TP - Laboratorio Quimico

James Chadwick : El Neutrón

2010-03-12T02:57:00.001-03:00

El modelo de Rutherford de la estructura atómica dejaba un importante problema sin resolver. Se sabía que el hidrógeno, el átomo más sencillo, contenía solamente un protón, y que el átomo de helio contenía dos protones. Por tanto, la relación entre la masa de un átomo de helio y un átomo de hidrógeno debería ser 2:1. (Debido a que los electrones son mucho más ligeros que los protones, se puede ignorar su contribución a la masa atómica.) Sin embargo, en realidad la relación es 4:1.

Rutherford y otros investigadores habían propuesto que debería existir otro tipo de partícula subatómica en el núcleo, hecho que el físico inglés James Chadwick probó en 1932.

Cuando Chadwick bombardeó una delgada lámina de berilio con partículas alfa, el metal emitió una radiación de muy alta energía, similar a los rayos Gamma.

Experimentos posteriores demostraron que esos rayos realmente constan de un tercer tipo de partículas subatómicas, que Chadwick llamó neutrones debido a que se demostró que eran partículas eléctricamente neutras con una masa ligeramente mayor que la masa de los protones. El misterio de la relación de las masas ahora podía explicarse. En el núcleo de helio existen dos protones y dos neutrones, mientras que en el núcleo de hidrógeno hay sólo un protón y no hay neutrones; por tanto, la relación es 4:1.

James Chadwick (1891-1972). Físico británico. En 1935 recibió el Premio Nobel de física por demostrar la existencia de los neutrones.

El electrón, el protón y el neutrón son los componentes fundamentales del átomo que son importantes para la química. En la tabla se muestran los valores de carga y de masa de estas tres partículas elementales.

Masa y carga de las partículas subatómicas

Partícula Subatómica	Masa (g)	Columbs	Carga Unitaria
Protón	1.67262 × 10^-24	+1,6022 × 10^-23	+1
Neutrón	1.67493 × 10^-24	0	0
Electrón	9,10939 × 10^-28	-1,6022 × 10^-23	-1

Fórmulas Empíricas y Formulas Moleculares

2010-03-12T02:54:00.001-03:00

Los químicos utilizan las formulas químicas para expresar la composición de las moléculas y los compuestos iónicos, por medio de los símbolos químicos. Composición significa no solamente los elementos presentes, sino también la proporción en la cual se combinan los átomos. Es necesario familiarizarse con dos tipos de fórmulas: fórmulas moleculares y fórmulas empíricas.

Fórmulas moleculares
Una fórmula molecular indica el número exacto de átomos de cada elemento que están presentes en la unidad más pequeña de una sustancia. En el análisis sobre moléculas, cada ejemplo se presenta con su fórmula molecular entre paréntesis. Así el H₂ es la fórmula molecular del hidrógeno, O₂ representa al oxígeno, O₃ es el ozono y H₂O representa al agua. El subíndice numérico indica el número de átomos de cada elemento que están presentes. En el caso del H₂O no aparece un subíndice para el O debido a que solamente hay un átomo de oxígeno en una molécula de agua; de esta manera se omite el subíndice "uno" de las formulas. Observe que oxígeno (O₂) y ozono (O₃) son alótropos del oxígeno. Un alótropo es una de dos o más formas diferentes de un elemento. Dos formas alotrópicas del elemento carbono -diamante y grafito-, son completamente diferentes no sólo en sus propiedades químicas, sino también en su costo relativo.

Modelos moleculares
Las moléculas son demasiado pequeñas como para poder observarlas de manera directa. Una forma efectiva para visualizarlas es mediante el uso de modelos moleculares. Por lo común se utilizan dos tipos de modelos moleculares: los modelos de esferas y barras, y los modelos espaciales. En los modelos de esferas y barras los átomos están representados por esferas de madera o de plástico con orificios perforados en ellas. Para representar los enlaces químicos se utilizan barras o resortes. Los ángulos que se forman entre los átomos en los modelos se aproximan a los ángulos de enlace reales de las moléculas. Con excepción del átomo de H, todas las esferas son del mismo tamaño y cada tipo de átomo está representado por un color específico. En los modelos espaciales los átomos están representados por esferas truncadas que se mantienen unidas a presión de tal manera que los enlaces no se ven. El tamaño de las esferas es proporcional al tamaño de los átomos, El primer paso para construir un modelo molecular consiste en escribir la formula estructural, que muestra cómo están unidos entre sí los átomos de una molécula. Por ejemplo, se sabe que en la molécula de agua cada uno de los átomos de H esta unido a un átomo de O. Por tanto, la fórmula estructural del Agua es H-O-H.
Una línea que une dos símbolos atómicos representa un enlace químico.
Los modelos de esferas y barras muestran con claridad la distribución tridimensional de los átomos y son relativamente fáciles de construir. Sin embargo, el tamaño de las esferas no es proporcional al tamaño de los átomos. Como consecuencia, las barras por lo general exageran la distancia entre los átomos de una molécula. Los modelos espaciales son más exactos porque muestran la diferencia del tamaño de los átomos. El inconveniente es que su construcción requiere de más tiempo y no muestran bien la posición tridimensional de los átomos.

Fórmulas empíricas
La fórmula molecular del peróxido de hidrógeno, sustancia que se utiliza como antiséptico y como agente blanqueador para fibras textiles y decolorante del cabello, es H₂O₂ Esta fórmula indica que cada molécula de peróxido de hidrógeno contiene dos átomos de hidrógeno y dos átomos de oxígeno. La relación de átomos de hidrógeno a átomos de oxígeno en esta molécula es 2 : 2 o 1 : 1. La fórmula empírica de peróxido de hidrógeno es HO. En consecuencia, la fórmula empírica indica cuáles elementos están presentes y la relación mínima, en número entero, entre sus átomos, pero no necesariamente indica el número real de átomos en una molécula determinada. Como otro ejemplo, considere el compuesto hidrazina (N₂H₄), que se utiliza como combustible para cohetes. La fórmula empírica de la hidrazina es NH₂ La relación entre el nitrógeno y el hidrógeno es 1 : 2, tanto en la fórmula molecular (N₂H₄) como en la fórmula empírica (NH₂); sólo la fórmula molecular indica el número real de átomos de N (dos) y de H(cuatro) presentes en una molécula de hidrazina.

I.as fórmulas empíricas son las fórmulas químicas más sencillas', se escriben de manera, que los subíndices de las fórmulas moleculares se reduzcan a los números enteros más pequeños que sea posible. Las fórmulas moleculares son las fórmulas verdaderas de las moléculas. su fórmula empírica.
Para muchas moléculas, la formula molecular y la fórmula empírica son la misma.
Algunos ejemplos lo constituyen el agua (H₂O), el amoniaco (NH₃), el dióxido de carbono (CO₂) y el metano (CH₄).

Los Modelos Atómicos

2010-01-26T17:14:00.000-03:00

Modelo Atómico de Dalton

En 1808 Dalton formuló la teoría atómica, teoría que rompía con todas las ideas tradicionales derivada de los antiguos filósofos griegos (Demócrito, Leucipo).
Este Introduce la idea de la discontinuidad de la materia, es decir, es la primera teoría científica que considera que la materia está dividida en átomos. Los postulados básicos de esta teoría son:

La materia está dividida en unas partículas indivisibles e inalterables llamadas átomos.
Los átomos son partículas muy pequeñas y no se pueden ver a simple vista.
Todos los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, igual masa e iguales propiedades.
Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y distintas propiedades.
Los compuestos se forman cuando los átomos se unen entre sí, en una relación constante y sencilla.
En las reacciones químicas los átomos se separan o se unen; pero ningún átomo se crea ni se destruye, y ningún átomo de un elemento se convierte en átomo de otro elemento.
Esta concepción se mantuvo casi durante un siglo

Modelo Atómico de Thomson

Posteriormente, en el año 1897 se descubre el electrón, una de las partículas subatómicas que conforma el átomo. En 1898 Thomson propuso un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia de dicha partícula subatómica. Su modelo era estático, ya que suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo, y que el conjunto era eléctricamente neutro.
El modelo de Thomson era parecido a un pastel de frutas: los electrones estaban incrustados en una masa esférica de carga positiva. La carga negativa total de los electrones era la misma que la carga total positiva de la esfera, por lo que dedujo que el átomo era neutro.

Thomson también explicó la formación de iones, tanto positivos como negativos.
Cuando el átomo pierde algún electrón, la estructura queda positiva y se forman iones positivos; pero si el átomo gana algún electrón, la estructura queda negativa y se forman iones negativos.

Modelo Atómico de Rutherford

Tras el descubrimiento del Protón, Rutherford formuló su modelo atómico.
En 1911, Rutherford empleó las partículas alfa para determinar la estructura interna de la materia. A partir de ese experimento dedujo que:

La mayoría de las partículas atraviesan la lámina sin desviarse (99,9%).
Algunas partículas se desvían (0,1%).

Al ver que no se cumplía el modelo propuesto por Thomson, Rutherford formuló el modelo nuclear del átomo. Según este modelo, el átomo está formado por un núcleo y una corteza:

Núcleo: aquí se concentra casi la totalidad de la masa del átomo, y tiene carga positiva.
Corteza: está formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares (sistema solar en miniatura)

Así mismo, también dijo que la materia es neutra, ya que la carga positiva del núcleo y la negativa de la corteza se neutralizan entre sí.

Rutherford dedujo que:

La materia está casi vacía; el núcleo es 100.000 veces más pequeño que el radio del átomo.
La mayoría de las partículas alfa no se desvían porque pasan por la corteza, y no por el núcleo.
Las que pasan cerca del núcleo se desvían porque son repelidas.
Cuando el átomo suelta electrones, el átomo se queda con carga negativa, convirtiéndose en un ión negativo; pero si, por el contrario, el átomo gana electrones, la estructura será positiva y el átomo se convertirá en un ión negativo.
El átomo es estable.

Modelo Atómico de Böhr

Tras el descubrimiento del neutrón, en 1913 Böhr intentó mejorar el modelo atómico de Rutherford aplicando las ideas cuánticas de Planck a su modelo. Para realizar su modelo atómico se valió del átomo de hidrógeno; describió el átomo de hidrógeno con un protón como núcleo y con un electrón girando a su alrededor.Las nuevas ideas sobre la cuantización de la energía son las siguientes:

El átomo está cuantizado, ya que solo puede poseer unas pocas y determinadas energías.
El electrón gira en unas órbitas circulares alrededor del núcleo, y cada órbita es un estado estacionario que va asociado a un numero natural, "n" (núm. cuántico principal), y toma valores del 1 al 7.
Así mismo, cada nivel "n" está formado por distintos subniveles, "l". Y a su vez, éstos se desdoblan en otros (efecto Zeeman), "m". Y por último, hay un cuarto núm. cuántico que se refiere al sentido, "s".
Los niveles de energía permitidos son múltiplos de la constante de planck.
Cuando un electrón pasa de un nivel de energía a otro, se absorbe o se emite energía. Cuando el electrón está en n=1 se dice que está en el nivel fundamental (nivel de mínima energía); al cambiar de nivel el electrón absorbe energía y pasa a llamarse electrón excitado.
Böhr situó a los electrones en lugares exactos del espacio.
Es el modelo planetario de Böhr.

Modelo Mecano - Cuántico

Es el modelo actual; fue expuesto en 1925 por Heisenberg y Schrödinger.

Aspectos característicos:

Dualidad onda-partícula: Broglie propuso que las partículas materiales tienen propiedades ondulatorias, y que toda partícula en movimiento lleva una onda asociada.
Principio de indeterminación: Heisenberg dijo que era imposible situar a un electrón en un punto exacto del espacio.
Las ecuaciones del modelo mecano-cuántico describen el comportamiento de los electrones dentro del átomo, y recogen su carácter ondulatorio y la imposibilidad de predecir sus trayectorias exactas.
Así establecieron el concepto de orbital, región del espacio del átomo donde la probabilidad de encontrar un electrón es muy grande.

Características de los orbitales:

La energía está cuantizada.
Lo que marca la diferencia con el modelo de Böhr es que este modelo no determina la posición exacta del electrón, sino la mayor o menor probabilidad.
Dentro del átomo, el electrón se interpreta como una nube de carga negativa, y dentro de esta nube, en el lugar en el que la densidad sea mayor, la probabilidad de encontrar un electrón también será mayor.
El comportamiento de los electrones dentro del átomo se describe a través de los números cuánticos
Los números cuánticos se encargan del comportamiento de los electrones, y la configuración electrónica de su distribución.
Y por último, dada la cantidad de elementos, se necesitaba una clasificación. Hoy en día se utiliza la Tabla Periódica, aunque le precedieron muchos otras propuestas. En la Tabla Periódica los elementos se clasifican según el número atómico.

Los Modelos Atómicos

Video: Modelos Atómicos en el Tiempo

El Experimento de Ernest Rutherford : El Protón y el Núcleo

2010-01-21T14:54:00.000-03:00

Desde principios de 1900 ya se conocían dos características de los átomos: contienen electrones y son eléctricamente neutros. Para que un átomo sea neutro debe contener el mismo número de cargas positivas y negativas. Thomson propuso que un átomo podía visualizarse como una esfera uniforme cargada positivamente, dentro de la cual se encontraban los electrones como si fueran las pasas en un pastel. Este modelo, llamado "modelo del budín de pasas", se aceptó como una teoría durante algunos años.

Modelo atómico de Thomson, algunas veces llamado el modelo "del budín de pasas" por su semejanza con el tradicional postre inglés que contiene pasas, los electrones están insertos en una esfera uniforme cargada positivamente.

En 1910 un físico neozelandés. Ernest Rutherford, que estudio con Thomson en la Universidad de Cambridge, utilizó partículas alfa para demostrar la estructura de los átomos. Junto con su colega Hans Geiger y un estudiante de licenciatura llamado Ernest Marsden. Rutherford efectuó una serie de experimentos utilizando láminas muy delgadas de oro y de otros metales, como blanco de partículas a provenientes de una fuente radiactiva. Ellos observaron que la mayoría de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse, o bien con una ligera desviación. De vez en cuando, algunas partículas alfa eran dispersadas (o desviadas) de su trayectoria con un gran ángulo. En algunos casos, las partículas alfa regresaban por la misma trayectoria hacia la fuente radiactiva. Éste fue el descubrimiento más sorprendente ya que. según el modelo de Thomson, la carga positiva del átomo era tan difusa que se esperaría que las partículas a atravesaran las láminas sin desviarse o con una desviación mínima, El comentario de Rutherford sobre este descubrimiento fue el siguiente:

'Resultó tan increíble como si usted hubiera lanzado una bala de 15 pulgadas hacia un trozo de papel de seda y la bala se hubiera regresado hacia usted."

Tiempo después, Rutherford pudo explicar los resultados del experimento de la dispersión de partículas a utilizando un nuevo modelo de átomo. De acuerdo con Rutherford, la mayor parte de los átomos debe ser espacio vacío. Esto explica por qué la mayoría de las partículas a atravesaron la lámina de oro sufriendo poca o ninguna desviación. Rutherford propuso que las cargas positivas de los átomos estaban concentradas en un denso conglomerado central dentro del átomo, que llamó núcleo. Cuando una partícula a pasaba cerca del núcleo en el experimento, actuaba sobre ella una gran fuerza de repulsión, lo que originaba una gran desviación. Más aún, cuando una partícula a incidía directamente sobre el núcleo, experimentaba una repulsión tan grande que su trayectoria se invertía por completo.

Diseño experimental de Rutherford para medir la dispersión de las partículas alfa causada por una lámina de oro. La mayoría de las partículas alfa atraviesan la lamina de oro con poca o ninguna desviación. Algunas se desvían con un ángulo grande Ocasionalmente alguna partícula invierte su trayectoria.

Abajo se muestra un esquema amplificado de la trayectoria de las partículas a al atravesar o ser desviadas por los núcleos.

Las partículas del núcleo que tienen carga positiva reciben el nombre de protones. En otros experimentos se encontró que los protones tienen la misma cantidad de carga que los electrones y que su masa es de

1.67262 × 10^-24g.

aproximadamente 1840 veces la masa de las partículas con carga negativa, los electrones.

Hasta este punto, los científicos visualizaban el átomo de la siguiente manera:

la masa del núcleo constituye la mayor parte de la masa total del átomo, pero el núcleo ocupa solamente 1/1013 del volumen total del átomo.
Las dimensiones atómicas (y moleculares) se expresarán aquí, de acuerdo con el SI (Sistema Internacional), con una unidad llamada picómetro (pm), donde:

1 pm = 1 × 10^-12m.

El radio de un átomo es aproximadamente de 100 pm, mientras que el radio del núcleo atómico es solamente de 0.005 pm. Se puede apreciar la diferencia relativa entre el tamaño de un átomo y su núcleo imaginando que si un átomo tuviera el tamaño del estadio Astrodomo de Houston, el volumen de su núcleo sería comparable con el de una pequeña canica. Mientras que los protones están confinados en el núcleo del átomo, se considera que los electrones están esparcidos alrededor del núcleo y a cierta distancia de él.
El concepto de radio atómico tiene utilidad experimental, pero no debe suponerse que los átomos tienen dimensiones o superficies bien definidas. Más adelante se aprenderá que las regiones externas de los átomos son relativamente "difusas".

Video: Rutherford´s Experiment: Nuclear Atom

El Descubrimiento de los Electrones

2010-01-20T14:03:00.000-03:00

Afortunadamente, podemos adquirir una comprensión cualitativa de la estructura atómica sin tener que seguir el curso de los descubrimientos que precedieron a la física atómica. Sin embargo, si necesitamos algunas ideas clave sobre los fenómenos interrelacionados de electricidad y magnetismo, que discutimos aquí brevemente. La electricidad y el magnetismo se utilizaron en los experimentos que condujeron a la teoría actual de la estructura atómica.

Algunos objetos muestran una propiedad denominada carga eléctrica, que puede ser positiva (+) o negativa (-). Las cargas positivas y negativas se atraen, se neutralizan entre sí, mientras que dos cargas positivas o dos negativas se repelen.

Como veremos en esta sección, todos los objetos materiales están formados por partículas cargadas.

Un objeto eléctricamente neutro tiene un número igual de partículas cargadas positiva y negativamente y no lleva carga neta.
Si el número de cargas positivas es mayor que el número de cargas negativas, el objeto tiene una carga neta positiva.
Si el número de cargas negativas excede al de las positivas, el objeto tiene una carga neta negativa.

Se puede observar que cuando frotamos una sustancia contra otra, como cuando nos peinamos, se produce una carga eléctrica estática, lo que implica que el frotamiento separa algunas cargas positivas y negativas. Además, cuando se produce una carga positiva en algún lugar, también aparece una carga negativa equivalente en otro lugar de forma que la carga se compensa.

El descubrimiento de los electrones
La abreviatura para los tubos de rayos catódicos, CRT, se ha convenido en un acrónimo habitual. El CRT es el corazón de los monitores de ordenador y los aparatos de televisión. El primer tubo de rayos catódicos fue construido por Michael Faraday (1791-1867) hace 150 años aproximadamente. AI hacer pasar la electricidad a través de tubos de vidrio sometidos al vacío, Faraday descubrió los rayos catódicos, un tipo de radiación emitida por el polo negativo o cátodo que atravesaba el tubo evacuado hacia el polo positivo o ánodo. Posteriormente los científicos encontraron que los rayos catódicos viajan en línea recta y tienen propiedades que son independientes del material del cátodo (es decir, de si éste es hierro, platino, etc.).

Un tubo de rayos catódicos se compone de una fuente de electricidad de alto voltaje que crea una carga negativa sobre el electrodo de la izquierda (cátodo) y una carga positiva sobre el electrodo de la derecha (ánodo). Los rayos catódicos se dirigen desde el cátodo (C) hacia el ánodo (A) que está perforado para permitir el paso de un haz estrecho de rayos catódicos. Los rayos solamente son visibles mediante el color verde fluorescente que producen sobre una pantalla recubierta de sulfuro de zinc. Son invisibles en el resto del tubo.

Los rayos catódicos producidos en el CRT, son invisibles, y sólo pueden detectarse por la luz emitida por los materiales con los que chocan. Estos materiales denominados fosforescentes se utilizan como pintura al final del CRT, de manera que pueda verse el recorrido de los rayos catódicos. (Fluorescencia es el término utilizado para describir la emisión de luz por una sustancia fosforescente cuando ésta recibe radiación energética.) Otra observación importante sobre los rayos catódicos es que son desviados por los campos eléctricos y magnéticos de la forma esperada para las partículas cargadas negativamente.

Desviación de los rayos catódicos por un campo eléctrico: El haz de rayos catódicos es desviado cuando viaja de izquierda a derecha en el campo creado por las placas del condensador (E) cardadas eléctricamente. La desviación corresponde a la esperada para partículas con carga negativa.

Desviación de los rayos catódicos en un campo magnético: El haz de rayos catódicos es desviado cuando viaja de izquierda a derecha en un campo magnético (M). La desviación corresponde a la esperada para partículas con carga negativa.

En 1897, J. J. Thomson (1856 -1940) estableció la relación entre la masa (m) y la carga (e) de los rayos catódicos, es decir, masa/carga (m/e), mediante el método descrito en la Siguiente Figura. Thomson, también concluyó que los rayos catódicos son partículas fundamentales de materia, cargadas negativamente y que se encuentran en todos los átomos. (Las propiedades de los rayos catódicos son independientes de la composición del cátodo.) Posteriormente, a los rayos catódicos se les dio el nombre de electrones, término propuesto por George Stoney en 1874.

Determinación de la razón masa-carga para los rayos catódicos: El haz de rayos catódicos choca con la pantalla al final del tubo sin desviarse si las fuerzas ejercidas sobre el haz por los campos eléctrico y magnético se contrarrestan. Conociendo la intensidad del campo eléctrico y magnético, junto con otros datos, se puede obtener el valor de masa/carga. Las medidas más precisas proporcionan un valor de -5,6857 × 10^-9 gramos por culombio. (Como los rayos catódicos tienen carga negativa, el signo de la relación carga-masa también es negativo.)

Robert Millikan (1868-1953), determinó la carga electrónica (e) mediante una serie de experimentos con gotas de aceite (1906-1914) descritos en la Siguiente Figura. El valor de la carga electrónica aceptado actualmente, expresado con cinco cifras significativas es:

-1,6022 × 10^-19C.

Utilizando este valor y un valor exacto de la relación masa-carga para un electrón, se obtiene que la masa de un electrón es :

9,1094 × 10^-28g.

Experimento de la gota de Millikan: Los iones, átomos o moléculas cargadas, se producen por la acción de una radiación energética conocida como rayos X. Algunos de estos iones llegan a unirse a pequeñas gotitas de aceite, proporcionándoles una carga neta. La velocidad de caída de una gotita en el campo eléctrico entre las placas del condensador aumenta o disminuye dependiendo de la magnitud y el signo de la carga de la gota. Analizando los datos de un gran número de gotitas. Millikan concluyó que la magnitud de la carga, (q) de una gota es un múltiplo entero de la carga electrónica, (e). Es decir, q = n e (donde n = 1, 2, 3,…)

Una vez considerado el electrón como una partícula fundamental de la materia existente en todos los átomos, los físicos atómicos empezaron a especular sobre cómo estaban incorporadas estas partículas dentro de los átomos. El modelo comúnmente aceptado era el propuesto por J. J. Thompson, quien pensó que la carga positiva necesaria para contrarrestar las cargas negativas de los electrones en un átomo neutro estaba en forma de una nube difusa. Sugirió que los electrones flotaban en esta nube difusa de carga positiva, semejante a una masa de gelatina con los electrones a modo de "frutas" embebidos en ella. A este modelo se le dio el nombre de budín de ciruelas por su semejanza con un conocido postre inglés.

Video: Crookes Maltese Cross tube

Video: Milikan Oil Drop Experiment

La Teoría Atómica de Dalton

2010-01-19T13:35:00.000-03:00

En el siglo V A.C el filosofo griego Demócrito expresó la idea de que toda la materia estaba formada por muchas partículas pequeñas e indivisibles que llamó átomos (que significa indestructible o indivisible). A pesar de que la idea de Demócrito no fue aceptada por muchos de sus contemporáneos (entre ellos. Platón y Aristóteles), ésta se mantuvo. Las evidencias experimentales de algunas investigaciones científicas apoyaron el concepto del "atomismo", lo que condujo, de manera gradual, a las definiciones modernas de elementos y compuestos. En 1808, un científico inglés, el profesor John Dalton, formulo una definición precisa de las unidades indivisibles con las que está formada la materia y que llamamos átomos.
El trabajo de Dalton marcó el principio de la era de la química moderna. Las hipótesis sobre la naturaleza de la materia, en las que se basa la teoría atómica de Dalton, pueden resumirse como sigue:

1. Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos, tienen igual tamaño, masa y propiedades químicas. Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de todos los demás elementos.

2. Los compuestos están formados por átomos de más de un elemento. En cualquier compuesto, la relación del número de átomos entre dos de los elementos presentes siempre es un número entero o una fracción sencilla.

3. Una reacción química implica sólo la separación, combinación o reordenamiento de
los átomos: nunca supone la creación o destrucción de los mismos.

El concepto de Dalton sobre un átomo es mucho más detallado y específico que el concepto de Demócrito.

La primera hipótesis establece que los átomos de un elemento son diferentes de los átomos de todos los demás elementos. Dalton no intentó describir la estructura o composición de los átomos. Tampoco tenía idea de cómo era un átomo, pero se dio cuenta de que la diferencia en las propiedades mostradas por elementos como el hidrógeno y el oxígeno, sólo se puede explicar a partir de la idea de que Los átomos de hidrógeno son diferentes de los átomos de oxígeno.

La segunda hipótesis sugiere que, para formar un determinado compuesto, no solamente se necesitan los átomos de los elementos correctos, sino que es indispensable un número específico de dichos átomos. Esta idea es una extensión de una ley publicada en 1799 por el químico francés Joseph Proust. La ley de las proporciones definidas de Proust establece que muestras diferentes de un mismo compuesto siempre contienen los mismos elementos y en la misma proporción de masa. Así, si se analizan muestras de dióxido de carbono gaseoso obtenidas de diferentes fuentes, en todas las muestras se encontrará la misma proporción de masa de carbono y oxígeno. Entonces, si la proporción de las masas de los diferentes elementos de un compuesto es una cantidad fija, la proporción de los átomos de los elementos en dicho compuesto también debe ser constante.
La segunda hipótesis de Dalton confirma otra importante ley. la ley de las proporciones múltiples. Según esta ley, si dos elementos pueden combinarse para formar más de un compuesto, la masa de uno de los elementos que se combina con una masa fija del otro, mantiene una relación de números enteros pequeños. La teoría de Dalton explica la Ley de las proporciones múltiples de una manera muy sencilla: diferentes compuestos formados por los mismos elementos difieren en el número de átomos de cada clase. Por ejemplo, el carbono forma dos compuestos estables con el oxígeno, llamados rnonóxido de carbono y dióxido de carbono. Las técnicas modernas de medición indican que un átomo de carbono se combina con un átomo de oxígeno en el rnonóxido de carbono, y con dos átomos de oxígeno en el dióxido de carbono. De esta manera, la proporción de oxigeno en el rnonóxido de carbono y en el dióxido de carbono es 1 : 2. Este resultado está de acuerdo con la ley de las proporciones múltiples.

La tercera hipótesis de Dalton es una forma de enunciar la ley de la conservación de la masa, la cual establece que la materia no se crea ni se destruye. Debido a que la materia esta formada por átomos, que no cambian en una reacción química, se concluye que la masa también se debe conservar. La brillante idea de Dalton sobre la naturaleza de la materia fue el principal estímulo para el rápido progreso de la química durante el siglo XIX.

Ley de Dalton o Ley de las Proporciones Multiples

2010-01-19T12:23:00.000-03:00

Puede ocurrir que dos elementos se combinen entre sí para dar lugar a varios compuestos (en vez de uno solo, caso que contempla la ley de Proust). Dalton en 1808 concluyo que: los pesos de uno de los elementos combinados con un mismo peso del otro guardaran entren sí una relación, expresables generalmente por medio de números enteros sencillos.

Ejemplo:
La combinación de una misma cantidad de Carbono (12 gramos) con distintas cantidades de Oxígeno.

C + O2 --> CO2	12 g. de C + 32 g. de O2 --> 44 g. CO2
C + ½ O2 --> CO2	12 g. de C + 16 g. de O2 --> 28 g. CO2

Se observa que las cantidades de oxígeno mantienen la relación numérica sencilla (en este caso "el doble")

32/16 = 2

Video: Leyes ponderales – ley de proporciones múltiples

Ley de Proust o Ley de las Proporciones Definidas

2010-01-17T21:47:00.000-03:00

En 1799. Joseph Proust (1754-1826) estableció que "Cien libras de cobre, disuelto en ácido sulfúrico o nítrico y precipitado por carbonato de sodio o potasio, producen invariablemente 180 libras de carbonato de color verde." *.*Esta observación y otras similares constituyeron la base de la Ley de Proust, o la Ley de las proporciones definidas:

Todas las muestras de un compuesto tienen la misma composición, es decir, las mismas proporciones en masa de los elementos constituyentes.

Para ver cómo se cumple la Ley de Proust, considere el compuesto agua. El agua contiene dos átomos de hidrógeno (H) por cada átomo de oxígeno (O), un hecho que puede representarse simbólicamente por una fórmula química, la conocida fórmula H2O. Las dos muestras descritas a continuación tienen las mismas proporciones de los dos elementos, expresadas como porcentajes en masa. Por ejemplo, para determinar el porcentaje en masa de hidrógeno, simplemente se divide la masa de hidrógeno por la masa de la muestra y se multiplica por 100. En cada muestra se obtendrá el mismo resultado: 11,9 por ciento de H.

Muestra A	Composición	Muestra B
10,000 g		27,000 g
1,119 g de Hidrogeno	% de Hidrogeno = 11,19	3,021 g de Hidrogeno
8,881 g de Oxigeno	% de Oxigeno = 88,81	23,979 g de Oxigeno

Video: Ley de las Proporciones Constantes - Ley de Proust. Leyes ponderales

Ley de conservación de la masa

2010-01-17T21:27:00.000-03:00

En 1774, Antoine Lavoisier (1743-1794) realizó un experimento calentando un recipiente de vidrio cerrado que contenía una muestra de estaño y aire. Encontró que la masa antes del calentamiento (recipiente de vidrio + estaño + aire) y después del calentamiento (recipiente de vidrio + "estaño calentado" + el resto de aire), era la misma. Mediante experimentos posteriores demostró que el producto de la reacción, estaño calentado (óxido de estaño), consistía en el estaño original junto con parte del aire. Experimentos como este demostraron a Lavoisier que el oxígeno del aire es esencial para la combustión y le llevaron a formular la ley de conservación de la masa:

La masa total de las sustancias presentes después de una reacción química es la misma que la masa total de las sustancias antes de la reacción.

Video: Ley de Conservación de la Masa

El Suelo

2009-12-27T21:49:00.001-03:00

El suelo es un recurso natural que se ha formado a través de miles de años, conjuntamente con los procesos geomorfológicos, es decir, la evolución natural de la litosfera.

Componentes del suelo
Fracción mineral: La parte mineral de todos los suelos procede de las rocas y se originan por las transformaciones físicas, químicas y biológicas de ellas. La desintegración progresiva de las rocas ocurre por la acción de agentes físicos de erosión como el agua, el viento y los cambios de temperatura.

Agentes físicos: El agua, al correr entre las fisuras de las rocas, va disolviendo y transportando sus minerales más solubles. El viento desprende y levanta pequeños trozos de roca y las mueve hacia otros lugares. El calor irradiado por el sol durante el día , hace que las rocas se dilaten, mientras que en la noche, se enfrían y contraen. Con este cambio de temperatura, las rocas se agrietan y rompen en trozos más pequeños.
Agentes químicos: El agua, el dióxido de carbono (CO2) y el oxígeno se infiltran en el terreno para producir reacciones químicas de hidratación, carbonatación y oxidación respectivamente, formando nuevos compuestos que hacen variar la composición química del suelo.
Agentes biológicos: Existe una gran cantidad de organismos microscópicos que ejercen su acción forma-dora de suelo. Por ejemplo, las raíces de plantas y árboles que rompen las rocas al crecer entre ellas, también están los musgos y líquenes que secretan sustancias que disuelven parte de las rocas y las fragmentan, para obtener así nutrientes para su crecimiento y desarrollo.

Fracción orgánica: En el suelo, además de minerales, existen organismos y materia orgánica en descomposición tanto de hojas y ramas como heces y cadáveres de animales. Estos restos orgánicos se distribuyen en la superficie del suelo y se van descomponiendo lentamente hasta formar el humus, un residuo negro que se va mezclando con la fracción mineral para dar origen al suelo.

En suma, el suelo está compuesto de materia orgánica y mineral. Por su naturaleza porosa deja que penetre el agua y aire en cantidades variables dependiendo de la naturaleza del suelo.
Distribución de los componentes del suelo en % de volumen.

Materia Mineral: 35% – 45%
Materia Orgánica: 5% – 15%
Agua: 25%
Aire: 25%

Estructura y tipos de suelo
Estructura del suelo: El suelo está formado por partículas de diferente tamaño, producto de la fragmentación de rocas. Así de acuerdo con el tamaño de las partículas en orden creciente se pueden clasificar de la siguiente manera.

Las partículas de suelo se distribuyen en cuatro grandes capas, a distintos niveles de profundidad, estas capas se denominan horizontes y se designan con letras mayúsculas (A, B, C y R), al conjunto de capas del suelo se le llama perfil.

El Horizonte O: está formado por acumulaciones de material orgánico depositados sobre la superficie, que sólo está saturado de agua unos pocos días al año y que contiene 35%, o más de materia orgánica. La materia orgánica se encuentra poco o nada transformada, siendo claramente visible la organización biológica de los restos
Horizonte A: Es la primera capa del suelo y en ella se acumula materia orgánica, formándose el humus, si esta capa presenta abundante materia orgánica se presentará de color negro y de consistencia húmeda.
Horizonte B: Es una capa fundamentalmente de origen mineral, sin embargo también se encuentran sustancias orgánicas.
Horizonte C: Está formado por restos de rocas fragmentadas
Horizonte R: Es la capa más profunda del suelo y está formada por la roca madre, que origina los demás horizontes.

Tipos de suelo: Considerando los materiales que predominan en su composición, los suelos pueden ser rocosos, arenosos, arcillosos y orgánicos.

Rocosos: No tienen horizonte A y B, por lo que la roca aparece en la superficie. Son duros e impermeables, por lo cual aparecen secos.
Arenosos: Debido a que sus partículas están muy sueltas, son suelos porosos y permeables que dejan pasar el agua con facilidad, pero no retienen la humedad.
Arcillosos: Tienen una textura blanda, son más compactos que los arenosos, son menos permeables y retienen más la humedad.
Orgánicos: Poseen materia orgánica en abundancia, son permeables y esponjosos, por lo que retienen una cantidad de humedad que los hace especialmente fértiles.

Nombre	Diámetro (mm)
Arcilla	< 0,002
Limo	0,002 - 0,005
Arena	0,005 - 2
Grava	2-20
Guijarros	> 20

Arcilla: es un terreno pesado que no filtra casi el agua. Es pegajoso, plástico en estado húmedo y posee muchos nutrientes y materia orgánica.

Limo: es estéril, pedregoso y filtra el agua con rapidez. La materia orgánica que contiene se descompone muy rápido. Arenoso: es ligero y filtra el agua rápidamente. Tiene baja materia orgánica por lo que no es muy fértil.

Degradación de suelos
La degradación erosiva de los suelos es en la actualidad uno de los procesos más relevantes dentro de las actividades humanas involucradas con la agricultura, silvicultura y minería. Si bien la erosión es un proceso natural mediado por agentes ambientales como el viento y la lluvia, esta se ha visto favorecida en los dos últimos siglos por la acción antrópica.
En el proceso de erosión, se extraen y transportan las capas superficiales del suelo (horizontes A y B principalmente), ocasionando la pérdida del arraigo físico para los vegetales y plantas generando en el corto plazo el fenómeno de desertificación, que puede incluso llevar a la pérdida completa de ecosistemas.

Erosión eólica: Es la degradación efectuada por el viento sobre las partículas más finas y superficiales del suelo. Se ve favorecida por la ausencia de vegetación. La erosión eólica tiene dos efectos; la abrasión, que corresponde a la acción de desgaste ocasionado por las partículas extraídas sobre otros suelos y rocas. La deflación se produce cuando el viento levanta los fragmentos de suelo y los deposita en sectores lejanos a donde fueron extraídos.

Erosión marina: Es el principal efecto erosivo y generador de dunas a nivel costero. Este tipo de degradación lo genera el mar sobre las rocas del litoral. La erosión que llevan a cabo las olas se debe en parte al choque del agua sobre las rocas y, también a la abrasión que ejercen los fragmentos que arrastra el agua y que proceden de la misma roca erosionada.

Erosión pluvial y fluvial: La erosión pluvial es la que ejercen las gotas de las aguas lluvias cuando precipitan sobre el suelo. La masa y la velocidad de las gotas inciden en la magnitud de la erosión, facilitando el proceso la pendiente del sector donde ocurren la precipitaciones.
La erosión fluvial es la que llevan a cabo los cursos de aguas continentales (ríos y torrentes). La energía cinética del agua determina la intensidad de la degradación y dependen de la energía potencial, así como, de la constitución del suelo sobre el cual fluyen los cursos de aguas.

Erosión glacial: Este tipo de erosión se debe a la acción del hielo, constituyente de los glaciales, sobre las rocas de las superficies en la que se encuentran. La degradación es mucho mayor en el fondo de la masa de hielo que en los costados, lo que determina el conocido valle glaciar en "U". Estructuras características que resultan de la erosión glaciar son los circos glaciares, los valles y los lagos de origen glaciar.

Erosión antrópica: Es la erosión más impactante y rápida en desarrollar, es llevada a cabo, por acciones culturales humanas, y que se basan, principalmente en la agricultura y la minería con fines netamente económicos.

El impacto más inmediato es la destrucción de ecosistemas que afectan la flora y fauna primeramente, y luego al clima, el cual, se ve alterado a mediano plazo transformando la troposfera del planeta (efecto invernadero, lluvia acida, etc. ).
Está claro que la conciencia ecológica de la población se centra primeramente en la polución del aire y del agua y, en último caso en el suelo.

Conservación de suelos
El suelo es una entidad órgano-mineral de lento desarrollo (entre 150-500 años), no obstante, las distintas actividades humanas facilitan su degradación en un periodo muy corto de tiempo (6 meses a 2 años). Es por esta razón, que se han desarrollado diversos manejos de suelo para permitir su conservación.

Cultivos en terrazas: Son terraplenes formados por bordes de tierra que construidos en sentido perpendicular a la pendiente del terreno forman escalinatas de cultivo. Las terrazas fueron propias de la cultura Incaica.
Franjeado: Consiste en sembrar franjas de cultivos alternados (ejemplo trigo y poroto), variando así la velocidad de infiltración del agua, con lo que se evita su pérdida por escurrimientos, disminuyéndose la erosión del suelo.
Cultivo en contorno: Es el establecimiento de cultivos siguiendo las curvas de nivel principalmente en cerros y montes. Ayuda a evitar la formación de cárcavas en suelos con pendientes pronunciadas.
Rotación de cultivos: Práctica cultural en la cual, el suelo permanece todo el año con una cubierta vegetal que evita la erosión. La rotación de cultivos implica efectuar una siembra inmediatamente después de otra.
Agro silvicultura: Similar al franjeado, consiste en alternar cultivos con franjas de árboles para reducir la erosión tanto hídrica como eólica, con lo que se estabiliza física y químicamente el suelo.
Reforestación: Es la medida más empleada en silvicultura para reemplazar las especies extraídas con fines económicos. La limitante que presenta, es que las especies plantadas no corresponden a las taladas (principalmente nativas), con lo cual, se altera el ecosistema reforestado.

Erosión

Cambio Quimico

2009-12-24T14:18:00.001-03:00

Es una variación en la estructura interna de un compuesto, al punto de que será distinto al origen que tenía. Por otra parte, este tipo de cambio suele ser irreversible.
Ejemplo
Si tenemos un fosforo y lo prendemos, este pasara de estado solido a estado gaseoso generándose productos de esta combustión Monóxido o Dióxido de Carbono.

Cambio Físico

2009-12-24T14:13:00.001-03:00

Es una variación en los estados de la materia que puede experimentar un compuesto. En este tipo de hechos no es afectada la intimidad del compuesto. Por otra parte, en este tipo de cambios, se puede ir en un sentido o en el otro. Esto es, si tiene los dos sentidos es reversible y si tiene uno solo es irreversible.

Ejemplo
Si tenemos agua sólida (hielo) a la cual le aplicamos un poco de temperatura, pasará al estado líquido y si volvemos a incrementar la temperatura irá al estado gaseoso. Por lo tanto, hemos observado sólo una variación di su estado físico. El agua sigue siendo "agua". No se ha formado otro compuesto.

Enzimas (Catalizadores)

2009-12-24T11:55:00.001-03:00

Las enzimas son importantes proteínas cuya función es acelerar la velocidad de las reacciones químicas que se producen en el organismo y que son necesarias para mantener su actividad biológica, lo cual realizan al disminuir la energía de activación.

Las reacciones catalizadas por enzimas ocurren a velocidades 10¹⁰ a 10¹⁴ veces más rápidas que las no catalizadas. Por ejemplo, la ureasa acelera la hidrólisis de la urea en la orina por un factor de 10¹⁴. Este factor significa que una reacción catalizada que toma I segundo en producirse podría tomar un tiempo de 3 millones de años sin estar catalizada.

En toda reacción química se produce la transformación de una sustancia inicial, denominada sustrato (S), en una sustancia final o producto (P), según la siguiente notación:

Esta transformación ocurre a través de varias etapas. En primer lugar, la enzima "atrae" el sustrato hacia su superficie; después lo "fija" en una posición determinada, y en este paso intermedio se forma un complejo enzima-sustrato (ES). Enseguida, el sustrato se activa, de modo que sus enlaces se debilitan, dando paso a su transformación. Una vez que la enzima ha realizado la transformación, libera rápidamente el producto de reacción para seguir su labor con otras moléculas de sustrato.

Estructura de una enzima

Como toda proteína, las enzimas están formadas por una gran cantidad de aminoácidos, que cumplen funciones diferenciadas. Entre éstos tenemos los no esenciales, estructurales, de unión y catalíticos.

Los aminoácidos no esenciales pueden ser reemplazados, y en algunos casos eliminados sin una pérdida significativa en la función o conformación de una enzima.
Los aminoácidos estructurales son vitales para la conformación de la enzima, "forman su esqueleto".
Los aminoácidos de unión participan en la asociación entre la enzima y el sustrato.
Los aminoácidos catalíticos participan activamente en la transformación del sustrato.

La "estructura" de una enzima puede explicarse en función de los residuos de estos cuatro tipos de aminoácidos. Obviamente, los residuos estructurales, de unión y catalíticos pueden considerarse esenciales y cualquier modificación de éstos disminuye la actividad enzimática. De hecho, si el residuo es particularmente crucial, como en el caso de un residuo clave en la unión o cualquier residuo catalítico, resulta una pérdida total de la actividad.

El sitio donde se encuentra el conjunto de aminoácidos de unión y catalíticos se denomina centro activo de la enzima, un lugar estratégico donde, por medio de uniones intermoleculares, la enzima "atrae" al sustrato en una orientación tal que encajan correctamente, así como las piezas en un rompecabezas.

Regulación de la actividad enzimática

Como ocurre con toda proteína, la actividad de una enzima depende de factores tales como la temperatura, el grado de acidez o pH, las disoluciones salinas, los solventes, los activadores y los inhibidores.

Factor temperatura

Si a una reacción enzimática se le aumenta la temperatura, aumenta la energía cinética de las partículas. El aumento en la movilidad de estas moléculas produce un aumento en el número de colisiones, aumentando la velocidad de la transformación. Si la temperatura continúa aumentando, se comienzan a romper algunas uniones intermoleculares responsables de la conformación de la enzima y, así, comienza a disminuir paulatinamente su actividad. Si la temperatura es excesiva, la enzima se desnaturaliza perdiendo totalmente sus propiedades catalíticas.

Factor pH

Cuando varía el pH del medio, se producen cambios en el estado de ionización de algunos grupos ionizables de una enzima, afectando su estructura tridimensional y, por lo tanto, su actividad biológica. Además, el cambio en el estado de ionización de grupos químicos localizados en el sitio activo, puede alterar el reconocimiento del sustrato o la reactividad de los aminoácidos asociados al sitio activo de la enzima. Todas las enzimas tienen dos valores límites de pH entre los cuales son efectivas. AI traspasarse estos valores, la enzima se desnaturaliza y deja de actuar.

Enzima (Hablada en Ingles)

Velocidad de Una Reaccion Quimica

2009-12-24T11:06:00.001-03:00

Una observación, aún superficial, permite constatar que ciertas reacciones químicas son instantáneas, mientras que otras se desarrollan con extremada lentitud. Así también, hay reacciones que se disparan en su inicio y luego se desarrollan mucho más lentamente, otras, por el contrario, empiezan con lentitud para acelerarse más tarde. La cinética química pretende estudiar el tiempo y la velocidad en las reacciones químicas como también ver los factores que las influyen.

Se establece que la velocidad de una reacción química depende de las concentraciones de sus participantes. Así, para un proceso sencillo expresado por la reacción

A ↔ B

La velocidad de reacción puede expresarse, ya sea referida a la concentración del reactante o a la concentración del producto de la siguiente forma:

v reactante = k [A]

v producto = k [B]

Donde k es una constante de proporcionalidad propia para la reacción química que se estudie. Esta constante se puede determinar experimentalmente y su magnitud está en directa relación con la factibilidad cinética de la reacción. Valores elevados de k corresponden a reacciones rápidas y valores pequeños de k, a reacciones lentas. A k la llamaremos "constante de la velocidad de reacción".

Factores que participan en la velocidad de una reacción química

Concentración

La velocidad de una reacción química es directamente proporcional al producto de las concentraciones de los reactantes. Sea la siguiente reacción:

a A + b B ↔ c C + d D

La velocidad de la reacción se expresa

v = k [A]^a [B]^b

Donde [ ] es concentración, a y b indican el orden de la reacción (primera, segunda, etc.). Estos valores se pueden determinar experimentalmente.

Cuanto mayor sea el producto de las concentraciones, la reacción ocurre en menor tiempo, es decir, la probabilidad de que se produzcan choques entre reactantes es mayor y, por ende, la formación de productos es más favorecida. A medida de que aumenta la formación de productos, disminuye la presencia de reactantes.

Temperatura

Está relacionada con la energía cinética de las moléculas, su influencia es directa. Al aumentar la temperatura, aumenta la energía cinética y se harán más efectivos los choques entre los reactantes, lo que llevará a la aparición del producto en un menor tiempo, esto provocará, por otra parte, que la energía de activación sea alcanzada en un menor tiempo, la cual, si no es sobrepasada, no dará paso al producto. El valor de la energía de activación, para una determinada reacción química, orienta respecto a la mayor o menor dificultad con que se verifica, por lo que, determina cuan rápida va a ser. A mayor energía de activación, mayor tiempo de reacción; pues mayor será la barrera energética que los reactantes deben pasar para transformarse en productos. Es como si se quisiera subir un cerro: cuanto más alta sea la cima más costará llegar a ella. Generalmente, esta primera etapa es la que limita una reacción cualquiera. Por esta razón se la llama etapa limitante de la reacción, lo que determina que una reacción sea lenta o rápida.

Catalizadores

Es un compuesto que tiene la particularidad de afectar la velocidad de una reacción. Se pueden distinguir dos tipos: positivo y negativo. El primero aumenta la velocidad de reacción y el segundo la disminuye. Dependiendo del fin de la reacción será el tipo de catalizador que se utilice.

El catalizador participa de la reacción, pero no se consume. Por lo tanto, se recupera íntegramente.

La principal característica de un catalizador es que permite disminuir la energía de activación para la reacción en estudio, lo que hace que el tiempo disminuya.

A continuación, una representación gráfica de una reacción con y sin catalizador.

Grado de división de los reactantes

Cuando los reactantes son sólidos, un alto grado de división proporciona una mayor superficie de interacción. Al ser mayor el número de partículas que reaccionan simultáneamente, la reacción es más rápida.

Presión

Para aquellas reacciones donde sus participantes son gases, el efecto de presión se aprecia con mayor propiedad. Ocupando la expresión de gas ideal se deduce lo siguiente:

pV = nRT, de donde, p / RT = n / V

si l/RT= k, se establece que p k = C (*)

Si el proceso ocurre a temperatura constante y, observando la expresión (*), la concentración es proporcional a presión, por lo tanto, el efecto de presión es similar al de concentración.

Naturaleza de los Reactantes

Este factor se relaciona con la facilidad con que se pueden romper enlaces en los reactantes para, posteriormente, formar productos.

Emisiones radiactivas

2009-12-04T13:52:00.000-03:00

Entre 1896 y 1903, los científicos descubrieron que no todos los elementos radiactivos emiten las mismas radiaciones. Algunos emiten radiaciones más potentes que otros, cada una de las cuales transforma el núcleo de distinta manera.

Cuando la radiación de la muestra de un elemento radiactivo, como el Radio (Ra), se somete a la acción de un campo magnético, se determina la existencia de tres tipos de emisiones radiactivas: partículas alfa, partículas beta y rayos gamma.

Simbología

Partículas alfa: Son un flujo de partículas con carga "positiva (+). Están formadas por dos protones y dos neutrones, lo que equivale a átomos de Helio (He). Debido a que la masa y el volumen de las partículas a son relativamente elevados, estas radiaciones viajan a una velocidad menor que las radiaciones Beta o Gamma, por lo tanto, tienen un poder de penetración bajo. Además, estas partículas chocan fácilmente con las moléculas de aire y en cada choque pierden parte de su energía, hasta quedar detenidas o ser absorbidas por algún otro núcleo en su camino. Al mismo tiempo, si las partículas chocan con los electrones periféricos de un átomo, éstos pueden ser arrancados por ellas, provocando que el átomo se ionice. En consecuencia, las partículas a tienen gran poder ionizante.

Partículas beta: Son electrones (carga negativa) lanzados, a altas velocidades, desde un núcleo inestable. Las partículas Beta son 7.000 veces más pequeñas que las alfa y viajan a una velocidad cercana a la de la luz, condición que les permite atravesar la malla de núcleos y electrones de algunas clases de materia. En suma, poseen un poder de penetración medio, pero mayor que el de las partículas alfa. Los electrones no existen en el núcleo, ellos se forman a partir de un neutrón (en núcleos inestables) de acuerdo con la reacción:

Neutrón ----------> Protón + electrón (Partícula Beta) + neutrino

Cuando un núcleo emite una partícula beta, su número atómico aumenta una unidad y su número másico no se ve afectado.

Rayos Gamma: Son ondas de luz, es decir, son radiaciones electromagnéticas idénticas a las de la luz, pero con un contenido energético muy superior, no tienen carga eléctrica por lo que frente a un campo eléctrico no sufren desviación. Su peligrosidad radica en que son altamente muta génicas para las células vivas.

El poder ionizante de las emisiones radiactivas varía en sentido inverso al poder de penetración. De este modo, las radiaciones que poseen una bajísima capacidad de penetrar la materia, tienen un altísimo poder de ionización. Se ha calculado que su poder ionizante es 100 veces superior al de la radiación B y éstos, 100 veces superior al de la radiación gamma.

Propiedades de las emisiones radioactivas

Poder de Penetración

Desintegración Alfa y Beta

Anhídridos u Óxidos Ácidos

2009-07-18T21:01:00.001-04:00

Son compuestos moleculares, generalmente solubles en agua, formados por no metales.
Por este motivo, son compuestos principalmente gaseosos.
En los anhídridos, el oxígeno presenta un estado de oxidación -2.

No metal + O2 --------------------------------> Anhídrido
S + O2 ----------------------------------------> SO2

Los óxidos ácidos o anhídridos son óxidos que reaccionan con agua, produciendo un ácido, o reaccionan con una base, produciendo sal y agua.

SO3 + H2O -----------------------> H2SO4
SO3 + 2NaOH --------------------> Na2SO4 + H2O

Nomenclatura de anhídridos u óxidos ácidos

Se pueden nombrar de acuerdo a Nomenclatura IUPAC o de acuerdo a la Nomenclatura Tradicional.

IUPAC: Oxido de________________________(estado de oxidación en números romanos).
(Nombre del elemento)

Tradicional: Anhídrido___________________________ Oso (Estado de Oxidación menor) o Ico (Estado de Oxidación Mayor) (Nombre del elemento)

Ejemplo: Compuesto SO2
IUPAC : Anhídrido de Azufre (IV)
Tradicional : Anhídrido Sulfuroso

También en los anhídridos y óxidos el nombre del compuesto puede asignarse de acuerdo al número de oxígenos presentes con el auxilio de ios prefijos mono, di, tri, etc.
Ejemplos:

CO Monóxido de Carbono
CO2 Dióxido de Carbono

Video : Ejemplos de Óxidos No Metalicos (Anihidridos u Óxidos Acidos)

Oxidos Basicos u Oxidos Metalicos

2009-07-18T20:45:00.001-04:00

Están formados por metales con estados de oxidación bajos (+1, +2 o +3).
Son compuestos sólidos, iónicos, con puntos de fusión y ebullición elevados y que presentan el anión oxígeno (O-2) en su estructura.
Los óxidos de los metales alcalinos (I A) y de los alcalinos térreos (II A) reaccionan con el agua. Los demás óxidos básicos, son poco solubles en agua.

Metal + O2 --------------------------> Oxido Básico

4K + O2 ------------------------> 2 K2O

En general, cuando los óxidos básicos reaccionan con agua, producen una base o si reaccionan con un ácido, producen una sal y agua.

Ejemplo:
Na2O + H2O -----------> 2NaOH
Na2O + 2 HCI --------> 2NaCI + H2O

Nomenclatura de óxidos básicos

Se pueden nombrar de acuerdo a Nomenclatura IUPAC o de acuerdo a la Nomenclatura Tradicional.

a) Cuando el elemento forma sólo un óxido, se le nombra:
IUPAC: Oxido de________________________(estado de oxidación en números romanos).
(Nombre del elemento)

Tradicional: Óxido___________________________ ICO.
(Nombre del elemento)

Ejemplo: Compuesto Na2O
IUPAC: Óxido de Sodio
Tradicional: Óxido Sódico

b) Cuando el elemento forma más de I óxido, se tiene:
IUPAC: Oxido de________________________(estado de oxidación en números romanos).
(Nombre del elemento)

Tradicional: Óxido___________________________ Oso (Estado de Oxidación menor) o Ico (Estado de Oxidación Mayor) (Nombre del elemento)

Ejemplo: Compuesto CU2O
IUPAC :             Óxido de Cobre (I)
Tradicional :     Óxido Cuproso
Ejemplo: Compuesto CuO
IUPAC :             Óxido de Cobre (II)
Tradicional :     Óxido Cúprico

Video : Ejemplos de Óxidos Básicos o Metálicos

Mineralogia

2009-07-18T20:25:00.001-04:00

De los elementos químicos que existen en la naturaleza son sólo 8 los que conforman casi el 98% de la corteza terrestre. Los elementos más abundantes son el Oxígeno (46,6%) y el Silicio (27,7%). Sin embargo, muy pocos elementos se encuentran en forma nativa, gran parte de ellos se hayan formando compuestos y como tales, pueden reaccionar con otros compuestos o elementos, produciendo nuevas combinaciones químicas y dando origen a un mineral.

¿Que es un Mineral?
Es un elemento o compuesto químico formado a través de un proceso natural. A pesar de las posibles variaciones en su composición, los minerales se representan por fórmulas químicas.

Propiedades de los minerales
Todo mineral puede ser caracterizado por propiedades físicas que lo identifique. Dentro de estas propiedades, se destacan la exfoliación y la dureza del mineral.

Exfoliación: Si por ejemplo se golpea un mineral de calcita, éste se rompe en muchos fragmentos que tienen la misma forma que la del cristal del cual proceden (romboedros). Esta tendencia del mineral a partirse a lo largo de una o más direcciones cuando es golpeado o comprimido se llama exfoliación.
La exfoliación está muy relacionada con la estructura del cristal, es decir, con la fuerza de enlace de los átomos que lo componen. Así, algunos de estos enlaces son más débiles en unas direcciones que en otras.
Dureza: Es la resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayada.
El mineralogista Friedrich Móhs estableció, en 1812, una escala de dureza aún vigente. Seleccionó diez minerales tipo y los dispuso de tal forma que cada uno pudiera rayar sólo a los anteriores y fuera rayado por los posteriores. La escala presenta 10 niveles de dureza que van del 1 al 10.

La dureza de un mineral depende de su composición química y también de la disposición de sus átomos. Cuanto más grande son las fuerzas de enlace, mayor será la dureza del mineral. El grafito y el diamante, por ejemplo, son de la misma composición química, solamente se constituyen de átomos de carbono. Sin embargo el grafito tiene una dureza según Móhs de 1, mientras que el diamante una dureza de 10 en la misma escala.

Clasificación de los minerales
Aunque en la naturaleza se conocen más de 2000 minerales y todavía se siguen descubriendo minerales nuevos, solamente unos pocos de ellos componen la mayor parte de la corteza terrestre.
La clasificación mineralógica moderna se basa en la composición química, atendiendo al ion negativo presente en cada estructuras. Así, se establecen categorías o clases de minerales dependiendo de los átomos, moléculas o iones que los componen.

Elementos nativos: Son los elementos que pueden encontrarse en la naturaleza sin combinar con átomos de otros elementos.
•     Oro (Au)
•     Cobre (Cu)
•     Azufre (S)
•     Plata (Ag)
•     Diamante
Sulfuros: Son minerales que presentan el ion sulfuro (S ) en su estructura. Tienen propiedades semiconductoras, y por su aspecto, se asemejan a los semimetales. Existen algunas especies de gran interés industrial pues de éstos se extraen casi todos los metales no férreos.
•     Galena (PbS)
•     Pirita (FeS)
•     Calcopirita (CuFeS2)
•     Argentita (Ag2S)
•     Blenda (ZnS)
Halogenuros: Pequeño grupo de minerales formados por sustancias similares a la sal de mesa, procedentes de la evaporación de aguas o bien, derivadas de transformaciones de otros minerales e incluso de depósitos volcánicos. Son minerales cuyos aniones característicos son los halógenos (grupo VIIA).
•     Halita (NaCI)
•     Silvina (KCI)
•     Flourita (CaF2)
Óxidos: Grupo de minerales formados por metales (o semimetales), más oxígeno. Algunos de ellos tienen gran interés industrial y pueden presentarse en grupos cristalizados muy vistosos. Existen óxidos oscuros, mientras que otros son muy claros.
•     Cuprita (Cu2O)
•     Corindón (Al2O3)
•     Hematita (Fe2O3)
Carbonatos: Grupo de minerales que presenta al anión carbonato (CO„"2) en su estructura. Presentan dureza 2 según la escala de Mohs.
• Calcita (CaCO3)
• Malaquita (CuCO3)
Nitratos, Fosfatos y Sulfatos: Generalmente se trata de grupos formados por alteraciones de distintos minerales metálicos de colores atractivos y con espléndidos cristales, usualmente pequeños. Los nitratos y fosfatos presentan amplio uso en la agricultura como fertilizantes.
• Salitre potásico (KNO3)
Silicatos: Es el grupo más importante debido a la abundancia de silicio que se encuentra en la corteza terrestre. Los silicatos se presentan a como cristales de dimensiones variables y, se caracterizan la mayor parte de ellos por una elevada dureza (7 según Mohs).
•     Circón (ZrSiO4 )
•     Cuarzo (SiO4 )
•     Talco (Mg3Si4O10(OH)2

Video : Las Rocas y Minerales, Documentales de Discovery Channel

Isotonos

2009-04-11T11:40:00.001-04:00

Átomos que presentan distinto numero másico, distinto numero atómico, pero tienen igual numero de neutrones.

Ejemplo:

Tienen en común el mismo numero de neutrones que es 6.

Isobaros

2009-04-11T11:35:00.002-04:00

Son aquellos átomos que presentan igual numero másico (A), pero distinto numero atómico (Z),

Ejemplo:

Son átomos distintos, pero tienen igual A y diferente Z.

Entalpia

2009-02-21T23:59:00.000-03:00

La mayoría de los cambios tísicos y químicos, incluyendo los que tienen lugar en los sistemas vivos, ocurren en las condiciones de presión constante de la atmósfera. En el laboratorio, por ejemplo, las reacciones por lo general se realizan en vasos de precipitados, matraces o tubos de ensayo, que permanecen abiertos a los alrededores y por tanto. su presión aproximada es de una atmósfera (1 atm). Para medir el calor absorbido o liberado por un sistema durante un proceso a presión, constante, los químicos utilizan una propiedad llamada entalpia, que se representa por el símbolo H y se define como E + PV. La entalpia es una propiedad extensiva; su magnitud depende de la cantidad de materia presente. Es imposible determinar la entalpia de una. sustancia, y lo que se mide en realidad es el cambio de entalpia ∆H. (La letra griega delta. ∆, simboliza cambio.) La entalpia de reacción. ∆H, es la diferencia entre las entalpias de los productos y las entalpias de los reactivos:

∆H = H(Productos) - H(Reactivos)

En otras palabras. ∆H representa el calor absorbido o liberado durante una reacción.
La entalpia de una reacción puede ser positiva o negativa, dependiendo del proceso. Para un proceso endotérmico (el sistema absorbe calor de los alrededores). ∆H es positivo (es decir. ∆H > 0). Para un proceso exotérmico (el sistema libera calor hacia los alrededores), ∆H es negativo (es decir. ∆H < 0).

Solidos Amorfos

2009-02-14T16:11:00.000-03:00

Los sólidos son más estables en forma cristalina. Sin embargo, si un sólido se forma rápidamente (por ejemplo, cuando un líquido se enfría muy rápido), sus átomos o moléculas no tienen tiempo de alinearse por sí mismos y pueden quedar fijos en posiciones distintas a las de un cristal ordenado. El sólido así formado se llama amorfo. Los sólidos amorfos, como el vidrio, carecen de una distribución tridimensional regular de átomos. En esta sección se expondrán a grandes rasgos las propiedades del vidrio.

El vidrio es uno de los materiales más valiosos y versátiles de la civilización. Es también uno de los más antiguos: hay artículos de vidrio que datan de 1000 a.C.
El vidrio es un producto de fusión de materiales inorgánicos ópticamente transparente que se ha enfriado a un estado rígido sin cristalizar. En este caso, el producto de fusión significa que el vidrio es una mezcla fundida de dióxido de silicio (SiO2), su principal componente, y otros compuestos como óxido de sodio (Na20), óxido de Boro (B203) y ciertos óxidos de metales de transición que le confjeren color y otras propiedades.
En algunos aspectos, el vidrio se comporta más como un líquido que como un sólido. Los estudios de difracción de rayos X demuestran que el vidrio carece de un ordenamiento periódico regular.
Actualmente existen alrededor de 800 tipos de vidrio de uso común.

Viscosidad

2009-02-14T15:44:00.000-03:00

La viscosidad es una medida de la resistencia de los líquidos a fluir. Cuanto más viscoso es un líquido, más lento es su flujo. La viscosidad de un líquido suele disminuir con el aumento en la temperatura, por esta razón la melaza caliente fluye más rápido que cuando está fría.

Los líquidos con fuerzas intermoleculares fuertes son más viscosos que los que tienen fuerzas intermoleculares débiles. El agua tiene mayor viscosidad que muchos otros Líquidos por su capacidad para formar enlaces de hidrógeno. Cabe hacer notar que la viscosidad del glicerol es mucho mayor que la de otros líquidos. Su formula es: C3-H8-O3

Como el agua, el glicerol también es capaz de formar enlaces de hidrógeno. Cada molécula de glicerol tiene tres grupos —OH que pueden participar en enlaces de hidrógeno con otras moléculas de glicerol. Además, debido a su forma, las moléculas tienen más tendencia a entrelazarse que a deslizarse, como lo hacen las moléculas de líquidos menos viscosos. Estas interacciones contribuyen a su elevada viscosidad.

Molécula

2009-02-10T13:44:00.000-03:00

Una molécula es un agregado de, por lo menos, dos átomos en una colocación definitiva que se mantienen unidos a través de fuerzas químicas (también llamadas enlaces químicos). Una molécula puede contener átomos del mismo elemento o átomos de dos o más elementos, siempre en una proporción fija. Así, una molécula no siempre es un compuesto, el cual, por definición, está formado por dos o más elementos.

El hidrógeno gaseoso, por ejemplo, es un elemento puro, pero consta de moléculas formadas por dos átomos de H cada una. Por otra parte, el agua es un compuesto molecular que contiene hidrógeno y oxígeno en una relación de dos átomos de H y un átomo de O. Al igual que los átomos, las moléculas son eléctricamente neutras.

Se dice que la molécula de hidrógeno, representada por H₂ es una molécula diatómica porque contiene sólo dos átomos. Otros elementos que existen normalmente como moléculas diatómicas son nitrógeno (N₂) y oxígeno (O₂), así como los elementos del grupo 7A: flúor (F₂), cloro (Cl₂), bromo (Br₂) y yodo (I₂).

Por supuesto, una molécula diatómica puede contener átomos de diferentes elementos. Como ejemplos se pueden citar el cloruro de hidrógeno (HCI) y el monóxido de carbono (CO).

La gran mayoría de las moléculas contiene más de dos átomos. Pueden ser átomos de un mismo elemento, como el ozono (0₃), que está formado por tres átomos de oxígeno, o bien pueden ser combinaciones de dos o más elementos diferentes. Las moléculas que contienen más de dos átomos reciben el nombre de moléculas poliatómicas. Al igual que el ozono (0₃), el agua (H₂0) y el amoniaco (NH₃), son moléculas poliatómicas.

La Naturaleza de la Energia y Los Tipos de Energia

2009-02-08T17:56:00.001-03:00

"Energía" es un término bastante utilizado a pesar de que representa un concepto muy abstracto. Por ejemplo, cuando alguien se siente cansado, se suele decir que no tiene energía; es común leer sobre la búsqueda de alternativas a fuentes de energía no renovables. A diferencia de la materia, la energía se reconoce por sus efectos. No puede verse, tocarse, olerse o pesarse.
La energía generalmente se define como la capacidad para efectuar un trabajo. Todas las formas de energía son capaces de efectuar un trabajo (es decir, ejercer una fuerza a lo largo de una distancia), pero no todas ellas tienen la misma importancia para la química. Por ejemplo, es posible aprovechar la energía contenida en las olas para realizar un trabajo útil, pero es mínima la relación entre la química y las olas. Los químicos definen trabajo como el cambio de energía que resulta de un proceso. La energía cinética, energía producida por un objeto en movimiento, es una de las formas de energía que para los químicos tiene un gran interés. Otras son energía radiante, energía térmica, energía química y energía potencial.
La energía radiante, o energía solar, proviene del Sol y es la principal fuente de energía de la Tierra. La energía solar calienta la atmósfera y la superficie terrestre, estimula el crecimiento de la vegetación a través de un proceso conocido como fotosíntesis, e influye sobre los patrones globales del clima.
La energía térmica es la energía asociada con el movimiento aleatorio de los átomos y las moléculas. En general, la energía térmica se calcula a partir de mediciones de temperatura. Cuanto más vigoroso sea el movimiento de los átomos y de las moléculas en una muestra de materia, estará más caliente y su energía térmica será mayor. Sin embargo, es necesario distinguir con claridad entre energía térmica y temperatura. Una taza de café a 70°C tiene mayor temperatura que una tina llena con agua caliente a 40°C, pero en la tina se almacena mucha más energía térmica porque tiene un volumen y una masa mucho mayor que la taza de café, y por tanto más moléculas de agua y mayor movimiento molecular.
La energía química es una forma de energía que se almacena en las unidades estructurales de las sustancias; esta cantidad se determina por el tipo y arreglo de los átomos que constituyen cada sustancia. Cuando las sustancias participan en una reacción química, la energía química se libera, almacena o se convierte en otras formas de energía.
La energía potencial es la energía disponible en función de la posición de un objeto. Por ejemplo, debido a su altitud, una piedra en la cima de una colina tiene mayor energía potencial y al caer en el agua salpicará más que una piedra semejante que se encuentre en la parte baja de la colina. La energía química se considera como un tipo de energía potencial porque se relaciona con la posición relativa y el arreglo de los átomos en una sustancia determinada.
Todas las formas de energía se pueden convertir (al menos, en principio) unas en otras. Cuando se está bajo la luz solar se siente calor porque, en la piel, la energía radiante se convierte en energía térmica. Cuando se hace ejercicio, la energía química almacenada en el cuerpo se utiliza para producir energía cinética. Cuando una pelota empieza a rodar cuesta abajo, su energía potencial se transforma en energía cinética. Sin duda, existen muchos otros ejemplos. Los científicos han concluido que, aun cuando la energía se presenta en diferentes formas interconvertibles entre sí, ésta no se destruye ni se crea. Cuando desaparece una forma de energía debe aparecer otra (de igual magnitud), y viceversa. Este principio se resume en la ley de la conservación de la energía: la energía total del universo permanece constante.