Números cuánticos

Número cuántico principal (N): Pueden tomar valores enteros (1,2,3,etc). A medida que n aumenta, el orbital se hace mayor y el electrón se encuentra más lejos del núcleo. Un incremento de n también significa que el electrón posee una energía superior. Por lo tanto n caracteriza el nivel energético donde se encuentra el orbital.

Número cuántico azimutal o secundario (L): Este número indica la forma de los orbitales. Los valores de L dependen del valor de número cuántico principal. Pueden tener valores enteros de 0 a n-1.

Número cuántico magnético (m): Describe la orientación de orbital en el espacio, depende de L.

Número cuántico Spin (m_spin): El spin indica el sentido de rotación del electrón en torno a su eje hipotético. Tiene valores +1/2 y -1/2.

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Momento dipolar: Se ha comprobado experimentalmente que los átomos de hidrógeno se unen al átomo de oxígeno formando ángulos de 105°, como el oxígeno es muy electronegativo atrae más al par electrónico compartido. En la molécula de agua los electrones permanecen cerca del núcleo del oxígeno que del núcleo del hidrógeno, el oxígeno adquiere carga negativa y el hidrógeno positivo. Esta molécula con desigualdad eléctrica se denomina dipolo.

Cálculo de la constante

A 0°C (273°K) y 1 atm de presión, muchos gases reales se comportan como el gas ideal. Además los experimentos muestran que en esas condiciones 1 mol del gas ocupa 22,4 lts. Si N es el número de moles, entonces el volumen total se obtendrá multiplicando N por 22,4 lts/mol. Tendríamos entonces presión=1atm, Temp=273°K y vol=22,4 lts/mol. Por lo tanto la constante P.V/T vale:

N = 0,082 Lts atm/mol °K

El valor 0,082 lts atm/mol °K se denomina constante universal de los gases (R), la ecuación queda expresada como: P.V/T=N.R

A esta expresión se la llama ecuación de estado de un gas ideal.

Teoría Cinética de los gases

Suposiciones de la teoría:

• Un gas está formado por moléculas que están separadas entre sí por distancias grandes, mayores a sus propias dimensiones.
• Las moléculas de un gas se hallan en continuo movimiento, chocan entre sí y contra las paredes del recipiente que los contiene. Dichos choques son elásticos, por lo tanto la energía permanece constante.
• Las moléculas de los gases no ejercen entre sí fuerzas ni de atracción ni de repulsión. La energía cinética promedio de las moléculas de un gas es proporcional a la temperatura absoluta del mismo.
• La energía cinética promedio de una molécula está dada por: EC = 1/2 m . V²

Solubilidad líquido en líquido: Cuando dos líquidos son completamente solubles entre sí en todas proporciones, se dice que son miscibles sino se dice que son inmiscibles. Por lo general lo semejante se disuelve con lo semejante, es decir que dos líquidos no polares a menudo son miscibles y también lo son dos líquidos polares.

Solubilidad de gases en líquidos: Depende de la naturaleza de los componentes, de la presión y de la temperatura. En general la solubilidad del gas disminuye al aumentar la temperatura y aumenta con la presión.

Cálculo de Densidad

Reacomodando la ecuación de estado de un gas ideal se puede calcular la densidad:

 

Como:

Entonces:

Como la densidad es masa sobre volumen:

Solubilidad sólidos en líquidos: Depende de la naturaleza del soluto y del solvente y además de la temperatura.

• Sólidos iónicos: serán muchos más solubles en los disolventes polares como el agua, que en disolventes no polares (benceno).
• Sólidos covalentes: por lo general no se disuelven en solvente alguno.
• Sólidos moleculares: las fuerzas de atracción son relativamente débiles.
• Sólidos metálicos: no son solubles en solvente alguno, sea polar o no.

Teoría de los choques

Cuando se produce una reacción química, las moléculas, átomos o iones chocan entre sí y originan una transferencia de energía produciendo una rotura. En este caso se origina un compuesto intermedio llamado complejo activado, de corta existencia.

La diferencia de la energía potencial del complejo activado y la de los reactivos constituye la energía de activación, que es la mínima cantidad de energía que se requiere para iniciar una reacción química y que puede ser calculada como: Ea = H2 – H1, ya que cada energía potencial está medida por la correspondiente entalpía.

Ley de acción de masas

Si 2 moles de A reaccionan con un mol de B, la velocidad será 2V. Si 3 moles de A reaccionan con 4 moles de B, la velocidad será 12V por lo tanto la velocidad de reacción es proporcional al producto de las [] de las sustancias reaccionantes V=k.[A].[B]

Principio de Le Chatelier

Si un sistema en equilibrio se introduce un factor de perturbación (variación de [], temperatura o presión), el sistema reaccionará física o químicamente de tal modo que la nueva situación de equilibrio compense el cambio introducido.

Ácidos y bases: Ácido es toda sustancia acuosa capaz de ceder protones (H+), base o hidróxido es toda sustancia capaz de recibir protones (H+) o ceder aniones oxidrilos (OH)^–

Pilas

Los procesos de óxido reducción provocan transferencia de e-, lo cual puede ser aprovechado para generar una corriente eléctrica, el dispositivo más sencillo es la pila voltaica, que transforma la energía química en eléctrica y consta de dos sustancias (una oxidante y otra reductora) colocadas en recipientes separados.

Conductores: Materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica (Cu,Ag,Fe,Al). Se clasifican en 3 grupos:

• Conductores de primera clase: Conducen la corriente sin sufrir transformaciones químicas. Ej: los metales.
• Conductores de segunda clase o electrolitos: fundidos o en solución conducen corriente eléctrica, pero sufren transformaciones químicas durante el paso de la misma. Los electrolitos pueden ser:
  • Primarios: sales e hidróxidos. Solo conducen la corriente cuando se los funde.
  
  
• Secundarios: Ácidos. Solo conducen la corriente disueltos en un solvente adecuado.

Conductores de tercera clase: son los gases a baja presión, llamados gases enrarecidos.

Aisladores: Materiales que no permiten el paso del flujo de la corriente eléctrica. Llamados también malos conductores (madera, goma, vidrio)

Leyes de la electrolisis – Faraday

1° ley: la masa de una sustancia que se desprende es proporcional a la carga eléctrica que atraviesa la solución electrolítica.

Si durante un lapso t ha circulado una carga q y se ha desprendido una masa m, se cumple:

m/q = constante = ε (gr/coulomb)

resulta entonces:

m = ε.i.t                        ε= equivalente electroquímico

i=[A] ; t=[seg] ; ε=[g/c] ; m=[g]

2° ley: si una misma cantidad de electricidad atraviesa distintos electrolitos, la masa de las sustancias depositadas son proporcionales a los equivalentes químicos.

m1/m2 = E1/E2

El equivalente químico en un compuesto dado es la relación entre la masa de un mol y la valencia con la que actúa el compuesto.

E = A/V

Constante de Faraday

E1/ε1 = E2/ε2 = F constante

La relación entre el equivalente químico y el equivalente electroquímico es un valor constante denominado constante de Faraday, F = 96.500 coulomb.

Electrólisis: Proceso no espontáneo. La electrólisis es la descomposición química de una sustancia cuando es atravesada por una corriente eléctrica.