En la segunda mitad del siglo XIX, diversos trabajos de investigación (como los del inglés Faraday, que estudiaba el paso de la electricidad a través de disoluciones de sales, y otros científicos que observaban los efectos de la corriente eléctrica al pasar a través de gases a baja presión) constataron que las sustancias eran sensibles a pruebas realizadas con corrientes eléctricas, lo que hizo pensar que la materia debía de contener partículas con propiedades eléctricas.
Todos sabemos que la materia es neutra (así se comporta cuando cogemos o tocamos un trozo de madera, plástico u otra sustancia), pero puede estar formada por partículas con cargas eléctricas netas de signo opuesto que se neutralicen entre sí.
Fueron Crookes y Goldstein quienes, en 1875, descubrieron las primeras partículas subatómicas, los electrones, que tenían carga negativa. Posteriormente, en 1885, el mismo Goldstein postula la existencia de otras partículas subatómicas, los protones, que tenían igual carga que la de los electrones pero positiva. Los protones se observaron por vez primera en experimentos realizados en 1919 por Rutherford y Chadwick.
El mismo Chadwick fue quien, en 1932, descubrió que la materia también estaba formada por partículas neutras de masa ligeramente superior a la del protón, las llamó neutrones.
Por tanto, los átomos están compuestos por esas tres partículas: los protones, los electrones (ambos en la misma cantidad) y los neutrones.
Modelo de Thomson En 1898, Thomson propone el primer modelo atómico, que suponía la existencia de una esfera de electricidad positiva. Todavía no se habían descubierto los protones como partículas individuales, que neutralizan la carga del átomo, por lo que protones y electrones formaban un conglomerado. Esta propuesta de Thomson recibió el nombre coloquial de «budín de pasas», pues conjeturaba que una masa protónica con forma esférica era capaz de incorporar unos gránulos negativos, los electrones, que la neutralizasen formando los átomos. El posterior descubrimiento del protón impide la existencia de la esfera positiva propuesta por Thomson y con-duce a la realización de nuevos experimentos que propongan otros modelos.
Modelo de Rutherford
Uno de los experimentos más importante en la consecución de los modelos estructurales atómicos se debe a Rutherford y se realizó en 1910. Dicha experiencia consistía en bombardear con partículas α (núcleos de helio, es decir, un conjunto de dos protones y dos neutrones) una lámina de oro muy fina, de unos 5 000 Á de grosor, y observar qué ocurría con las partículas que la atravesaran, que se iban a recoger sobre una pantalla situada detrás de ella. Rutherford esperaba que las partículas, con mucha masa y gran energía cinética, atravesaran esa lámina tan delgada con suma facilidad, ya que sus átomos tendrían la carga positiva uniformemente distribuida, según el modelo postulado por Thomson; así que sólo se observarían, en todo caso, pequeñas desviaciones en sus trayectorias. Eso fue lo que sucedió para la mayor parte de dichas partículas, pero, para sorpresa de Rutherford, algunas se desviaron claramente e incluso otras (una de cada diez mil) rebotaron en la lámina. Estudiando estos resultados experimentales, Rutherford elaboró una serie de conclusiones que comentamos a continuación: 1. Entiende que la materia está prácticamente «hueca», pues la mayor parte de las partículas alfa la atraviesan sin desviarse. 2. Deduce que las partículas a rebotan debido a las repulsiones electrostáticas que sufren al pasar cerca de las cargas positivas. Ya que esto ocurre muy raramente, es preciso que dichas cargas ocupen un espacio muy pe-queño en el interior del átomo. A dicho espacio lo denomina núcleo, constituye la parte positiva del átomo y contiene casi toda su masa. El posterior descubrimiento de los protones consolida su existencia, confirmando que se agrupan en él. 3. Postula que en el núcleo también deben existir partículas neutras para evitar que sea inestable por repulsión entre los protones contenidos en él. 4. Sugiere que los electrones se mueven alrededor del núcleo de manera que con su giro no se precipitan sobre él. A esta zona la denomina corteza. De los experimentos de Rutherford se dedujo también que el núcleo tiene un tamaño aproximado de 10-14 m y los electrones se mueven a su alrededor a una distancia promedio de 10-10 m. Es decir, ocupan una esfera alrededor de un millón de veces mayor que la nuclear. El átomo, por tanto, es un espacio (casi vacío) por donde se pueden mover los electrones, y que en su interior contiene el núcleo.
LOS ESTADOS DE LA MATERIA Una vez que conocemos algunas de las características de la materia podemos comprender las propiedades de los tres estados de la materia. LÍQUIDO
SÓLIDO GAS
Los sólidos • Los sólidos no se pueden comprimir, pues las partículas que los forman están muy juntas. • Algunos sólidos presentan formas geométricas (poliédricas), pues sus partículas están ordenadas. • Los sólidos tienen forma y volumen constante pues sus partículas ocupan posiciones fijas. • Los sólidos al calentarse se dilatan pues como sus partículas solo pueden vibrar, cuando aumentan de temperatura aumenta la amplitud de la vibración. • Los sólidos tienen temperatura pues un sólido está caliente cuando sus partículas vibran mucho y está frío cuando vibran poco.
Los líquidos • Los líquidos son fluidos que se adaptan a la forma del recipiente que los contiene y amorfos, pues sus partículas vibran y se deslizan unas sobre otras lo que originan un auténtico caos. • Los líquidos son incompresibles pues sus partículas están casi tan juntas como en los sólidos. • Se dilatan al calentarse y al enfriarse se contraen algo más que los sólidos. • Algunos líquidos pueden difundirse en otros, aunque mucho más lentamente que los gases. Otros, por el contrario, son inmiscibles.
Los gases • Los gases se expanden y se difunden pues sus partículas están en continuo movimiento. • Los gases son fluidos no tienen forma propia y se deslizan por orificios o tuberías. • Los gases tienen masa. • Los gases ejercen presión sobre las paredes del recipiente que los contiene. • Los gases tienen temperatura. La temperatura está intimamente relacionada con la velocidad con la que se mueven sus partículas. Si las partículas se mueven rápidamente el gas está caliente. Si las partícuals se mueven lentamente, el gas está frío. • Los gases tienen volumen. Los gases ocupan siempre todo el volumen disponible, por eso decimos que son expansibles. • Los gases son impenetrables pues no puede haber otra sustancia que ocupe el mismo espacio a la vez que un gas.
Estado líquido [editar] Artículo principal: Líquido
Si se incrementa la temperatura el sólido va "descomponiéndose" hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes características:
* Cohesión menor * Movimiento energía cinética. * No poseen forma definida. * Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene. * En el frío se comprime, excepto el agua. * Posee fluidez a través de pequeños orificios. * Puede presentar difusión. * No tiene forma fija pero si volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
Estado gaseoso [editar] Artículo principal: Gas
Incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Las moléculas del gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos.
El estado gaseoso presenta las siguientes características:
* Cohesión casi nula. * Sin forma definida. * Su volumen sólo existe en recipientes que lo contengan. * Pueden comprimirse fácilmente. * Ejercen presión sobre las paredes del recipiente contenedor. * Las moléculas que lo componen se mueven con libertad. * Ejercen movimiento ultra dinámico.
Estado plasma [editar] Artículo principal: Plasma
El plasma es un gas ionizado, es decir, los átomos que lo componen se han separado de algunos de sus electrones o de todos ellos. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por electrones y cationes (iones con carga positiva), separados entre sí y libres, por eso es un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol. En la baja Atmósfera terrestre, cualquier átomo que pierde un electrón (cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida).Pero a altas temperaturas es muy diferente. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se mueven sus moléculas y átomos, y a muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos, moviéndose muy rápido, son suficientemente violentas para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están permanentemente «ionizados» por estas colisiones y el gas se comporta como un plasma. A diferencia de los gases fríos (por ejemplo, el aire a temperatura ambiente), los plasmas conducen la electricidad y son fuertemente influidos por los campos magnéticos. La lámpara fluorescente, contiene plasma (su componente principal es vapor de mercurio) que calienta y agita la electricidad, mediante la línea de fuerza a la que está conectada la lámpara. La línea, positivo eléctricamente un extremo y negativo, causa que los iones positivos se aceleren hacia el extremo negativo, y que los electrones negativos vayan hacia el extremo positivo. Las partículas aceleradas ganan energía, colisionan con los átomos, expulsan electrones adicionales y mantienen el plasma, aunque se recombinen partículas. Las colisiones también hacen que los átomos emitan luz y esta forma de luz es más eficiente que las lámparas tradicionales. Los letreros de neón y las luces urbanas funcionan por un principio similar y también se usaron en electrónicas.
miércoles, 21 de abril de 2010
INTRODUCCIONEstos apuntes se pretende proporcionar a los estudiantes conocimientos suficientes de química moderna para sus estudios. Se quiere mostrar que la química es fundamental para comprender muchos aspectos de lo que sucede en nuestro mundo y también que es una ciencia vital en constante desarrollo. Se trata de mantener los apuntes actualizados en cuanto a conceptos y aplicaciones nuevos.En los primeros capitulos se introducen conceptos básicos, como nomenclatura y estequiometría que proporcionan los antecedentes necesarios para muchos de los experimentos de laboratorio que suelen efectuarse en química general.Los capitulos siguientes del (6 al 8) se ocupan de la estructura electrónica y los enlaces.La secuencia de capítulos corresponde a la organización de acuerdo a la carta descriptiva y el programa de estudios.
Historia de la química De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegación, búsqueda
La historia de la química está ligada al desarrollo del hombre y el estudio de la naturaleza, ya que abarca desde todas las transformaciones de materias y las teorías correspondientes. A menudo la historia de la química se relaciona íntimamente con la historia de los químicos y -según la nacionalidad o tendencia política del autor- resalta en mayor o menor medida los logros hechos en un determinado campo o por una determinada nación.
La ciencia química surge antes del siglo XVII a partir de los estudios de alquimia populares entre muchos de los científicos de la época. Se considera que los principios básicos de la química se recogen por primera vez en la obra del científico británico Robert Boyle: The Sceptical Chymist (1661). La química como tal comienza sus andares un siglo más tarde con los trabajos de Antoine Lavoisier que en conjunto con Carl Wilhelm Scheele descubrieron el oxígeno, Lavoisier a su vez propuso la ley de conservación de masa y la refutación de la teoría del flogisto como teoría de la combustión. Contenido [ocultar]
* 1 Primeros avances de la química * 2 La metalurgia * 3 La cerámica * 4 La química como ciencia * 5 El vitalismo y el comienzo de la química orgánica * 6 La tabla periódica y el descubrimiento de los elementos químicos * 7 Desarrollo de la teoría atómica
Primeros avances de la química [editar]
El principio del dominio de la química es el dominio del fuego. Hay indicios de que hace más de 500.000 años, en tiempos del homo erectus, algunas tribus consiguieron este logro que aún hoy es una de las tecnologías más importantes. No sólo daba calor en las noches de frío, también ayudaba a protegerse contra los animales salvajes y permitía la preparación de comida cocida. Esta contenía menos microorganismos patógenos y era más fácilmente digerirla. Así bajaba la mortalidad y se mejoraban las condiciones generales de vida. Nuevamente, resultó imprescindible para el desarrollo de la metalurgia, la madera, el carbón y la mayoría de los procesos químicos. Es así como la química es considerada una ciencia importante para la explicación de fenómenos de la vida cotidiana..
Se denomina química (del egipcio kēme (kem), que significa "tierra") a la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía. Históricamente la química moderna es la evolución de la alquimia tras la Revolución Química (1733).
Las disciplinas de la química han sido agrupadas por la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Entre éstas se tienen la química inorgánica, que estudia la materia inorgánica; la química orgánica, que trata con la materia orgánica; la bioquímica, el estudio de substancias en organismos biológicos; la físico-química, comprende los aspectos energéticos de sistemas químicos a escalas macroscópicas, moleculares y atómicas; la química analítica, que analiza muestras de materia tratando de entender su composición y estructura. Otras ramas de la química han emergido en tiempos recientes, por ejemplo, la neuroquímica que estudia los aspectos químicos del cerebro.
