Sustancias puras y mezclas

Sustancia pura

Propiedades características definidas, no pueden separarse en sustancias más simples y pueden ser simples o compuestas.

Sustancia simple

Propiedades características definidas, no pueden desaparecer para dar paso a otras sustancias más simples.

Compuesto

Características definidas y sí pueden descomponerse por calentamiento o electrólisis.

Mezcla heterogénea

Formada por varias sustancias distribuidas de forma desigual.

Disolución o mezcla homogénea

Sustancias distribuidas homogéneamente.

Reacciones químicas

Proceso en el que unas sustancias desaparecen, los reactivos, y aparecen otras nuevas, los productos.

Leyes de los gases

Ley de Boyle-Mariotte

La presión de una cantidad fija de gas es inversamente proporcional al volumen que ocupa, siendo la temperatura constante.

Ley de Gay-Lussac

Estudia la relación entre la temperatura y el volumen de un gas. Según la ley, si mantenemos constante la presión, los cambios de volumen que experimenta una cantidad fija de gas son directamente proporcionales a los cambios de temperatura (todos los gases se dilatan en la misma proporción).

Problemas de gases

P1*V1/T1 = P2*V2/T2 (P=atm, 1atm=760mm) (V=L) (T=K, ºC+273)

Leyes de las reacciones químicas

Ley de la conservación de la masa o de Lavoisier

En cualquier proceso químico, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de las sustancias obtenidas tras la reacción.

Ley de las proporciones constantes o ley de Proust

Cuando dos o más sustancias simples se combinan para formar un determinado compuesto, lo hacen siempre manteniendo la misma proporción entre sus masas.

Razones para aceptar la ley de Proust

• No fue el inventor ni descubridor, ya que la idea estaba presente en científicos de la época o anteriores.
• Cuando se publicó la teoría atómica de Dalton, se vio que esta ley encajaba mejor con ella que las tesis defendidas por Berthollet.
• Permitió predecir cantidades que reaccionarían de diferentes reactivos y proporcionó un criterio fiable para diferenciar entre mezcla y sustancia pura.

Ley de los volúmenes de combinación o de Gay-Lussac

Cuando se produce una reacción en la que intervienen gases, los volúmenes de las sustancias gaseosas, tanto reactivos como productos de la reacción, guardan entre sí una relación dada por números sencillos si se mantienen las condiciones de presión y temperatura.

Teoría atómica de Dalton

Hipótesis

• La materia está formada por átomos indivisibles e inalterables.
• Las sustancias compuestas están formadas por átomos compuestos.
• Todos los átomos de una sustancia son idénticos y tienen la misma masa y las mismas propiedades.
• Los átomos de distintas sustancias tienen diferente masa y propiedades.
• Cuando se produce una reacción química, los átomos, puesto que son inalterables, ni se crean ni se destruyen, tan solo se distribuyen y organizan de otra forma.

Convicciones de Dalton

• Dalton suponía que los gases estaban formados por átomos en contacto y en reposo, por lo que el volumen que ocupa un gas dependía de los átomos (modelo estático de gas).
• La regla de la mayor simplicidad.

Masa atómica relativa

Es el número de veces que la masa de un átomo de dicho elemento es mayor que la masa de un átomo de hidrógeno.

Avances proporcionados por la teoría atómica

• Permitió dar explicación de lo que ocurría en las reacciones químicas.
• Fue un modelo teórico que permitió justificar las leyes ponderales.
• Dio al concepto de elemento una precisión y especificidad.
• Afianzó la introducción de una nueva magnitud, el peso atómico, que permitía diferenciar los átomos de un elemento de los de otro, actualmente llamada masa atómica.

Insuficiencias de la teoría de Dalton

Imposibilidad de explicar la ley de los volúmenes de combinación de Gay-Lussac.

Hipótesis de Avogadro

En las mismas condiciones de presión y temperatura, volúmenes iguales de diferentes gases tienen el mismo número de moléculas.

Se basaba en ideas contrarias a Dalton

• El volumen que ocupa un gas depende de las distancias que hay entre sus moléculas.
• Se introduce el concepto de molécula.
• La regla de máxima simplicidad no es siempre la clave para conocer los átomos que constituyen una molécula de una sustancia determinada.

Masa molecular relativa

Es el número de veces que es mayor la masa de una de sus moléculas que la de un átomo de hidrógeno.

Tabla periódica

Insuficiencias

• Se ordenan por crecimiento de sus masas atómicas, pero había casos que se alteraba el orden para que se mantuviera en el grupo de propiedades parecidas.
• Huecos que correspondían a algún elemento no conocido entonces.
• La colocación del hidrógeno no era clara.
• La colocación de algunos quedaba fuera del esquema de la tabla.
• Los gases nobles se clasifican en dos grupos: halógenos y alcalinos.

Méritos

• Proporcionaba un criterio para ordenar los elementos.
• Permitía predecir la existencia de sustancias simples.
• Generaba nuevas preguntas.

Átomo actual

Algunas experiencias plantearon la necesidad de que el átomo fuese divisible

• Experiencias relacionadas con fenómenos eléctricos.
• Experiencias en tubos de descarga con gases a baja presión: espectros de emisión.
• Descubrimiento de rayos catódicos (los rayos catódicos no dependen del tipo de gas, son atraídos por cuerpos cargados positivamente o se desvían hacia el polo positivo cuando se someten a la acción de un campo eléctrico, pueden desviarse por la acción de un campo magnético, provocan la aparición de una sombra cuando se interpone un objeto y pueden poner al rojo vivo una lámina de mica).
• El descubrimiento de la radiactividad.

Modelo atómico de Thomson

Propuso un modelo de átomo como una esfera fluida con carga positiva y prácticamente toda la masa del átomo y suponiendo que había un cierto número de electrones distribuidos uniformemente en la carga positiva.

Modelo atómico de Rutherford

• El átomo está constituido por una zona central llamada núcleo, concentrando su carga positiva y casi toda su masa.
• Una zona exterior, la corteza, donde está la carga negativa con una masa muy pequeña y está formada por los electrones.
• Los electrones se mueven entorno al núcleo a gran velocidad.
• El tamaño del núcleo es pequeño en comparación con el átomo.

Problema

• Los átomos deberían destruirse por sí mismos, ya que los electrones, al girar alrededor del núcleo, emitirían energía y caerían al núcleo.
• No explicaba los espectros.

Modelo de Bohr

Postulados

• El radio de la órbita solo puede tomar unos valores determinados.
• La energía de un electrón solo puede tomar determinados valores, la correspondiente a cada una de las órbitas posibles.
• Cuando un electrón gira en la órbita no pierde energía, siendo un átomo estable.
• Un electrón pasa de una órbita de menor energía a otra de mayor energía solo cuando absorbe la cantidad justa, igual a la diferencia de energía que tiene en ambas órbitas.

Número atómico = número de protones que hay en el núcleo.

Número másico = suma de protones más neutrones.

Los isótopos son átomos con el mismo número atómico.

Configuración electrónica

1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 3d¹⁰, 4s², 4p⁶, 4d¹⁰, 4f¹⁴…

Relación tabla periódica y estructura de átomos

• El número atómico coincide con el número de orden de los elementos.
• Átomos en un grupo tienen el mismo número de electrones en su último nivel.
• Átomos del mismo periodo ocupan el mismo número de niveles energéticos.

Regla del octeto

Tendencia a alcanzar una estructura electrónica externa semejante a un gas noble para ser más estable en su estructura electrónica.