Química – Unidad 1 – CNDL

Introducción

El siguiente trabajo tiene como objetivo comprender la importancia del estudio de la química en nuestras vidas, por lo cual es necesario realizar distintas investigaciones sobre los temas a exponer, con el fin de comprender un poco más de la química.

Posteriormente analizaremos cada uno de los temas, utilizaremos distintos medios de investigación como son, libros y páginas web proporcionadas en clase y fuera de esta.

A lo largo de la investigación iremos viendo información sobre los temas a saber y también se podrá observar distintas definiciones que apoyaran para comprender un poco más afondo sobre ello y así poderlas aplicar en nuestra vida cotidiana.

Modelos atómicos

Desde hace tiempo las personas se han hecho la misma pregunta una y otra vez, ¿cómo es el interior de la materia? o ¿de qué están hechos los átomos??

En la antigüedad, el filósofo griego Demócrito dijo que la materia estaba formada por pequeñas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas.

Así que a esas partículas las llamó átomos, que en griego significa "indivisible". Demócrito les atribuyó cualidades como eternos, inmutables e indivisibles.

Sin embargo las ideas de Demócrito no fueron aceptadas por los filósofos de su época y pasaron cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.(Historia: modelos atómicos, n.d.)

En 1808 John Dalton dijo que la materia está formada por pequeñas partículas esféricas y sólidas (FIGURA.1) llamadas átomos. Hay distintas clases de átomos que se distinguen por su masa y sus propiedades, todos los átomos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas, pero los átomos de diferentes elementos tienen propiedades distintas.

FIGURA 1 ÁTOMO SÓLIDO

En 1897 J.J Thomson dio a conocer su teoría en la que nos dice, que el átomo es un esfera de materia cargada positivamente (+) y en el interior estaban incrustados los electrones con carga negativa (-) (FIGURA.2.).

FIGURA.2 ÁTOMO CARGADO POSITIVAMENTE CON ELECTRONES CON CARGA NEGATIVA INCRUSTADOS

En 1911 E.Rutherford demostró que el átomo no es una masa dura maciza y que estaba vacío en su mayor parte, disparando partículas alfa a una lámina de oro pudo notar que la mayoría la atravesaban, sin embargo unas pocas eran dispersadas hacia atrás en pequeños ángulos a causa de que rebotaban en el núcleo positivo (+)  y los electrones (-) giran alrededor de este en una especie de corteza. (FIGURA.3.).

FIGURA.3  ELECTRONES GIRANDO ALREDEDOR DEL ÁTOMO

En 1913 Neils Bohr en su modelo atómico en donde nos decía, que los electrones giran en órbitas o niveles y todos los electrones tienen niveles definidos, si estos son bombardeados con energía cinética saltan a un nivel más alejado del núcleo y viceversa. (FIGURA.4).

FIGURA.4 ÁTOMOS EN SUS ÓRBITAS GIRANDO ALREDEDOR DEL NÚCLEO

Masa, materia y energía

Materia: Es todo lo que ocupa espacio y tiene masa. La clasificación de la materia incluye: sustancias, mezclas, elementos y compuestos.

Masa: Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo; dimensiones, inercia y gravedad.

• Dimensiones.-es lo que ocupa un lugar

• Inercia.- la resistencia que opone que una materia para poder modificar su estado ya sea en reposo o en movimiento.

• Gravedad,- Es la atracción que existe siempre entre los objetos aunque estén separados por distancias muy grandes.

Cuerpo: Se llama así a una porción de materia

Volumen: Es el espacio que es ocupado por la masa.

Composición y propiedades de la materia: La materia presenta tres estados físicos, dependiendo de factores ambientales como la presión y la temperatura. El aspecto de la materia está determinado por las propiedades físico-químicas de sus componentes, encontrándose materia homogénea y materia heterogénea.

Energía: La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Es decir, la energía es la capacidad de hacer funcionar las cosas. a su vez se presenta como energía: Mecánica, interna, eléctrica, térmica, electromagnética, química y nuclear; estos tipos de energía pueden ser además potencial o cinética. La energía potencial es la que posee una sustancia debido a su posición espacial o composición química y la energía cinética es la que posee una sustancia debido a su movimiento.

¿Sabías que?

A casi 100 años después de que se empezara a hablar de materia oscura, la realidad es que no sabemos lo que es, pero afortunadamente sabemos qué no es. Sólo una fracción de ella puede estar constituida por objetos compactos de tipo estelar, como enanas blancas o Júpiteres. Sabemos que la materia oscura no es un elemento de la tabla periódica, ni tampoco un elemento por descubrir más allá del ununoctio, porque si estuviera formada por un conglomerado de protones o neutrones, ya la hubiéramos detectado.(Sánchez-Salcedo, Francisco Javier; Magaña Zapata, Juan A.; Santillán González, Alfredo J.;, 1)

Elementos, compuestos y mezclas

Los materiales se pueden dividir en dos clasificaciones en sustancias puras y en mezclas. En la primera, las sustancias pueden ser elementos o compuestos. Una sustancia es una  materia que tiene una composición definida, esto se refiere a que es constante y se distingue de las demás por sus propiedades y/o su composición. Un ejemplo es el agua .Hoy se sabe que los elementos son sustancias muy simples y no es posible separarlos por métodos químicos." .Hasta la fecha se han identificado 117 elementos. La Mayoría de ellos se encuentran de manera natural en la Tierra. Los otros se han obtenido por medios científicos mediante procesos nucleares".(Raymond Chang, 2010)

Es así pues, el agua es un compuesto, o sea, una sustancia formada por al menos de dos o más elementos unidos mediante una reacción química. A diferencia de las mezclas, los compuestos solo se pueden separar en sus componentes puros por medios químicos y no físicos. Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias las que pueden ser elementos o compuestos y se pueden separar por métodos físicos.

Las mezclas pueden ser homogéneas y heterogéneas. Las mezclas homogéneas también pueden ser llamadas disoluciones, un ejemplo muy claro de esto es cuando endulzamos agua con azúcar y lo agitamos bien, no es posible distinguir los granos de azúcar. Para lograr lo dicho anteriormente se requiere de por lo menos una de las sustancias sea menor cantidad que la otra, a esto se le llama soluto y a la de mayor cantidad se le llama disolvente.

Las mezclas heterogéneas es lo contrario de las homogéneas, en ellas si se distinguen los componentes y se pueden apreciar a simple vista. Un ejemplo de ellas es la ensalada. (Quimica, tranformacion y cambio, 2011) (FIGURA.6)

FIGURA.6 muestra ejemplos de los tipos de mezclas

Estados físicos de la materia

Los estados de la materia que utilizamos comúnmente son: Sólido, líquido y gaseoso, cuando tenemos un campo electromagnético muy fuerte o simplemente cuando hacen que los electrones se desprenden, podemos obtener el cuarto estado de la materia que es el plasma.

Un ejemplo muy claro y que todos lo conocemos en nuestra vida cotidiana serían los líquidos.

Sólido: es cuando nuestra materia no tiene energía cinética (calor) y las moléculas de nuestro líquido están juntas unas a las otras por medio de enlaces polares, por lo tanto no se mueven una respecto a la otra y eso hace que nuestra materia sea rígida.

Líquido: Lo que pasa aquí es que cuando a la materia le agregamos energía cinética (calor) las moléculas comienzan a vibrar logrando romper los enlaces polares y ahora las moléculas empiezan a desplazarse, pero no se separan porque aún siguen siendo atraídas una de las otras.

Gaseoso: Si a estas moléculas les agregamos mucha más energía cinética (calor) las moléculas van a vibrar más y más provocando que se desplazan hacia diferentes lados independientemente y no van a poder ser capaces de estar juntas

.

FIGURA 7 Ejemplos de la forma en la que se comportan las moléculas

Plasma: Se puede definir como un gas ionizado y se dice ionizado por que los electrones se desprenden del núcleo, cuando se desprenden, los átomos neutros pasan a tener carga positiva lo que les permite conducir la electricidad (FIGURA 8)

FIGURA. 8 El sol es ejemplo del estado de plasma más indetectable

Propiedades del agua

El agua la podemos encontrar en sus tres estados sólido, líquido y gaseoso.

Sólido: Es cuando las moléculas tienen poca energía cinética (calor) y están juntas por medio de un enlace covalente. (FIGURA 9.).(khanademy.org, n.d.)

Líquido: Es cuando a las moléculas le agregamos un poco más de energía cinética (calor), lo que las hace vibrar más y poder romper los enlaces que las une, pero sin separarse porque aún siguen siendo atraídas unas a las otras. (FIGURA 9.). (Khanacademy, n.d.)

Gaseoso: Es cuando a las moléculas le agregamos mucha energía cinética que las hace vibrar y poder desplazarse independientemente, al tener mucha energía cinética las moléculas no se tocan, están completamente separadas. (FIGURA 9.). (khanademy.org, n.d.)

Las propiedades del agua se dividen en dos: Físicas y Químicas.

Propiedades Físicas: El color, el punto de fusión y punto de ebullición son sus propiedades físicas.

Las propiedades físicas se pueden medir y observar pero sin embargo no se modifica la composición o identidad de la sustancia.(quimica, 2010)

Un ejemplo muy claro seria cuando el agua líquida alcanza el punto de fusión y se transforma en hielo, se puede observar un cambio en su aspecto pero su composición química sigue siendo la misma, también cuando el agua alcanza el punto de ebullición y se transforma en gas, su composición química sigue siendo la misma, solo cambio su aspecto.

(FIGURA 9Estados del Agua)

Propiedades Químicas: No posee propiedades ácidas ni básicas, se puede combinar con ciertas sales para formar hidratos, reacciona con los óxidos de metales formando ácidos (FIGURA 10) y actúa como catalizador en muchas reacciones químicas.

FIGURA.10Policloruro de Aluminio

Separaciones

La separación de una mezcla es una actividad que se requiere del conocimiento de las propiedades de las sustancias que la constituyen. Para llevar esto acabo existen métodos físicos.

a) Selección.-  Se hace de forma manual, a partir de la observación de las propiedades de cada materia y separando cada una de sus características.

b) Filtración.-  Se emplea para separar sólidos de líquidos haciéndolo pasar a través de un material poroso llamado filtro.

c) Decantación.- Se emplea para separar dos líquidos inmiscibles entre sí, es decir, que no se pueden disolver uno en otro, aprovechando las diferencias de densidad. En esta técnica se pasa el componente menos denso a otro recipiente.

d) Magnetismo.- Consiste en separar una mezcla de dos sólidos, en la que uno de estos materiales es atraído por un imán.

e) Destilación.- Técnica que se basa en las diferencias de las temperaturas de ebullición, se separa y convierte en vapor, luego pasa por un tubo donde se condensa para después convertirse en forma líquida. (FIGURA 11)

f) Cristalización.-  Se utiliza para separar un sólido que está disuelto en un líquido; ejemplo el caramelo. El azúcar disuelto en el agua se cristaliza al evaporarse el agua. Este método produce sólidos.

g) Cromatografía.- Método de análisis químico para la separación de los componentes de una mezcla por distribución entre dos fases, a las cuales son llamadas estacionarias y otra móvil. La fase estacionaria puede ser líquida o sólida, y la fase móvil, gaseosa o líquida.

h) Sublimación.- Se utiliza para separar mezclas donde uno de los componentes es sublimable, quiere decir que tiene la propiedad de pasar del estado sólido al de vapor sin pasar por el líquido; por ejemplo, el yodo o los desodorantes en pastilla para baño.

i) Evaporación.- Este se usa para separar mezclas de sólido en líquido. Esta separación consiste en calentar hasta su ebullición. Cuando el líquido se evapore totalmente, el sólido se cristaliza.

j) Extracción.-  Sirve para separar mezclas de sustancias disueltas, aprovechando que alguno de los componentes tenga solubilidad distinta en dos solventes.

Cuando se ocupan técnicas de separación que requieren de la acción del calor, pueden ocurrir reacciones químicas entre las sustancias, como puede ser la descomposición de las mismas. En ese caso, la mezcla no se puede separa usando las técnicas mencionas.(Competencias Científicas 3, 2011)

(FIGURA 11 como se lleva a cabo la destilación)

Conclusiones

En este documento logramos reconocer los inicios de las teorías atómicas y los diferentes puntos de vista de cada autor, así mismo diferentes temas que son concurrentes en nuestro día a día, como son masa, materia y energía, que sin duda todos los llegan a confundir alguna vez con su concepto en nuestra vida, ya que son muy similares.

Comprendimos varias cosas sobre el agua, que es un elemento que utilizamos diariamente para diferentes actividades y nos dimos cuenta de las propiedades que tiene, ya sean físicas o químicas y el porqué de estas.  

Y para finalizar comprendimos que existen dos tipos de mezclas las cuales son  homogéneas y heterogéneas y cómo  podemos separarlas por diversos métodos físicos o químicos. Todo esto es lo que comúnmente nos encontramos en nuestra vida cotidiana.

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Autor:

Domínguez Estrada Cristina Daniela.

Rodríguez Cárdenas Julio Ernesto.

Torres Briones David Humberto.

Vizcarra Lozano María Guadalupe.

Profesor: Ing. Pedro. Zambrano.

Instituto Tecnológico de Chihuahua