones

DISP ERS A DIS PERS ANTE


21/173

21

GAS GAS GAS

Aire(N2y O2, CO2, argn, etc )

Mezcla de metano, etano, propano y butano

gaseosos ( Gas natural )

GAS L QUIDO L QUIDO

Bebidas carbonatadas ( CO2 en agua )

Alberca de natacin (Cl2en agua)

LQUIDO LQUIDO LQUIDO

Vino ( Etanol en agua )

Vinagre ( cido actico en agua )

Agua oxigenada (H2O2en agua)

Agua regia: HNO3y HCl concentrados 1: 3

en volumen

Cerveza ( 5 % de alcohol etlico )

Tintura de Yodo ( I2 en alcohol )

L QUIDO S LIDO S LIDO

Amalgama dental para empastes (Hg lquido

en plata slida)

S LIDO L QUIDO L QUIDO

Salmuera ( NaCl en agua )

Azcar en agua

S LIDO S LIDO S LIDO

Se les llama aleaciones :

Bronce : Cu + Sn

Latn : Cu + Zn

Acero : Fe + C

Plata sterling : Ag + Cu

Oro amarillo ( 14 K ):

Au ( 58 % ) + Ag ( 24 %) + Cu( 17 %) +

Zn( 1 %)

Oro amarillo ( 10 K ) :

Au ( 42 % ) + Ag ( 12 %) + Cu( 40 %) +

Zn( 6 %)

1.5.2.2. MEZCLAS HETEROGNEAS: Son aquellas mezclas

donde se pueden distinguir fcilmente dos o ms

sustancias constituyentes.

Ejemplos:

Mezcla de arena y sal comn

Concreto armado: arena, cemento, piedra y agua

S OLUTO DIS OLVENTE S OLUCI N EJEMPLOS


22/173

22

Lquidos no miscibles como aceites y agua

(emulsiones) ( * )

EMULSIONES: Es la dispersin coloidal de dos

lquidos inmiscibles. La mayora de las emulsiones

contiene agua como uno de los lquidos siendo elotro lquido, que ha de ser insoluble en agua,

lquido oleoso o aceite.

Tabla 1.4: TIPOS DE DISPERSIONES: SOLUCIONES DISPERSIONES

COLOIDALES Y SUSPENSIONES

Dimetro promedio

de las partculas

dispersas

0,5 2, 5 10 1000 Mayores de 1000

Comportamiento

con respecto a la

gravedad

No sedimenta

( Movimientos

cinticos )

No sedimenta

( Movimiento

Browniano )

Sedimenta ( bajo la

influencia de la

gravedad )

Se separa por

dilisis No S S

Comportamiento

con respecto a la

luz

Transparente

Por lo comn traslcida

u opaca (efecto

Tyndall)

Traslcida u opaca

Filtrabilidad No filtrable No filtrable Filtrable

Homogeneidad Homognea En el lmite Heterognea

Nmero de fases Una Dos Dos

Ejemplos Azcar en agua

Sal en agua

Suspensin de

almidn, leche

magnesia

Arcilla en agua

PROPIEDAD SOLUCI N DISPERS I N

COLOIDAL

SUSPENSI N

1.6 DIFERENCIAS ENTRE COMPUESTO Y MEZCLA


23/173

23

Tabla 1.5: Diferencias entre compuesto y mezcla

Los componentes se hallanen proporcin constante.

Los componentes no puedensepararse por mediosmecnicos o fsicos.

Su formacin or igina cambiosde energa.

El compuesto tienepropiedades diferentes a las

de cada uno de sus

componentes.

Los componentes puedenvariar su proporcin.

Los componentes puedensepararse por la accin dedisolventes o mediosmecnicos.

Su formacin no originacambios de energ a.

Cada componente conserva

sus prop iedades.

: Una sustancia puede ser slida, lquida,

gaseosa, plasmtica, estado Bose Einstein (Quinto estado de la mat ia),

Estado Ferminico.(Sexto estado de la materia).

: Un slido mantiene su volumen y forma debido a

que predominan las fuerzas de cohesin. Sus constituye es se

encuentran en estado de reposo relativo, favoreciendo u rigidez.

La naturaleza nos presenta dos formas a travs de los cuales la

materia logra su rigidez: Un estado slido cristalino; donde loscomponentes de la materia mantienen regularidad en su

ordenamiento tridimensional, favoreciendo la formacin de

estructuras definidas y, un estado slido amorfo; en el cual no existe

regularidad cuando sus componentes alcanzan la rigidez.

COMPUESTO MEZCLA

1.7 ESTADOS DE LA MATERIA

1.7.1 Estado S lido


24/173

24

En relacin a los slidos; los lquidos conservan

solo su volumen y fluyen para adoptar la forma de sus ecipientes.

Las fuerzas de cohesin y repulsin tienen intensidades parecidas,

favoreciendo su extensin a lo largo de superficies.

Un gas no tiene forma ni volumen y adems de

fluir tambin se expande para ocupar todo el son ms i nsas que

las de cohesin.

Se considera el cuarto estado fsico de la

materia, se produce cuando un gas se somete a muy altas

temperaturas, el gas se ioniza totalmente, siendo el una

mezcla de iones (tomos con carga elctrica) y electro es libres. Porejemplo; existe plasma en la superficie del sol, en el interior de los

volcanes y en las explosiones nucleares.

El

fsico Eric Cornell, Carl Wieman y sus colegas del Instituto Nacional

de Estndares y Tecnologas de la Universidad de Colorado

(EEUU), lograron crear un estado de la materia diferente de los

cuatro hasta ahora conocidos; slido, lquido, gaseoso y plasma.

Al enfriar vapores de Rubidio hasta una temperatura r rd de 180

grados nanokelvin, o sea, una millonsima de grado por encima del

cero absoluto (equivalente a 273, 15 C), el equipo

estadounidense materializ lo que los cientficos deno inan cubo de

hielo cuntico o condensado de Bose Einstein.

Fig. 1.2:

Condensado Bose - Einstein

1.7.2 Estado Lquido:

1.7.3 Es tado Gas e os o :

1.7.4 Estado P lasmtico:

plasma

1.7.5 El Condensado Bos e Eins tein, Quinto Estado de la Materia:


25/173

25

En 1925, el genio alemn y fsico indio Nath Bose postular n que:

Recientes

investigaciones confirmaron este postulado.

El condensado presentaba unas propiedades exclusivas.

. As describieron sus

observaciones los dos fsicos.

Se interrog a los dos cientficos sobre la aplicacin de este estado

de la materia. La respuesta fue:

. Con temperaturas tan bajas

se congelara hasta el movimiento.

Durante la ltima semana de enero de 2004, un grupo de sicos de

la Universidad de Colorado, Estados Unidos (en la imagen), cre el

sexto estado da materia bautizado con el nombre de condensado

ferminico. Para formarlo tambin es necesario alcanzar

temperaturas prximas al cero absoluto.

A temperaturas tan bajas, los tomos y sus partculas ienen

comportamientos muy diferentes dependiendo de su momento

angular intrnseco el espn o rotacin de esa partcula.

Si un grupo de partculas ocupa un mismo estado cuntico las

partculas se llaman bosones una condicin imprescindi e para

formar un condensado de Bose - Einstein. Los valores del momento

angular intrnseco de los bosones son iguales a un nmero entero

multiplicado por la Constante de Planck y dividido ent e dos pi. Si las

Si un gas s e enfriaba muy p or de bajo d e los 0 C, sus tomos

erdern energa, se frenaran y entonces se uniran unos con

otros para fo rmar un s upe rtomo ins lito.

Se imaginan ustedes la

cons truc c in d e re lojes at micos ms p recis os o de cr e s

atmicos con b arrote s magntic os ?

El cub o de

hielo cun tico rec ue rda a una cere za con una picadura ins ecto,

salvo que su dimetro es de 2x108 m m

1.7.6 Es tado Fermio, Sexto es tado de la materia:


26/173

26

partculas no pueden tener el mismo estado cuntico se llaman

fermiones. Los fermiones tienen valores no enteros y conforme al

Principio de exclusin de Pauli, y a diferencia de los bosones, no

pueden ocupar el mismo estado cuntico.

Desde 1956, los fsicos saben que en los superconducto s la

corriente elctrica no es transportada por electrones dividuales y s

por parejas de electrones ligados. Los electrones son fermiones y,

antes de poder formarse un condensado de Bose - Einstein, es

preciso su emparejamiento. Los fsicos de Colorado decidieron

imitar la formacin de esas parejas pero en vez de electrones

produjeron un condensado de parejas de tomos sin estar ligados

formando molculas y movindose simultneamente. Losinvestigadores enfriaron una muestra gaseosa del isto Potasio -

40 hasta los 300 nanokelvin, un nanokelvin es la mil m onsima

parte de un Kelvin. El gas estaba contenido en una cmara de vaco;

para manipular y juntar los tomos emplearon campos magnticos y

haces de luz lser.

El condensado ferminico es una nube de tomos de potasio muy

fros con un comportamiento extrao y con las caractersticas de un

superconductor. Segn los fsicos de la Universidad de Colorado, el

condensado ferminico se sita a medio camino entre los

superconductores y los condensados de Bose - Einstein. Aaden

que observando el comportamiento de los tomos de potasio se

dieron cuenta de la posibilidad de obtener materiales que sean

superconductores a temperatura ambiente y que, por lo nto,

puedan conducir electricidad sin perder energa.

El siguiente cuadro nos muestra una breve comparacin de los tres estados

fsicos de la materia en base a la sustancia agua.

Tabla 1.7: Estados de la Materia

1.8 CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA


27/173

27

Definida

IndefinidaIndefinida

Definido

DefinidoIndefinido

Despreciable

Muy pocaAlta

Partculas en contacto yestrechamente empaquetadas en

formaciones rgidas.Partculas en contacto, peromviles.Partculas muy separadas eindependientes unas de otras.

Los slidos y lquidos constituyen los de la materia

por tener un volumen definido; a lquidos y gases se les llama ya que

no poseen propia sino que adaptan al recipiente que los contiene.

Se denomina a cualquier suceso natural observable y

susceptible de ser medido con algn aparato o instrumento, donde las

sustancias que intervienen en general no cambian, y si cambian, cambio

se produce a nivel microscpico.

Distinguimos los fenmenos fsicos de los , que

son tambin sucesos observables y susceptibles de ser medidos, pero en los

cuales las sustancias intervinientes "cambian" macroscpicamente al

combinarse entre s. A nivel subatmico las reacciones qumicas implican

una interaccin que se produce a nivel de los electrones de los tomos (no a

nivel de los ncleos atmicos).

No es propiamente un cambio o transformacin.

La es la propiedad que presentan ciertos elementos de ha arse al

mismo estado fsico en dos o ms formas con distintas piedades.

Ejemplos:

ESTADOS DE LA MATERIA

ESTADO FORMA VOLUMEN COMPRESIBILIDAD PROPIEDADESSUBMICROSCPICAS

Slido

LquidoGaseoso

IMPORTANTE:

1.9 FENMENOS

FENMENO FSICO

FENMENOS QUMICOS

1.10 FENMENO ALOTRPICO

Alotropa

estados condensados

ludos


28/173

28

El fsforo se presenta en dos formas alotrpicas al estado slido.

que arde a 14 C, despidiendo gases txicos y el

es estable a condiciones de ambiente.

El Fsforo rojo, es estable acondiciones de ambiente.

El al estado gaseosa se presenta como Oxgeno propiamente (O2)

necesario en nuestra respiracin y el (O3), txico al aspirarse.

El C al estado slido se presenta como ; que es una piedra

preciosa y el usado en la mina de lpiz.

El se presenta al estado slido como rmbicos

muy estable y el de inestable.

Fs foro blanco fs foro

rojo

Oxgeno

ozono

arbono diamante

grafito

azufre azufre de cris tales

cristale s monoc lnicos

CAPTULO II: ENERGA


29/173

29

Es una

forma o cualidad

intangible de la materiaque causa un cambio o

interaccin de cuerpos

materiales; en otros

trminos, es la

capacidad de realizar

trabajo.

Por lo tanto, todo cambiofsico, qumico o nuclear que ocurren en cuerpos mater ales es causado por

la energa.

Es la capacidad que posee la materia para producir cal trabajo en forma

de movimiento, luz, crecimiento biolgico, etc. Por materia se entiende

cualquier cuerpo slido, lquido o gaseoso existente.

Energa cintica, energa que un objeto posee debido a su

movimiento. La energa cintica depende de la masa y la velocidad

del objeto.

La energa potencial es cuando un objeto o cuerpo no est en

movimiento (o sea en reposo)

Ejemplo:

Un columpio (que no est en movimiento)

2.1 DEFINICIN:

2.2 FORMAS DE ENERGA:

ENERGA CINTICA

ENERGA POTENCIAL


30/173

30

La energa elctrica se produce por el movimiento de cargas

elctricas, especficamente electrones (cargas negativas que giranalrededor del ncleo de los tomos) a travs de un cable conductor.

Cada vez que se acciona un interruptor, se genera un movimiento de

millones de electrones, los que circulan a travs de u cable

conductor metlico. Las cargas que se desplazan forman parte de

los tomos que conforman el cable conductor. Los elect se

mueven desde el enchufe al aparato elctrico ya sea lavadora, radio,

televisin, etc, lo que produce un trnsito de energa ntre estos dospuntos.

La energa nuclear es aquella que se libera como resultado de una

reaccin nuclear. Se puede obtener por el proceso de Fisin nuclear

(divisin de ncleos atmicos pesados) o bien por Fusin nuclear

(unin de ncleos atmicos muy livianos.

En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energa,

debido a que parte de la masa de las partculas involucradas en el

proceso, se transforma directamente en energa.

En relacin a la liberacin de energa, una reaccin n ear es un

millar de veces ms energtica que una reaccin qumica, por

ejemplo, la generada por la combustin del combustible fsil del

metano.

ENERGA ELCTRICA

ENERGA NUCLEAR

ENERGA GEOTRMICA


31/173

31

La energa geotrmica consiste en aprovechar la energ trmica del

interior de la Tierra. El interior de la Tierra es caliente como

consecuencia de la fusin de las rocas. Se han encontr do rocas a

ms de 200C. El agua caliente tambin sale al exterior por grietas

de las rocas.

Es la energa que llega a la Tierra proveniente de la estrella ms

cercana a nuestro planeta.

El Sol. Esta energa abarca un amplio espectro de Radiacin

Electromagntica, donde la luz solar es la parte visible de talespectro.

La energa solar es generada por la llamada Fusin Nuclear que es

la fuente de vida de todas las estrellas del Universo.

Es aquella producto de una combustin (cualquier sust que

arde o se "quema"), reaccin en la cual se combina el no del

aire con la materia del cuerpo que arde.

Es aquella que el hombre utiliz, en un comienzo, como producto de

su propio esfuerzo corporal. Luego, utilizo la fuerza nimal, para lo

que domestic animales como bueyes, caballos y burros.

La energa mecnica engloba dos tipos de energa; la rga

potencial (cuando el cuerpo est en reposo) y la energa cintica

(cuando un cuerpo est en movimiento)

ENERGA SOLAR

ENERGA QUMICA

ENERGA MECNICA


32/173

32

Es la energa obtenida del movimiento de las mareas y s olas del

mar.

Es aquella energa obtenida principalmente de las corrientes de

agua de los ros.

El agua de un ro se almacena en grandes embalses arti ales que

se ubican a gran altura respecto de un nivel de referencia. El agua

adquiere una importante cantidad de energa potencial (aquella queposeen los cuerpos que se encuentran a cierta altura).

Esta energa es producida por los vientos generados en la atmsfera

terrestre. Se puede transformar en energa elctrica mediante el uso

de turbinas elicas que basan su funcionamiento en el giro de aspas

movidas por el viento.

La energa calrica es la energa que se transmiten dos cuerpos

(u objetos) con distintas temperaturas.

Para clasificar las distintas fuentes de energa se pueden utilizar varioscriterios:

A) Segn sean o no renovables.

B) Segn la incidencia que tengan en la economa del pas.

C) Segn sea su utilizacin.

ENERGA MAREOMOTRIZ

ENERGA HIDRULICA

ENERGA ELICA

ENERGA CALRICA

2.3 CMO SE CLASIFICAN LAS FUENTES DE ENERGA?


33/173

33

Llamaremos fuentes de a aqullas cuyo

potencial es inagotable por provenir de la energa que llega a nuestro

planeta de forma continua como consecuencia de la radiacin solar o

de la atraccin gravitatoria de otros planetas de nues ro sistema solar.

Son la energa solar, elica, hidrulica, mareomotriz la biomasa.

Las fuentes de son aqullas que existen en

una cantidad limitada en la naturaleza. No se renuevan a corto plazo y

por eso se agotan cuando se utilizan. La demanda mundial de energa

en la actualidad se satisface fundamentalmente con este tipo de

fuentes. Los ms comunes son carbn, petrleo, gas natural, ur nio e

hidrgeno (stas utilizadas en fisin y fusin nuclear respectivamente).

Si atendemos al segundo criterio de clasificacin, llamaremos

a aqullas que tienen una

participacin importante en los balances energticos d los pases

industrializados. Es el caso del carbn, petrleo, gas natural,

hidrulica, nuclear.

Por el contrario se llaman , o

nuevas fuentes de energa, a las que por estar en una etapa de

desarrollo tecnolgico en cuanto a su utilizacin gene alizada, no

cuentan con participacin apreciable en la cobertura de la demanda

energtica de esos pases. Es el caso de la energa solar, elica,

mareomotriz y biomasa.

Segn sea su utilizacin las fuentes de energa las podemos

clasificar en primarias y secundarias. son las que se

obtienen directamente de la naturaleza, como ejemplo t nemos el

carbn, petrleo, gas natural. Es una energa acumulada.

, llamadas tambin tiles o fnales, se obtienen a partir de

las primarias mediante un proceso de transformacin po medios

tcnicos. Es el caso de la electricidad o de los combustibles.

A) energ a renovables

energa no renovables

B)

fuentes de energa convencionales

fuentes d e energa no c onvencionales

C)

Las primarias

Las

secundarias


34/173

34

Segn la Teora de la Relatividad, propuesta por Alber Einstein, la

masa y la energa son dos formas en las que se puede manifestar la

materia y estn relacionadas de la siguiente frmula.

E = m c 2

Donde:

E = energa m = masa del cuerpo

c = Velocidad de la luz = 3 x 10 8m/s

De acuerdo con la misma teora de la Relatividad, se p ntea que:La

masa de todo cuerpo se ve sensiblemente

aumentada cuando ste se moviliza con

alguna rapidez en relacin a un determinado

marco de referencia inercial

As, cuando un cuerpo se mueve a gran

velocidad, su masa ser mayor en relacin a

la que tena cuando se encontraba en reposo

Donde:

m i= Masa inicial, cuando se encuentra en reposo relativo

m f= Masa final

v f = Velocidadc = Velocidad de la luz

Esta relacin es significativa slo para cuerpos que viajan a grandes

velocidades, como por ejemplo las partculas subatmicas aceleradas

(electrones, protones, neutrones, etc.) en ciclotrones y betatrones que

2.4 EQUIVALENCIA ENTRE MASA Y ENERGA

2.5 RELATIVIDAD DE LA MASA

Fig . 2.1: Albert Eins te in, c ientfic o

que revoluc io n la Fs ica

2

1

m im f

v f

c

=


35/173

35

son instrumentos creados por el hombre para incrementa la velocidad

de partculas. Para cuerpos ordinarios, cuyas velocida s son muy

pequeas respecto de la velocidad a la luz, el increme to de la masa

inercial es extremadamente pequea que ningn instrumento de

medida es capaz de detectar, por lo tanto no tiene mayor significado.


36/173

36

3.1 Es todo aquello que es suceptible a ser medido.

3.2

La necesidad de tener una unidad homognea para deter inada magnitud,

obliga al hombre a definir unidades convencionales.

Ante la diversidad de sistemas de unidades y las diver s equivalencias, que

hacen tediosas las operaciones y, con el objeto de garantizar la uniformidad

y equivalencia en las mediciones, as como facilitar todas las actividades

cientficas, tecnolgicas, industriales y comerciales, naci oficialmente en

1960 el S.I. que utiliza pocas unidades y es una ampliacin de la forma MKS

del Sistema Mtrico Decimal.

En la dcimocuarta Conferencia General de 1971, el Comit Internacional

de Pesas y Medidas fija 7 unidades de base, 2 suplementarias y unidades

derivadas, con sus smbolos correspondientes aceptados por todos los

pases del mundo.

3.3

3.3.1

3.3.1.1 Son aquellas que

sirven de base para escribir las dems magnitudes.

Tabla 3.1: Magnitudes fundamentales

metro m

kilogramo kg

CAPTULO N 3: MEDICIONES FUNDAMENTALES

MAGNITUDES FSICAS:

SISTEMA DE UNIDADES :

CLASIFICACIN DE LAS MAGNITUDES FSICAS :

POR SU ORIGEN :

MAGNITUDES FUNDAMENTALES :

MAGNITUD UNIDAD SMBOLO

LONGITUD

MASA


37/173

37

segundo s

Ampere A

Kelvin K

candela cd

mol mol

3.3.1.2

Tabla 3.2: Magnitudes suplementarias

radin rad

estereoradin sr

Son aquellas magnitudes que estn

expresadas en funcin de las magnitudes fundamentales.

TIEMPO

INTENSIDAD DE

CORRIENTE ELCTRICA

TEMPERATURA

TERMODINMICA

INTENSIDAD LUMINOSA

CANTIDAD DE

SUSTANCIA

MAGNITUDES SUPLEMENTARIAS:

MAGNITUD UNIDAD SMBOLO

NGULO PLANO

NGULO SLIDO

3.3.1.3 MAGNITUDES DERIVADAS:


38/173

38

Tabla 3.3 : Magnitudes derivadas

metro cuadrado m 2

metro cbico m 3

kilogramo por metro cbico kg/ m 3

newton N

pascal Pa

joule J

voltio V

coulomb C

hertz Hz

watt w

3.3.2

3.3.2.1 Son aquellas magnitudes

que estn perfectamente determinadas con slo conocer

su valor numrico y su unidad . Ejm; tiempo, potencia, calor

especfico, volumen, temperatura, etc.

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO

REA

VOLUMEN

DENSIDAD

FUERZA

PRESIN

TRABAJO , ENERGA

TENSIN O FUERZA

ELECTROMOTRIZ ( FEM)

CANTIDAD DE CARGA

ELCTRICA

FRECUENCIA

POTENCIA

POR SU NATURALEZA :

MAGNITUDES ESCALARES:


39/173

39

3.3.2.2 Son aquellas magnitudes

que adems de conocer su valor numrico y su unidad, se

necesita su direccin y sentido para que dicha magnitu

quede perfectamente determinada. Ejm; velocidad,

aceleracin, fuerza, etc.

3.4

En fsica es muy frecuente usar nmeros muy grandes pero tambin muy

pequeos. Para su simplificacin se hace uso de los mltiplos y

submltiplos.

Tabla 3.4: Mltiplos, submltiplos

Yotta 1000 000 000 000 000 000 000 000 10 24

Zetta 1000 000 000 000 000 000 000 10 21

Exa 1000 000 000 000 000 000 10 18

Peta 1000 000 000 000 000 10 15

Tera 1000 000 000 000 10 12

Giga 1000 000 000 10 9

Mega 1000 000 10 6

Kilo 1000 10 3

hecto 100 10 2

Deca 10 10 1

MAGNITUDES VECTORIALES:

NOTACIN EXPONENCIAL

3.5 MLTIPLOS, SUBMLTIPLOS Y PREFIJOS PARA LAS UNIDADES

MTRICAS

MLTIPLOS

PREFIJO S MBOLO VALOR EQUIVALENTE

Z

E

P

T

G

M

K

H

Da

Y


40/173

40

deci 0,1 10 1

centi 0,01 10 2

mili 0,001 10 - 3

micro 0,000 001 10 6

nano 0,000 000 001 10 9

pico 0,000 000 000 001 10 - 12

femto 0,000 000 000 000 001 10 15

atto 0,000 000 000 000 000 001 10 18

zepto 0,000 000 000 000 000 000 001 10 - 21

yocto 0,000 000 000 000 000 000 000 001 10 - 24

La temperatura es una propiedad de la materia que nos dica el grado de

agitacin molecular que en promedio tiene un cuerpo, a mayor temperatura

significa que en el cuerpo las molculas se mueven con mayor velocidad.

Se puede asumir tambin que la temperatura mide la energa interna

de un cuerpo.

La temperatura es una propiedad intensiva que no depen de la

masa, dos cuerpos de diferentes masas pueden hallarse la misma

temperatura. La mayor o menor temperatura de un cuerpo depende de

la cantidad de energa cintica que poseen las partculas que forman

los tomos o molculas.

SUBMLTIPLOS

d

c

m

n

p

f

a

z

y

3.6 TEMPERATURA

m


41/173

41

Calor es igual que temperatura?

No, calor es una forma de energa interna en trnsito ue depende de

la masa. El calor fluye de mayor a menor temperatura.

A B TA > TB

Calor

.-Todos los tomos estn constituidos de tomos y

molculas en movimiento. La suma de energas debido al movimiento detraslacin, rotacin y vibracin, es lo que se llama e rga interna.

: Es aquel instrumento que sirve para medir la temperatura.

: Pueden ser relativas y absolutas.

Usan como referencia los puntos de

congelacin y ebullicin del agua.

Las ms empleadas son:

Cuando la

presin exterior es una atmsfera. , marca 0 en el punto de

congelacin de agua y 100 en su punto de ebullicin, dicho

intervalo en 100 divisiones, cada una de las cuales en un grado

centgrado.

( F ), Cuando la

presin exterior es de una atmsfera, marca 32 en el punto de

congelacin del agua y 212 en su punto de ebullicin, divide el

intervalo en 180 divisiones, cada una de las cuales re resenta un

grado Fahrenheit.

3.7 ENERGA INTERNA

3.8 TERMMETRO

3.9 ESCALAS TERMOMTRICAS

A) ESCALAS RELATIVAS:

A.1) ESCALA CELSIUS O CENTGRADO : ( C ),

A.2) ESCALA FAHRENHEIT O INGLESA :


42/173

42

: Su cero coincide con el Cero Absoluto de

temperatura, ste es un punto terico no alcanzado an por ningn

cuerpo y donde hipotticamente se sostiene no habra imiento

molecular.

Se inicia en el cero absoluto y la presinexterior es de 1 atm, marca 273 en el punto de congelacin del agua y

373 en el punto de ebullicin, el tamao de 1K equivale a 1 C.

Se inicia en el cero absoluto, la presin

exterior es de 1 atm, marca 492 en el punto de congelacin del agua y

672 en su punto de ebullicin. El tamao de 1 R equivale al de 1F.

Aplicando Thales, para las 4 escalas.

B) ESCALAS ABSOLUTAS

B.1) ESCALA KELVIN : ( K ):

B.2) ESCALA RANKINE ( R ):

3.10 RELACIN DE ESCALAS

C F K R

100 212 373 672

P e xt. = 1 atm.

T C T F T K T R

0 32 273 492

0 4

- 273 - 460 0 0

3.11 CONVERSIN DE LECTURAS:

Punto de congelacin

del agua .

Punto de eb ullicin del agua.

Punto de fus in

mezcla de sales amoniac ales

Cero abs oluto


43/173

43

Simplificando se tiene:

Las frmulas que se indican a continuacin se usan cuando hay variacin (aumento o disminucin) de temperatura.

T = 100 C = 180 F = 100 K = 180 R

Se tiene: 1 C = 1,8 F = 1 K = 1,8 R

donde: 1 C = 1,8 F 1 C = 1 K 1 F = 1 R

Para resolver ejercicios de escalas, termomtricas, primero se

identifica si se trata de una variacin de temperatura o de un cambio de

escala.

Es una unidad fsica de concentracin que resulta de

dividir la masa de un cuerpo entre su volumen.

Cada sustancia ( slido , lquida o gas ), tiene su propia densi d.

D = M / V

0 32 273 492

100 0 212 32 373 273 672 492

32 273 492

100 180 100 180

32 273 492

5 9 5 9

T C T F T K TR

T C T F T K TR

T C T F T K TR

= = =

= = =

= = =

3.12 VARIACIN DE TEMPERATURA :

Nota:

3.13 DENSIDAD Y PESO ESPECFICO

3.13.1 DENSIDAD:


44/173

44

g/mL , kg/L , lb/ pie 3 , lb/gal

Se denota con D o

1) Considerando en los 3 estados de la materia.

* La densidad de una sustancia vara de acuerdo con su estado.

Ejemplo: H2O.

- A 0C hielo tiene una D = 0,9998 g/mL a medida que a menta la

temperatura, la estructura rgida del hielo colapsa aumentando su

densidad.

- A 4C no predomina ningn efecto, y el agua alcanza

mxima densidad de 1,00 g/mL.

- Por encima de 4C existe el efecto de un aumento mole ular y el

lquido continua dilatndose por consiguiente disminuye su

densidad.

D H 2O = 1 g/ ml = 1 kg / L = 62,4 lb/pie 3

D aire = 1,293 g/cc ( 0C y 1 atm a CN. )

* La densidad de un cuerpo depende de la presin y tem ratura;

ambos parmetros modifican el volumen del cuerpo pero su

masa.

Tabla 3.5: Relacin de densidades y la temperatura

0 0, 9998

4 1, 0000

50 0, 9981

UNIDADES:

OBS ERVACION N 1 :

OBS ERVACION N 2 :

VALORES IMPORTANTES

T C D ( g /cc )


45/173

45

Se halla dividiendo, la masa total de

la mezcla entre el volumen total de la misma.

Donde: Mt = Masa total = M1+ M2+ M3+ .................. + Mn

V = Volumen total = V 1+ V 2 + V 3+ ......................+ Vn

Dm= Densidad de la mezcla.

* La densidad de una mezcla no es igual a la suma de l s densidades

de los componentes.

Dm es igual a D1 + D2 + D3 + .........................+ Dn

* Si los volmenes de cada componente de la mezcla es isma ; Se

cumple que :

La densidad de la mezcla siempre est comprendido entr las

densidades > y


46/173

46

Es una cantidad adimensional que resulta

de dividir la densidad de un cuerpo entre las densidad de otro cuerpo

con el cual se desea comparar.

Donde : Dr= Densidad relativa de A con respecto a B.

DA= Densidad de A.

DB= Densidad de B.

La densidad relativa carece de unidades.

Es una unidad fsica de concentracin que

resulta de dividir el peso de un cuerpo entre su volum n.

Se denota con pe o

=

Donde:

= peso especfico.

w = peso. Dina/cm3 , N/ cm3 , lbf/pie3 , N/m3

V = volumen.

* Relacin entre ( D ) y peso especfico ( )

= .

donde g: aceleracin de la gravedad.

3.13.3 DENSIDAD RELATIVA:

OBSERVACION N 6:

OBSERVACION N 7:

3.13.4 PESO ESPECFICO:

UNIDADES

A

B

DADr D

B D

A BD es diferente D

B A

w

V

w

V

mgD g

V

= =

= =


47/173

47

El tomo es la partcula ms pequea de un elemento qumico que conservalas propiedades de dicho elemento; es un sistema dinmico y energtico en

equilibrio, consttuido por dos partes:

4.2 N CLEO

Es la parte central

Muy pequeo

Presenta carga positiva

Contiene aproximadamente 200 tipos de partculas denominadas

nucleones, de los cuales los protones y los neutrones on los ms

importantes (nucleones fundamentales). Estas poseen una gran masa

en comparacin con otras partculas (99, 99%).

Fig. 4.1 Estructura del tomo

CAPTULO IV: ES TRUCTURA ATMICA I

4.1 CONCEPTO ACTUAL DEL TOMO:

o

o

o

o


48/173

48

4.3 ENVOLTURA O ZONA EXTRANUCLEAR:

Es un espacio muy grande (constituye el 99, 99% del volumen atmico),

donde se encuentran los electrones ocupando ciertos estados de energa

(orbitales, subniveles y n iveles).Los electrones se encuentran a distancias no definidas especto al ncleo y

se desplazan en torno a ella en trayectorias tambin i inidas, porque

segn la mecnica ondulatoria o mecnica cuntica, slo podemos

determinar la regin espacial energtica donde existe la mayor probabilidad

de encontrar un electrn, llamado orbital o nube elect nica.

4.4 PARTCULAS SUBATMICAS FUNDAMENTALES

Tabla 4.1: CARACTERSTICAS DE LA PARTCULAS SUBATMICAS

FUNDAMENTALES

Masa Carga

Partcula Smbolo

En gramos En u.m.a. Absoluta Relativa

Descubridor

Electrn e 9,1095x10 - 28 0, 00055 - 1,6022x1019C - 1 J. Thomson

( 1897 )

Protn p + 1,672x10 24 1, 0073 +1,6022x1019C + 1 Ernest

Rutherford

( 1919 )

Neutrn n 1,675x10 - 24 1, 0087 0 0 J. Chadwick

( 1932 )

Se le denomina partcula a un cuerpo dotado de masa, y del que se hace

abstraccin del tamao y de la forma.

Una partcula subatmica es una partcula ms pequea ue un tomo,

puede ser elemental o compuesta.

4.5 PARTCULAS SUBATMICAS


49/173

49

A principios del siglo XX, se realiz el descubrimiento de unas partculas

subatmicas llamadas protn, electrn y neutrn, estas estn contenidas en

el tomo.

Las partculas subatmicas de las cuales se sabe su existencia son:

Bosn, Positrn, Electrn, Protn, Fermin, Neutrino, drn, Neutrn,

Leptn, Quark, Mesn.

Las partculas estn formadas por componentes atmicos como los

electrones, protones y neutrones, (los protones y los utrones son

partculas compuestas), estas estn formadas de quarks.

Los Quarks se mantienen unidos por las partculas gluo que provocan una

interaccin en los quarks y son indirectamente responsables por mantener

los protones y neutrones juntos en el ncleo atmico.

Donde:

Z = Nmero atmico

A = Peso atmico o masa atmica

n = Nmero de neutrones

Cuando el tomo es neutro, se tiene: Z = p += e

Clculo del nmero de neutrones: n = A Z

Por lo tanto: n = A p + n = A - e -

4.6 REPRESENTACIN DE UN ELEMENTO

AZE

AZE


50/173

50

Tabla 4.2: Tipos de nclidos

Elementos iguales, que tienen

nmeros atmicos iguales,

pero diferente masa atmica y

diferente nmero de neutrones.

Elementos diferentes, pero

tienen la masa atmica igual.

Elementos diferentes, masas

diferentes, nmeros atmicos

diferentes, pero nmero de

neutrones iguales.

Desde la antigedad el ser humano se ha cuestionado

de que estaba hecha la materia, unos 4000 aos a.C, el filsofo griego

Demcrito consider, que la materia estaba constituida po pequeas

partculas, que no podan ser divididas en otras ms pequeas. Por ello

llamo a esta partcula TOMO, que en el griego quiere r

"indivisible". Demcrito atribuyo a los tomos la cual d de ser

eternos, inmutables e indivisibles. Sin embargo la idea de Demcrito

4.7 TIPOS DE NCLIDOS

TIPOS DE

TOMOS

REPRESENTACIN DEFINICIN

ISTOPOS O

HLIDOS

ISBAROS

ISTONOS

4.8 MODELOS ATMICOS

DEMCRITO:

1 2

1 2

;

1 21 2;

1 2

1 21 2

;

A A

Z Z

n n

E E

A A

Z ZE E

A A

Z Z

n n

E E

A)


51/173

51

sobre la materia no fue aceptada por filsofos de esa poca, y hubiera

de transcurrir cerca de 2200 aos, para que la idea de tomo fuera

tomada de nuevo en consideracin.

Fu el primero en introducir el concepto de tomo.

Dalton postul que la materia era discontinua y no continua y que

estaba formada por partculas indivisibles muy pequeitas a las que

llamamos tomos.

Postulados:

La hiptesis de Dalton se basa en los siguientes postulados:

1. Los elementos estn constituidos por tomos, que so partculasindependientes, inalterables e indivisibles.

2. Los tomos de un mismo elemento son iguales en masa y en el resto

de propiedades.

3. Los tomos de distintos elementos tienen diferentes masas y

propiedades.

4. los componentes se forman por la unin de tomos de los

correspondientes elementos en relacin sencilla de nmero entero.

5. En las reacciones qumicas los tomos no se crean ni se destruyen

nicamente se redistribuyen.

DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRN.

Descubri en 1897 que los rayos catdicos no eran un f ujo sin masa,

sino chorros de partculas cargadas negativamente y co masa, a las

que llam "electrn" . Propuso que stos se encontraban en el tomo,

como las pasas de un pastel, envueltos como una sustancia rgida y de

carga positiva.

B) JOHN DALTON (1766 -1844)

C) JOSEPH JOHN THOMPS ON: (1856 1940)


52/173

52

DESCUBRIMIENTO DEL NUCLEO ATMICO.

ste cientfico coloc una muestra de material radioactivo (polonio),junto a una lmina de oro, a la que recubri con placas fotogrficas. Al

observar como las partculas alfa, que poseen carga positiva,

atraviesan la lmina de oro, comprob que algunas se desviaban y

otras rebotaban.

Este hecho contradeca el modelo de Thompson. propuso que los

electrones giraban alrededor del ncleo en rbitas, ig al que lo hacen

los planetas alrededor del sol.

DESCUBRIMIENTO DE RBITAS DEFINIDAS CIRCULARES CON

ENERGA DETERMINADA.

ste cientfico descubri en 1913 que existe un nmero limitado de

rbitas o niveles de energa. Un ao antes, en 1912, T pson haba

descubierto el protn o ncleo de hidrgeno.

Fsico alemn que profundiz en la teora de Niels Bohr sobre los

espectros. Pas la mayor parte de su vida profesional Munich.

Sommerfeld estudi una gran variedad de problemas (giroscopios,

difraccin electrnica y de rayos X, ondas de radio.). Su trabajo ms

conocido es el de los espectros atmicos. Desarroll, profundizando en

ella, la teora de la estructura atmica concebida por Niels Bohr.

Sommerfeld sustituy el modelo de las orbitas electrnicas circulares

por las orbitas elpticas e introdujo un nuevo numero untico azimutal.

En 1916, Friedrich Paschen confirmaba con cierto detalle la hiptesis

de Sommerfeld

D) ERNEST RUTHERFORD: (1871 - 1937)

E) NIELS BOHR: (1885 -1962)

F) SOMMERFELD, ARNOLD: (1868 - 1951)


53/173

53

Para comprender qu es la teora de los cuantos debemos referirnos a las

teoras clsicas a fin de que resalten las diferencias que existen entreambas. Digamos primero que mientras que las leyes dadas por las teoras

clsicas permiten describir los fenmenos que tienen l gar en los campos

macroscpico y microscpico, las leyes dadas por las t oras cunticas, en

cambio, son vlidas en los dominios del mundo atmico.

As pues, lo esencial es notar que estamos ante dos mun s con

caractersticas distintas, regidos por leyes distintas; por tal razn, mientras la

mecnica clsica permite describir el movimiento de lo planetas alrededordel sol, la mecnica cuntica estudia los procesos electrnicos alrededor del

ncleo atmico.

El concepto que hizo estallar la crisis cuando todava no haba nacido la

teora de los cuantos, fue el de energa. Efectivament mientras en el

dominio macroscpico un cuerpo puede poseer prcticamente cualquier

valor de energa, en el mundo atmico, en cambio, una artcula slo puede

tener valores fijos de energa y pasar de uno a otro a saltos, como si se

tratasen de escalones de energa.

El consiste en la emisin de electrones por un material

cuando se le ilumina con radiacin electromagntica (l z visible o

ultravioleta, en general). A veces se incluyen en el t otros tipos de

interaccin entre la luz y la materia.

El efecto fotoelctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887,

al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta

tensin alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta

que cuando se deja en la oscuridad. La explicacin terica solo fue hecha

4.9 TEORA DE LOS CUANTOS

4.10 EFECTO FOTOELCTRICO:

efec to fotoe lc trico


54/173

54

por Albert Einstein, quien public en 1905 el revolucionario artculo

Heurstica de la generacin y conversin de la luz, basando su formulacin

de la fotoelectricidad en una extensin del trabajo sobre los cuantos de Max

Planck.

Fig. 4.2: Efecto fotoelctrico

Max Planck:

Donde:

E = Energa de un fotn

h = Constante de Planck : 6,63 x 10 -34J.s

c = Velocidad de la luz: 3 x 10 8m/s

Efecto Fotoelctrico:

Ec= Energa cintica

= Longitud de onda

0= Longitud de onda en el umbral

4.11 FRMULAS DE MAX PLANCK Y EFECTO FOTOELCTRICO

E h

hcE

cE E E

c

hc h cE

c c

hc hcE E hc

n

l

l l

l l

l l l l

=

=

= +

= + = =====> =

0

0

.0

0 0 .


55/173

55

Los nmeros cunticos son valores numricos discretos que nos indica las

caractersticas de los electrones en los tomos, esto est basado en la teoraatmica de Niels Bohr, que es el modelo atmico ms ac ptado y utilizado

en los ltimos tiempos por su simplicidad.

Estos nmeros cunticos son:

( = 1, 2, 3, 4 ... ), indica el nivel de energa en el ue se halla elelectrn. Esto determina el tamao del orbital. Toma valores enteros.

Se relaciona con la distancia promedio del electrn al ncleo del orbital.

( = 0,1,2,3,4,5,...,n 1), indica la forma de los orbitales y el subnivel de

energa en el que se encuentra el electrn.

Si:

Subrbita "s" ("forma circular") proviene de harp

( ).

Subrbita "p" ("forma semicircular achatada") proviene

de rincipal.

Subrbita "d" ("forma lobular, con anillo nodal") proviene

de ifuse ( ).

Subrbita "f" ("lobulares con nodos radiales") proviene

de undamental.

Subrbita "g"

Subrbita "h"

4.12 NMEROS CUNTICOS

I) El NMERO CUNTICO PRINCIPAL; (n):

II) El NMERO CUNTICO SECUNDARIO, DEL MOMENTO ANGULAR

O AZIMUTAL; (l):

l = 0: s s

l = 1: p

p

l = 2: d

d

l = 3: f

f

l = 4:

l = 5:

n

l

tido

d ifus o

n


56/173

56

Indica la orientacin

espacial del subnivel de energa, "( m = - l,..., - 2, - 1, 0, + 1, + 2, ...,+ l )".

Para cada valor de hay ( 2 + 1 ) valores de .

indica el sentido de giro delcampo magntico que produce el electrn al girar sobre su eje. Toma

valores 1/2 y -1/2.

Tabla 4.3: Nmeros cunticos

Nombre Smbolo Significadoorbital

Rango devalores

Valor ejemplo

NmeroCunticoprincipal

n shell o capa 1 = 1, 2, 3 ,

NmeroCuntico

Secundario oazimutal

( Momentoangular )

l subshell osubcapa

0 ( n 1 )Para = 3= 0, 1, 2

s, p , d

NmeroCuntico

Magntico,( Proyeccinde momento

angular)

m energa shift -l + lPara = 2

= - 2, - 1, 0,+1, +2

NmeroCuntico Spin

s Spn Para un electrnsea:

s =

III) El NMERO CUNTICO MAGNTICO; ( ):

IV) El NMERO CUNTICO DE SPIN; ( ):

n n

ln

l

ml

m

m

s

l l m

+

+

1 1

2 21 1

;2 2

y


57/173

57

Es el modo en el cual los electrones estn ordenados e el tomo.

Cumple con la regla del serrucho o de sarrus.

Fig. 4.3: Regla del serrucho

El orbital es la descripcin ondulatoria del tamao, forma y orientacin deuna regin del espacio disponible para un electrn. Cada orbital condiferentes valores de presenta una energa especfica para el estado del

electrn.

Fig. 4.4: Orbitales

4.13 CONFIGURACIN ELECTRNICA

4.14 ORBITALES

n


58/173

58

Es un esquema donde se encuentran ordenados y clasificados los

elementos qumicos, de acuerdo a su nmero atmico y sus propiedades.

La tabla peridica es un auxiliar de mucha importancia para muchos

estudiantes, profesores y profesionales, ligados a las ciencias y muy

especialmente al rea de qumica, pues nos permite conocer las

propiedades de un elemento de acuerdo a su ubicacin, demos saber

si es un metal, no metal o gas noble, del mismo modo su electronegatividad,

peso atmico, punto de fusin, punto de ebullicin, nmero atmico, radioatmico, etc.

Distribuy los elementos hasta ese entonces conocidos n metales y

no metales (electropositivos y electronegativos).

Estableci la hiptesis que: Propuso el ordenamiento ementos

en base al Hidrgeno segn la cual las masas atmicas dio eran

nmeros enteros y mltiplos de aquel.

Con el descubrimiento de los istopos decae esta teora, sobre todo

con los experimentos efectuados por el francs Dumas.

CAPTULO V : TABLA PERIDICA

5.1 CONCEPTO TABLA PERIDICA DE LOS ELEMENTOS QUMICOS

5.2 DESARROLLO ATMICO DE LA TABLA PERIDICA

Deficiencias:

. UAN JACO BO BERZELIUS

B. WILLIAM PROUT


59/173

59

El alemn Johann Dobereiner, agrupa los elementos de p opiedades

similares en conjunto de tres llamados Triadas, observando que en

cada triada el peso atmico de uno de los elementos eraaproximadamente el promedio de los otros dos.

Tabla 5.1: Triadas de Dobereiner

Elemento P.A Elemento P.A Elemento P.A Elemento P.A

Li 7 Ca 40 S 32 Cl 35,5

Na 23 Sr 88 Se 79 Br 89

K 39 Ba 37 Te 127 I 127

No todos los elementos forman triadas

Estn ordenados de acuerdo a su nmero de masa.

En 1862, el francs Alexandro Beguyer de Chancourtois, hizo unordenamiento de los elementos graficndolos en la pare e un cilindro

en orden creciente a sus masas atmicas promedio en forma de hlice,

la que luego dividi en 16 segmentos colocando en cada no de ellos

la forma vertical a los elementos de propiedades semejantes a lo cual

denomin Caracol Telrico.

Fig. 5.1: Caracol Telrico

C. TRIADAS DE DOBEREINER

D. CARACOL TEL RICO

Deficienc ias :


60/173

60

El Ingles John Newlands, ordena los elementos conocidos en la poca

en funcin creciente a su peso atmico, observando que cada octavo

elemento tena propiedades semejantes al primero donde se empez acontar.

Tabla 5.2: Octavas de Newlands

1 7 9 11 12 14 16

19 23 24 27 28 31 32

Si bien el sistema funcionaba hasta el elemento Potasio, no ocurra

as para elementos de mayor peso atmico.

Al descubrirse nuevos elementos y entre ellos los gas nobles, ya

no resultaba aplicable la Ley de las octavas.

E. OCTAVAS DE NEWLANDS

ELEMENTO H Li Be B C N O

PESO

ATMICO

ELEMENTO F Na Mg Al Si P S

PESO

ATMICO

Deficiencias:


61/173

61

El ruso Dimitri Ivanovich Mendeleiev y el alemn Julius Lothar Meyer

trabajando independientemente lograron establecer una sificacin

de los elementos casi idnticas.

Se establece por primera vez una , la cual sostiene que

Las propiedades de los elementos dependen de su peso atmico y se

repiten sistemticamente al ordenarlos en funcin creciente a esta

propiedad.

En la tabla peridica de Mendeleiev, existen columnas ticales y

grupos, donde se hallan los elementos de propiedades lares.Mendeleiev, en su tabla deja espacios vacos para los elementos ue

segn l no haban sido descubiertos, indicando las pr piedades que

deberan tener. Al descubrirse nuevos elementos, queda comprobada

la genialidad del qumico ruso ya que las propiedades por l indicadas

resultaban muy cercanas y en algunos casos idnticas las que

realmente tenan estos elementos.

Por ejemplo : El Escandio, Galio, Germanio y Renio a los que haba

denominado: EKA - BORO, EKA ALUMNIO, EKA SILICIO Y DVI

MANGANESO, respectivamente.

En su poca Mendeleiev clasific a 63 elementos que co ca y para

predecir las propiedades de los elementos no descubiertos, determin

que las propiedades de los elementos se encontraban re acionadas con

los elementos que los circundaban.

Esta tabla no expresa la configuracin electrnica de tomos.

No consider la existencia de los gases nobles.

F. TABLA PERIODICA DE MENDELEIEV Y MEYER

Ley Peridica

Deficiencias:


62/173

62

La ley peridica de pesos atmicas crecientes no se cumple en

algunos casos.

Los elementos poseen una valencia, lo cual es falso.

Los metales y no metales, no siempre se encuentren clarame e

diferenciados, as el Mn ( metal ), se halla en le mismo grupo delCloro ( no metal ).

Tabla 5.3: Prediccin segn Mendeleiev y Winkler

Masa atmica promedio

aproximada : 72

Masa atmica promedio : 72, 6

Peso especfico aproximado : 5, 5 Peso especfico : 5, 35

Frmula del xido : EO 2 Frmula del xido : GeO 2

El xido se reducir fcilmente a

metal.

El GeO2se reduce a metal ante la

accin del H 2

El Cloruro tiene frmula ECl4y ser

lquido con una temperatura de

ebullicin de unos 90C y peso

especfico aproximado de 1, 9.

El GeCl4 es un lquido con

temperatura de ebullicin de 83 C y

peso especfico de 1, 887.

Prediccin de Mendele iev Es tab lecido po r Winkler


63/173

63

Tabla 5.4: Tabla Peridica segn Mendeleiev

RowGroup I

-----R 2O

Group II-----RO

Group III-----

Group IVRH 4RO 2

Group VRH 3

R 2O 5

Group VIRH 2RO 3

Group VIIRH

R 2O 7

Group VIII-----RO 4

1 H = 1

2 Li = 7 Be = 9,4 B = 11 C = 12 N = 14 O = 16 F = 19

3 Na = 23 Mg = 24 Al = 27, 3 Si = 28 P = 31 S = 32 Cl = 35, 5

4 K = 39 Ca = 40 ___ = 44 Ti = 48 V = 51 Cr = 52 Mn = 52 Fe = 56, Co = 59Ni = 59, Cu = 63

5 (Cu = 63 ) Zn = 65 ___ = 68 ____ = 72 As = 75 Se = 78 Br = 80

6 Rb = 85 Sr = 87 ? Yt = 88 Zr = 90 Nb = 94 Mo = 96 ___ = 100 Ru = 104 , Rh = 104Pd = 106 , Ag = 108

7 (Ag = 108) Cd =112

In = 113 Sn = 118

8 Cs = 133 Ba =137

?Di = 138 ? Ce =140

9

10 ?Er= 178 ? La = 180Ta = 182 = 184

Os = 195 , Ir = 197,Pt = 198, Au = 199

11 (Au = 199) Hg =200

Tl = 204 Pb = 207 Bi = 208

12 Th = 231U = 240

El ingls Henry Moseley, empleando un tubo de descarga, bombardea con

rayos catdicos un blanco metlico usado como nodo, y comprueba que los

rayos X producidos al impactar el haz e rayos catdico , varan su eficiencia

en funcin directa con el nmero atmico del metal.

Las propiedades de los elementos dependen

de su nmero atmico y se repiten sistemticamente al denarlos en

funcin creciente a esta propiedad.

1. Los elementos se hallan ubicados en orden creciente a u nmero

atmico.

2. Existen columnas verticales o grupos ( I , II, III, IV , V , VI , VII, VIII ) ,

cada grupo se halla formado por dos subgrupos, tal que estos

G. TABLA PERIDICA MODERNA

5.3 DESCRIPCION DE LA TABLA PERIODICA DE LOS ELEMENTOS

QUMICOS

LEY PERIDICA MODERNA:


64/173

64

contienen elementos con propiedades similares.

3. Actualmente los grupos se reconocen por nmeros arbigos ( 1, 2 , 3 ,

4 , , 18 ).

Tabla 5.5: Subgrupos de la Tabla Peridica

:

(I A, II A , III A , ., VIII A)

(I B, II B , III B , .., VIII B)

Para los elementos representativos, el nmero de grupo indica el nmero de

electrones de valencia, estos son los que se hallan en el ltimo nivel de

energa.

Del mismo modo los grupos en la Tabla Peridica se enu n segn

nmeros arbigos. ( 1, 2, 3, ..15, 16, 17, 18 )

Existen 7 ( 8 ) perodos o filas horizontales. ( 1, 2, 3, 4, 5, 6,7 )

: 2 elementos perodo corto



: 18 elementos perodo largo




(con elementos sintetizados )

: X elementos perodo incompleto

(elementos supuestos)

Los perodos 6 y 7 tienen una prolongacin en la parte inferior de 14

elementos cada uno, que en conjunto se les llama

SUBGRUPO A ELEMENTOS REPRESENTATIVOS

SUBGRUPO B: ELEMENTOS DE TRANSICION

Primer pero do

Se gundo pe rodo

Tercer perodo

Cuarto perodo

Quinto perodo

Se xto perodo

Sptimo perodo

Octavo perodo

TIERRAS RARAS.


65/173

65

: 14 elementos

: 14 elementos

El nmero de perodo indica el nmero de niveles de energa o capas de lostomos.

5.4 Entre las ms importantes tenemos:

Fu definida por el qumico estadounidense Linus Pauli g , como la

capacidad que tienen los tomos para atraer electrones.

Dio una escala de valores para la Electronegatividad, desde 0, 7 hasta

4, 0

En la tabla por lo general, la electronegatividad aume hacia la

derecha y hacia arriba, disminuyendo hacia la izquierda y hacia abajo.

Fig. 5.2: Tabla peridica indicando la electronegativi d

Perodo 6 LANTNIDOS

Perodo 7 ACTNIDOS

PROPIEDADES ATMICAS:

A) ELECTRONEGATIVIDAD (EN) :


66/173

66

Fig. 5.3: Tabla peridica indicando la variacin de la electronegatividad

Es la energa mnima necesaria que al entregarse a un mo que se

halla en estado basal, ste logra perder el electrn que se hallaba en el

ms alto estado energtico.

En la tabla peridica aumenta hacia la derecha y hacia arriba,

disminuyendo hacia la izquierda y hacia abajo.

Ejemplos :

Na + ( 119 Kcal / mol ) =======> Na + + e -

S + ( 239 Kcal / mol ) =======> S + + e -

Fig. 5.4: Tabla peridica indicando la variacin de la energa de ionizacin

B) ENERGA DE IONIZACIN O POTENCIAL DE IONIZACIN (EI)

E

E


67/173

67

Es la distancia entre el ncleo y el lmite de la nube electrnica.

En la tabla peridica, el Radio Atmico aumenta hacia en cadagrupo y disminuye en cada periodo.

Fig. 5.5: Tabla peridica indicando la variacin del r dio atmico.

Tabla 5.6: Propiedades fsicas de los metales y no metales

a condiciones de

ambiente se presentan al estado

slido, excepto el mercurio.

pueden ser slidos

(carbono), lquidos (bromo) o gases

(oxgeno).

C) RADIO ATMICO (RA):

5.5 PROPIEDADES DE LOS METALES Y NO METALES

5.5.1 PROPIEDADES FSICAS

METALES NO METALES

Los metales Los no metales


68/173

68

presentan brillo

caracterstico y son opacos.

son buenosconductores del calor y la

electricidad-

son maleables y

dctiles.

no tienen brillo y por lo

general son transparentes.

en cambio son malosconductores.

al estado slido son

quebradizos (azufre).

Tabla 5.7: Propiedades qumicas de los metales y no metales

tienen pocos electrones

de valencia

tienen baja

electronegatividad

al formar

enlace por lo general pierden

electrones.

se hallan

unidos por el enlace metlico.

tienen muchos

electrones de valencia

tienen alta

electronegatividad

al formar

enlace por lo general ganan

electrones.

se hallan

unidos por enlace covalente.

5.6 : Constituyen los subgrupos A de la tabla

peridica, siendo una familia qumica el conjunto de e ementos cuyas

propiedades fsicas y qumicas son afines.

Los metales

Los metales

Los metales

Los no metales

Los no metales

Los no me tales

5.5 .2 PROPIEDADES QUMICAS DE LOS METALES Y NO METALES

METALES NO METALES

Los metales

Los metales

Los tomos metlicos

Los tomos metlicos

Los no metales

Los no metales

Los tomos no metlicos

Los tomos no metlicos

FAMILIAS QUMICAS


69/173

69

Sub - grupo A:

IA : Alcalinos

IIA : Alcalinos trreos

IIIA : Trreos o boroides

IV : CarbonoidesV : Nitrogenoides

VI : Anfgenos, oxigenoides, calcgenos, chalcoides.

VII : Halgenos

VIII : Gases Nobles, aergenos, gases inertes, gases raros.

Sub - grupo B:

IB : Elementos puente

IIB : Metales noblesIIIB : Familia del Escandio

IVB : Familia del Titanio

VB : Familia del Vanadio

VIB : Familia del Cromo

VIIB : Familia del Manganeso

VIIIB : Elementos Ferromagnticos


70/173

70

En las reacciones qumicas ordinarias, los tomos y molculas interaccionanlogrando un reordenamiento de sus nubes electrnicas, rando nuevas

sustancias; en estas reacciones los ncleos atmicos no sufren ninguna

modificacin en su estructura.

Las reacciones nucleares en cambio, son aqullas donde se origina

rompimiento de los ncleos atmicos, generndose produ s de reaccin

que son elementos diferentes a los que reaccionaron.

Algunas reacciones nucleares ocurren espontneamente, mo en la

reactividad, donde se verifica la desintegracin de n eos individuales a una

velocidad que no es alterada por factores como presin y temperatura. La

mayora de reacciones nucleares conocidas, sin embargo, son el resultado

de la interaccin de dos ncleos atmicos o del impact de una partcula

subatmica contra un ncleo, en este caso si son alteradas por las

variaciones de energa.

El estudio de las reacciones nucleares se inicia en 1919, a partir de los

experimentos realizados por Ernest Rutherford, quien logra la primera

transmutacin artificial, al bombardear nitrgeno con artculas alfa,

comprobando que se producan protones y oxgeno de acuerdo a la

reaccin:

Es un fenmeno que se produce cuando, debido a la inestabilidad del

ncleo, este se fracciona produciendo nuevos ncleos, emisin de partculas

y emisin de energa.

CAPTULO V : QUMICA NUCLEAR

6.1 LAS REACCIONES NUCLEARES:

6.2 RADIACTIVIDAD:

14 4 17 1

7 2 8 1

N O pa+ ====> +


71/173

71

La radiactividad, se manifiesta de dos formas:

A) Descubierta en forma casual por Henry

Becquerel en 1896, es la desintegracin en forma espon nea de los

ncleos, emitiendo partculas, nuevos ncleos y energa.

Ionizan el medio que los rodea.

Producen brillo en pantallas fluorescentes, como el ZnS.

Presentan un poder de penetracin caracterstico.

Presentan tres tipos de emisiones llamadas: radiacione alfa, beta y

gamma.

Fig. 6.1: Desviacin de las emisiones radiactivas

Radiactividad natural:

Carac ters ticas de las e mis iones radiactivas :

Des viacin de las e mis ione s radiactivas , bajo la acc i de un campo

elctrico.


72/173

72

Fig. 6.2: Efectos biolgicos de las radiaciones

Tabla 6.1: Caractersticas de la radiaciones

Corpuscular

Son ncleos de

helio (heliones) o

partculas alfa.

Corpuscular

Son electrones

No corpuscular

Radiacin

electromagntica

Muy baja Baja Alta

4, 0026 u.m.a.u.m.a.

0

+ 2 - 1 0

V = 20 000 km/s V = 270 000 km/

Documents

If Alfaro Rodriguez Fiee