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martes, 12 de agosto de 2014

INTRODUCCION

Todos los objetos que nos rodean y los materiales que utilizamos diariamente están formados por mezclas de compuestos químicos cuyas propiedades, aplicación y transformación dependen de su estructura.
La química es la ciencia central que nos permite conocer todos estos aspectos y es una materia básica que se estudia en muchas titulaciones universitarias.
La química tiene la mayor de las importancias relativas porque está y reside en todo. Todos los procesos, de vida, de muerte, de crecimiento, de combustión, de calor, de frio, de expansión, de implosión, universales, macroscópicas, microscópicas…. La química lo es todo.

IMPORTANCIA

Si nos vamos a la importancia que tienen los productos químicos, podemos destacar aquellos que nos sirven para facilitar el día a día y hacer más cómoda nuestra vida, como es el caso de las anestesias en las operaciones quirúrgicas, los distintos metales usados para fabricar aviones menos pesadas o automóviles mas resistentes a los impactos, el uso de explosivos tanto para construir, (túneles y pozos) como para destruir (armas, bombas, explosivos), el uso de nuevas tecnologías para obtener energía, limpia o sucia, como la energía nuclear, la energía solar, combustión de carbón…etc.
En las últimas décadas, la importancia de la química ha sido tan creciente como en los últimos 4000 años anteriores. Los progresos crecen aceleradamente y cada vez, sabemos más de la estructura de toda las cosas.
Todos los procesos que ocurren en nuestro planeta tienen su importancia basada en la química. Desde el más grande, como el calor del sol, hasta el más pequeño de los átomos que se mueve dentro de nuestra nariz. Las hojas de las plantas consiguen convertir el dióxido de carbono en oxigeno, a su vez las plantas son el principal sustrato en el que se basa la farmacopea actual y han sido las drogas usadas desde el principio de los tiempos.

lunes, 11 de agosto de 2014

MATERIA Y ENERGÍA

MATERIA
El concepto materia alude a todo aquello que tiene la capacidad de adquirir forma, se puede captar con los sentidos, ocupa espacio y forma parte del universo. La materia, que posee distintas formas, tamaños, peso y sustancias conforma a todos los cuerpos existentes. Esta está compuesta por moléculas, átomos e iones y se la puede encontrar en tres estados: líquido, sólido y gaseoso.
La materia en estado sólido se caracteriza por contar con un volumen constante, su fluidez es baja o inexistente, tiene la capacidad de resistencia en cuanto a la fragmentación, no permite ser comprimida, presenta una alta cohesión y posee una forma determinada. Además de esto, las partículas que la conforman se encuentran muy cercanas entre sí y suelen tener dureza y resistencia.
La materia en estado líquido, en cambio, tiene la propiedad de adaptarse al recipiente en el que se encuentra, carece de forma propia y tiene fluidez. Los átomos, a diferencia de la materia sólida, no se encuentran tan unidos. Además, la materia líquida suele contraerse a bajas temperaturas, excepto en casos como el agua.
Por último, la materia en estado gaseoso cuenta con moléculas muy separadas, por lo que se dispersan libremente por todo el lugar en el que son contenidas. Además, no poseen una forma determinada, su cohesión es sumamente baja, son fáciles de comprimir y su volumen es determinado por el espacio en el que se encuentran.
Dentro del concepto de materia hay que tener en cuenta dos propiedades inherentes: las químicas y las físicas. Las propiedades químicas tienen que ver con la composición química de la misma, que puede ser de sustancias puras o mezclas. Las mezclas son aquellas compuestas por varios elementos. Las propiedades físicas, en cambio, son aquellas vinculadas con la dureza, dimensión, densidad o volumen, por ejemplo. Tienen que ver con cuestiones accidentales que ayudan a diferenciar a una materia de otra.
Saliendo del área de la física, el término materia es utilizado en otros contextos. Por ejemplo, dentro del ámbito educativo, se utiliza para hacer alusión a las diversas asignaturas que deben cursar los alumnos para aprobar el año. Es por esto que Historia, Lengua, Matemática, entre otras, pueden ser consideradas materias.
También, el término se utiliza para aludir al contenido, asunto o temática de algo. Por ejemplo, se puede decir: “Aquello vinculado con el sistema digestivo serán materia a tratar en la próxima charla.”
Por otra parte, se habla de materia prima para hacer mención a todos aquellos elementos que han sido obtenidos directamente de la naturaleza y que, pueden ser consumidos directamente o bien, son sometidos a un proceso de transformación para producir otros bienes de consumo con mayor elaboración.
Por último, dentro del ámbito de la anatomía, se habla de materia gris  para hacer alusión a aquella materia que cubre y conforma al sistema nervioso central y es allí donde las actividades más importantes del cerebro se llevan a cabo. Esto no significa que la materia gris sea de este color sino que es la forma de llamarla.

ENERGÍA
Energía es un término que deriva del griego "energos", cuyo significado original es fuerza de acción o fuerza de trabajo, y de "energeia" que significa actividad, operación. El concepto se utiliza en el sentido corriente para designar el vigor o la actividad de una persona, objeto u organización.
Es un concepto de gran importancia en la física y se asocia con la capacidad de producir o realizar, cualquier cuerpo, un trabajo, una acción o un movimiento. En Física, se distinguen diferentes tipos de energía, siendo la Termodinámica el área de la física que estudia cómo la energía crea movimiento. La ley universal de conservación de la energía, que es el fundamento del primer principio de la termodinámica, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece constante en el tiempo. "La energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma".
La unidad de energía definida por el Sistema Internacional de Unidades es el Julio (Newton x metro). Aunque existen muchas otras unidades de energía, algunas de ellas en desuso.
La energía potencial es la energía de un cuerpo en función de su posición dentro de un determinado sistema.
La energía cinética es la energía de un cuerpo en movimiento causado por su velocidad.
La energía nuclear o atómica es la energía liberada por la desintegración de los núcleos de los átomos.
Existe también, la energía electromagnética, que se compone de energía radiante, energía calórica, y energía eléctrica.
En química, existe la energía de ionización, es la energía que hace falta para ionizar una molécula o átomo, y la energía de enlace, es la energía potencial almacenada en los enlaces químicos de un compuesto.

En tecnología y economía, energía se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico. Existen dos tipos de energías, las energías renovables, como la energía eólica, la energía hidráulica, la energía solar, y las no renovables, como el carbón, el gas natural, el petróleo, la energía atómica.

domingo, 10 de agosto de 2014

ÁTOMO


El átomo es un constituyente de la materia ordinaria, con propiedades químicas bien definidas, formado a su vez por constituyentes más elementales sin propiedades químicas bien definidas. Cada elemento químico está formado por átomos del mismo tipo (con la misma estructura electrónica básica), y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

Actualmente se conoce que el átomo está compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa, rodeado de una nube de electrones. Esto fue descubierto a principios del siglo XX, ya que durante el siglo XIX se había pensado que los átomos eran indivisibles, de ahí su nombre a-tómo- 'sin división'. Poco después se descubrió que también el núcleo está formado por partes, como los protones, con carga positiva, y neutrones, eléctricamente neutros. Los electrones, cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética.

Estructura atómica

Partículas subatómicas

A pesar de que átomo significa ‘indivisible’, en realidad está formado por varias partículas subatómicas. El átomo contiene protones, neutrones y electrones, con la excepción del hidrógeno-1, que no contiene neutrones, y del catión hidrógeno o hidrón, que no contiene electrones. Los protones y neutrones del átomo se denominan nucleones, por formar parte del núcleo atómico.
El electrón es la partícula más ligera de cuantas componen el átomo, con una masa de 9,11 · 10−31 kg. Tiene una carga eléctrica negativa, cuya magnitud se define como la carga eléctrica elemental, y se ignora si posee subestructura, por lo que se lo considera una partícula elemental. Los protones tienen una masa de 1,67 · 10−27 kg, 1836 veces la del electrón, y una carga positiva opuesta a la de este. Los neutrones tienen un masa de 1,69 · 10−27 kg, 1839 veces la del electrón, y no poseen carga eléctrica.

El núcleo atómico

Los protones y neutrones de un átomo se encuentran ligados en el núcleo atómico, la parte central del mismo. El volumen del núcleo es aproximadamente proporcional al número total de nucleones, el número másico A,5 lo cual es mucho menor que el tamaño del átomo, cuyo radio es del orden de 105 fm o 1 ångström (Å). Los nucleones se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear, que es mucho más intensa que la fuerza electromagnética a distancias cortas, lo cual permite vencer la repulsión eléctrica entre los protones.6
Los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones, que se denomina número atómico y se representa por Z. Los átomos de un elemento dado pueden tener distinto número de neutrones: se dice entonces que son isótopos. Ambos números conjuntamente determinan el núclido.

Nube de electrones

Los cinco primeros orbitales atómicos.
Los electrones en el átomo son atraídos por los protones a través de la fuerza electromagnética. Esta fuerza los atrapa en un pozo de potencial electrostático alrededor del núcleo, lo que hace necesaria una fuente de energía externa para liberarlos. Cuanto más cerca está un electrón del núcleo, mayor es la fuerza atractiva, y mayor por tanto la energía necesaria para que escape.



sábado, 9 de agosto de 2014

Propiedades atómicas

Masa


La mayor parte de la masa del átomo viene de los nucleones, los protones y neutrones del núcleo. También contribuyen en una pequeña parte la masa de los electrones, y la energía de ligadura de los nucleones, en virtud de la equivalencia entre masa y energía. La unidad de masa que se utiliza habitualmente para expresarla es la unidad de masa atómica (u). Esta se define como la doceava parte de la masa de un átomo neutro de carbono-12 libre, cuyo núcleo contiene 6 protones y 6 neutrones, y equivale a 1,66 · 10−27 kg aproximadamente. En comparación el protón y el neutrón libres tienen una masa de 1,007 y 1,009 u. La masa de un átomo es entonces aproximadamente igual al número de nucleones en su núcleo —el número másico— multiplicado por la unidad de masa atómica. El átomo estable más pesado es el plomo-208, con una masa de 207,98 u.8

Tamaño

Los átomos no están delimitados por una frontera clara, por lo que su tamaño se equipara con el de su nube electrónica. Sin embargo, tampoco puede establecerse una medida de esta, debido a las propiedades ondulatorias de los electrones. En la práctica, se define el radio atómico estimándolo en función de algún fenómeno físico, como la cantidad y densidad de átomos en un volumen dado, o la distancia entre dos núcleos en una molécula.
Los diversos métodos existentes arrojan valores para el radio atómico de entre 0,5 y 5 Å. Dentro de la tabla periódica de los elementos, el tamaño de los átomos tiende a disminuir a lo largo de un periodo —una fila—, para aumentar súbitamente al comienzo de uno nuevo, a medida que los electrones ocupan niveles de energía más altos.9

Niveles de energía

Un electrón ligado en el átomo posee una energía potencial inversamente proporcional a su distancia al núcleo y de signo negativo, lo que quiere decir que esta aumenta con la distancia. La magnitud de esta energía es la cantidad necesaria para desligarlo, y la unidad usada habitualmente para expresarla es el electrónvoltio (eV). En el modelo mecanocuántico solo hay un conjunto discreto de estados o niveles en los que un electrón ligado puede encontrarse —es decir, enumerables—, cada uno con un cierto valor de la energía. El nivel con el valor más bajo se denomina el estado fundamental, mientras que el resto se denominan estados excitados.
Cuando un electrón efectúa una transición entre dos estados distintos, absorbe o emite un fotón, cuya energía es precisamente la diferencia entre los dos niveles. La energía de un fotón es proporcional a su frecuencia, así que cada transición se corresponde con una banda estrecha del espectro electromagnético denominada línea espectral.

Interacciones eléctricas entre protones y electrones

Antes del experimento de Rutherford la comunidad científica aceptaba el modelo atómico de Thomson, situación que varió después de la experiencia de Ernest Rutherford. Los modelos posteriores se basan en una estructura de los átomos con una masa central cargada positivamente rodeada de una nube de carga negativa.12
Este tipo de estructura del átomo llevó a Rutherford a proponer su modelo en que los electrones se moverían alrededor del núcleo en órbitas. Este modelo tiene una dificultad proveniente del hecho de que una partícula cargada acelerada, como sería necesario para mantenerse en órbita, radiaría radiación electromagnética, perdiendo energía. Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al átomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden de 10−10 s, toda la energía del átomo se habría radiado, con la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo