Iones

Un ion es un https://energia-nuclear.net/que-es-la-energia-nuclear/atomoátomo o un grupo de átomos con carga eléctrica. Esta partícula cargada puede ser positiva o negativa. Un catión es un ion con carga positiva y un anión es uno con carga negativa átomo o moléculas.

 Los iones se forman cuando un átomo neutro (eléctricamente neutro) pierde o gana electrones. Los aniones tienen más electrones que protones y los cationes tienen un número de protones más alto. Dependiendo del sentido de la carga pueden ser aniones o cationes. Los cationes y aniones se representan con el símbolo del átomo correspondiente y el carácter "+" (cationes) o "-" (aniones).

También se indica si el número de electrones ganados o perdidos es mayor que uno.

Hay dos tipos de iones:

• Los iones monoatómicos consisten en un solo átomo.

• Los iones poliatómicos son iones que constan de dos o más átomos.

Hay dos tipos de iones: los aniones y los cationes:

• Se denomina anión al ion que tiene carga eléctrica negativa. Los ánodos los atraen.

• Se denomina catión al ion que tiene carga eléctrica positiva. Se sienten atraídos por los cátodos.

 

 

Modelos moleculares

Los modelos moleculares tienen la finalidad de estimular la imaginación y ayudar en el proceso de visualización. Es decir, lo que hacen es presentar una forma sólida de un objeto abstracto que de otra forma se tendría que formular en la mente o en un texto escrito. Los libros de texto de química contienen lenguaje gráfico para describir las moléculas y las reacciones, sin embargo, lo que hacen los modelos moleculares es mejorar la comprensión a través de una asociación visual y, a la vez, tangible.

 

Fórmula empírica

En química la fórmula empírica es una expresión que representa los átomos que forman un compuesto químico sin atender a su estructura. Es por tanto la representación más sencilla de un compuesto. Por ello, a veces, se le llama fórmula mínima y se representa con "fm".

Una fórmula es una pequeña lista de los elementos químicos que forman una sustancia con alguna indicación del número de moles de cada elemento presente y, a veces, la relación que tiene con otros elementos de la misma sustancia. Comúnmente, las fórmulas empíricas son determinadas a partir de datos experimentales, de ahí su nombre, fórmula empírica.

 Fórmulas moleculares

Es un tipo de fórmula química que expresa el número real de átomos que forman una molécula. Una fórmula molecular se compone de símbolos y subíndices numéricos; los símbolos corresponden a los elementos que forman el compuesto químico representado y los subíndices son la cantidad de átomos presentes de cada elemento en el compuesto. Así, por ejemplo, una molécula de ácido sulfúrico, descrita por la fórmula molecular H2SO4 posee dos átomos de hidrógeno, un átomo de azufre y cuatro átomos de oxígeno. El término se usa para diferenciar otras formas de representación de estructuras químicas, como la desarrollada o la fórmula esqueletal. La fórmula molecular se utiliza para la representación de los compuestos inorgánicos y en las ecuaciones químicas. También es útil en el cálculo de los pesos moleculares.

La tabla periódica

Grupo 1

(antes IA) o metales alcalinos. Compuesto por los elementos litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Ce) y francio (Fr), todos comunes en las cenizas vegetales y de carácter básico cuando forman parte de óxidos. Poseen baja densidad, color propio y suelen ser blandos. En este grupo suele además incluirse el hidrógeno (H), aunque también es común que esté presente una posición autónoma entre los elementos químicos. Los metales alcalinos son extremadamente reactivos y es necesario almacenarlos en aceite para evitar que reaccionen con la humedad del aire. Además, nunca se encuentran como elementos libres, es decir, siempre están formando parte de algún compuesto químico.

 Grupo 2

(antes IIA) o metales alcalinotérreos. Compuesto por los elementos berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba) y radio (Ra). El nombre “alcalinotérreo” proviene del nombre que sus óxidos recibían antiguamente (tierras). Son metales blandos (aunque más duros que los del grupo 1), de baja densidad, buenos conductores y con electronegatividad menor o igual a 1,57 según la escala de Pauling (escala establecida para organizar los valores de electronegatividad de los átomos, donde el flúor (F) es el más electronegativo y el francio (Fr) es el menos electronegativo). Son elementos menos reactivos que los del grupo 1, pero aún así, siguen siendo muy reactivos. El último de la lista (el Ra) es radiactivo y con una vida media (tiempo que tarda en desintegrarse un átomo radiactivo) muy corta, así que a menudo no se lo incluye en las listas.

Grupo 3 

(antes IIIA) ­o familia del escandio. Compuesto por los elementos escandio (Sc), itrio (Y), lantano (La) y actinio (Ac), o por lutecio (Lu) y laurencio (Lr) (existe debate entre los especialistas sobre cuáles de estos elementos debe incluirse en este grupo). Son elementos sólidos y brillantes, muy reactivos y con gran tendencia a la oxidación, buenos para conducir la electricidad.

 

Grupo 4 

(antes IVA) o familia del titanio. Compuesto por los elementos titanio (Ti), circonio (Zr), hafnio (Hf) y rutherfordio (Rf), que son metales muy reactivos y que, al exponerse al aire, adquieren un color rojo y pueden inflamarse espontáneamente (o sea, son pirofóricos). El último (Rf) de la familia es un elemento sintético y radiactivo.

 

Grupo 5 

(antes VA) o familia del vanadio. Compuesto por los elementos vanadio (V), niobio (Nb), tantalio (Ta) y dubnio (Db), metales que poseen en sus capas atómicas más externas 5 electrones. El vanadio es bastante reactivo ya que tiene valencia variable pero los demás lo son en muy poca medida, y el último (el Db) es un elemento sintético que no existe en la naturaleza.

 

Grupo 6 

(antes VIA) o familia del cromo. Compuesto por los elementos cromo (Cr), molibdeno (Mo), wolframio (W) y seaborgio (Sg), todos metales de transición, y el Cr, el Mo y el W son refractarios. No presentan características electrónicas uniformes, a pesar de su comportamiento químico semejante.

 

Grupo 7 

(antes VIIA) o familia del manganeso. Compuesto por los elementos manganeso (Mn), tecnecio (Tc), renio (Re) y bohrio (Bh), de los cuales el primero (el Mn) es muy común y los demás sumamente raros, especialmente el tecnecio (que no posee isótopos estables) y el renio (que existe apenas en trazas en la naturaleza).

 

Grupo 8 

(antes VIIIA) o familia del hierro. Compuesto por los elementos hierro (Fe), rutenio (Ru), osmio (Os) y hassio (Hs), metales de transición que poseen ocho electrones en sus capas exteriores. El último de la lista (el Hs) es un elemento sintético que existe solo en el laboratorio.

 

Grupo 9 

(antes VIIIA) o familia del cobalto. Compuesto por los elementos cobalto (Co), rodio (Rh), iridio (Ir) y meitnerio (Mr), son metales de transición sólidos a temperatura ambiente, de los cuales el último (el Mr) es sintético y existe sólo en laboratorios.

 

Grupo 10 

(antes VIIIA) o familia del níquel. Compuesto por los elementos níquel (Ni), paladio (Pd), platino (Pt) y darmstadtio (Ds), son metales de transición sólidos a temperatura ambiente, que abundan en la naturaleza en su forma elemental, excepto el níquel, que posee una enorme reactividad, por lo que existe formando compuestos químicos, y además abunda en los meteoritos. Poseen propiedades catalíticas que los hacen muy importantes en la industria química y en la ingeniería aeroespacial.

 

Grupo 11 

(antes IB) o familia del cobre. Compuesto por los elementos cobre (Cu), plata (Ag), oro (Au) y roentgenio (Rg), denominados “metales de acuñar” por su uso como insumo para monedas y joyería. El oro y la plata son metales preciosos, el cobre en cambio es muy útil industrialmente. La única excepción la constituye el roentgenio, que es sintético y no existe en la naturaleza. Son buenos conductores eléctricos, y la plata posee niveles altísimos de conducción calórica y reflectancia de la luz. Son metales muy blandos y dúctiles, ampliamente utilizados por la humanidad.

 

Grupo 12 

(antes IIB) o familia del zinc. Compuesto por los elementos zinc (Zn), cadmio (Cd) y mercurio (Hg), aunque distintas experimentaciones con el elemento sintético copernicio (Cn) podrían incluirlo en el grupo. Los tres primeros (Zn, Cd, Hg) están abundantemente presentes en la naturaleza, y los dos primeros (Zn, Cd) son metales sólidos, y el mercurio es el único metal líquido a temperatura ambiente. El zinc es un elemento importante para el metabolismo de los seres vivos, mientras que los demás son altamente tóxicos.

 

Grupo 13 

(antes IIIB) o familia del boro. Compuesto por los elementos boro (B), aluminio (Al), galio (Ga), indio (In), talio (Tl) y nihonio (Nh), también son llamados “térreos”, dado que son muy abundantes en la corteza terrestre, a excepción del último de la lista, sintético e inexistente en la naturaleza. La popularidad industrial del aluminio ha hecho que al grupo se lo conozca también como el “grupo del aluminio”. Estos elementos presentan tres electrones en su capa externa, son metales de punto de fusión muy bajos, excepto el boro que tiene un punto de fusión muy alto y es un metaloide.

Grupo 14 

(antes IVB) o carbonoideos. Compuesto por los elementos carbono (C), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sn), plomo (Pb) y flerovio (Fl), son en su mayoría elementos muy conocidos y abundantes, sobre todo el carbono, central para la química de los seres vivos. Este elemento es no metálico, pero a medida que se desciende en el grupo los elementos se tornan cada vez más metálicos, hasta llegar al plomo. Son además elementos muy empleados en la industria y muy abundantes en la corteza terrestre (el silicio constituye 28% de la misma) excepto el flerovio, sintético y radiactivo de vida media muy corta.

 

Grupo 15 

(antes VB) o nitrogenoideos. Compuesto por los elementos nitrógeno (N), fósforo (P), arsénico (As), antimonio (Sb), bismuto (Bi) y el elemento sintético Moscovio (Mc), se conocen también como pnicógenos, son muy abundantes y muy reactivos estando a altas temperaturas. Tienen cinco electrones en su capa exterior, y como en el grupo anterior, adquieren propiedades metálicas conforme avanzamos en el grupo.

 

Grupo 16 

(antes VIB) o calcógenos o anfígenos. Compuesto por los elementos oxígeno (O), azufre (S), selenio (Se), telurio (Te), polonio (Po) y livermorio (Lv), son a excepción del último (Lv, sintético) elementos muy comunes y empleados industrialmente, los primeros dos (O, S) involucrados además en los procesos típicos de la bioquímica. Poseen seis electrones en su capa atómica exterior y algunos de ellos tienden a formar compuestos ácidos o básicos, de allí su nombre de anfígenos (del griego amphi-, “a ambos lados”, y genos, “producir”). Entre el grupo destaca el oxígeno, de tamaño muy pequeño y enorme reactividad.

 

Grupo 17 

(antes VIIB) o halógenos. Compuesto por los elementos flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), yodo (I), astato (At) y teneso (Ts), suelen hallarse en estado natural como moléculas diatómicas que tienden a formar iones mononegativos llamados haluros. El último de la lista (el Ts), sin embargo, es sintético y no existe en la naturaleza. Se trata de elementos abundantes en la bioquímica, con enorme poder de oxidación (sobre todo el flúor). Su nombre proviene de los vocablos griegos halós (“sal”) y genos (“producir”), o sea, “productores de sales”.

 

Grupo 18 

(antes VIIIB) o gases nobles. Compuesto por los elementos helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe), radón (Rn) y oganesón (Og), su nombre proviene del hecho de que en la naturaleza suelen estar en forma gaseosa y poseen una muy baja reactividad, lo cual hace de ellos excelentes aislantes para distintas industrias. Poseen puntos de fusión y de ebullición muy próximos, de modo que pueden ser líquidos solo en un pequeño rango de temperaturas, y a excepción del radón (muy radiactivo) y el oganesón (sintético), están en abundancia en el aire terrestre y en el universo (especialmente el helio, producido en el corazón de las estrellas por fusión del hidrógeno).

 Número atómico y número de masa

El átomo en conjunto es neutro ya que cada protón en el núcleo está en equilibrio con un electrón en los orbitales. Todos los átomos de un elemento determinado tienen el mismo número de protones en el núcleo y de electrones en los orbitales.

Un elemento se define como una sustancia compuesta por átomos que poseen la misma carga nuclear. La carga nuclear es distinta para cada uno de los elementos, ello da lugar a lo que se ha denominado como número atómico.

A la suma de neutrones más protones del núcleo se le nombra número de masa y se representa con la letra A; este valor es siempre un número entero, por ejemplo, en el flúor hay 9 p+ y 10 n0, por lo tanto, el número de masa A será 9 + 10 = 19: A = 19, el número de masa del flúor es 19. Si el número de masa A es igual al número de protones más neutrones y el número atómico Z es igual al número de protones, entonces la diferencia de A – Z debe ser igual al número de neutrones que tiene el núcleo.

El uranio tiene número de masa (A) = 238 y su número atómico (Z) es 92, por lo que el número de neutrones en su núcleo será A – Z = n0, es decir, n0 = 238 – 92 = 146, por lo que en el núcleo hay 146 neutrones.

Isótopos

Los isótopos son átomos que tienen el mismo número de protones (igual número atómico) pero distinto número de neutrones, por lo tanto, diferente número de masa, además ocupan el mismo lugar en la tabla periódica de los elementos.

Los átomos del mismo elemento pueden tener diferente número de neutrones; las diferentes versiones posibles de cada elemento son llamadas isótopos. Por ejemplo, el isótopo más común del hidrógeno no tiene ningún neutrón; también hay un isótopo del hidrógeno llamado deuterio, con un neutrón, y otro nombrado tritio, con dos neutrones.

La mayoría de los elementos no existen como un isótopo sencillo, sino que son una mezcla de isótopos; por esta razón las masas atómicas son realmente las masas atómicas promedio. Los isótopos ocupan el mismo lugar en la clasificación periódica y pertenecen, por tanto, al mismo elemento.

Radiactividad

La radiactividad o radioactividad es un fenómeno físico natural, por el cual algunas sustancias o elementos químicos llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc. Debido a esa capacidad se las suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas en forma de rayos X o rayos gamma, o bien partículas, como pueden ser núcleos de Helio, electrones o positrones, protones u otras.

Las radiaciones alfa y beta dan origen a verdaderos cambios nucleares. La radiación gamma es una dexecitación de un núcleo perturbado, que vuelve a su estado estable.

Como en cualquier proceso físico o químico en las desintegraciones radiactivas se cumplen las leyes de conservación.

Ley de proporciones definidos

Esta práctica de laboratorio consistió en la comprobación de la Ley de las Propiedades Definidas haciendo reaccionar el zinc con ácido clorhídrico y se valoró la importancia de la aplicación de esta ley en la formación de ciertos compuestos químicos tomando en cuenta sus proporciones. Se utilizaron distintos materiales de cristalería, tales como: probetas, vidrio reloj y tubos de ensayo, en los que se midieron las sustancias. También se emplearon materiales de laboratorio como: pinzas y gradillas para tubos de ensayo, espátulas, mechero de Bunsen, mangueras, rejillas, cápsulas de porcelana y balanza. Los resultados que se obtuvieron fueron que al formar ciertos compuestos químicos se puede comprobar y valorar la importancia de la Ley de las Propiedades Definidas que dice que un compuesto puro consiste siempre de los mismos elementos combinados en la misma proporción por peso. Según los resultados obtenidos, se llegó a la conclusión de que la Ley de las Propiedades Definidas es de primordial conocimiento para la formación de compuestos químicos.

 

Ley de las proporciones múltiples

¿Qué son las leyes Ponderables?

Estas leyes reciben el nombre de ponderables por referirse al peso de las sustancias que reaccionan y son un conjunto de leyes que tienen como objetivo el estudio del peso relativo de las sustancias, en una reacción química, entre dos o más elementos químicos Por lo tanto se puede decir que se divide en cuatro (4) importantes leyes que son: 

1.  Ley de la conservación de la masa. 

2. Ley de las proporciones definidas. 

3. Ley de las proporciones múltiples. 

4. Ley de los volúmenes de combinación.

¿Qué significa la ley de Dalton ó la Ley de las proporciones múltiples?

Formulada en 1808 por el físico, químico y matemático británico John Dalton Es una de las leyes estequiométricas más básicas, según la cual “cuando dos o más elementos se combinan para dar más de un compuesto, la masa de uno de ellos, se une a una masa fija del otro, tienen como relación números enteros y sencillos”.

¿De qué me sirve o mejor donde puedo aplicar esta ley?

Proust y muchos químicos de su época encontraron compuestos formados por los mismos elementos, que tienen distinta composición. Por ejemplo, encontraron dos (2) óxidos de cobre: Esto hacía pensar que la Ley de Proust había fallado, sin embargo, no era así, pues se trata de dos compuestos diferentes, Dos óxidos de cobre de aspecto y propiedades diferentes y hay que recordar que esa ley si se cumple pero para un mismo compuesto dado ÓXIDO % DE COBRE % DE OXÍGENO I 88.83 % 11.17 % II 79.90 % 20.10 % Las relaciones entre las masas son: Óxido de cobre I (Cu₂O): Cobre / Oxígeno = 88.83 / 11.17 = 7.953 Óxido de Cobre II (CuO) : Cobre / Oxígeno = 79.90 / 20.10 = 3.975

¿Para qué tipo de compuestos aplica esta ley?

Esta ley aplica para compuestos diferentes que tienen los mismos elementos en su fórmula química, por ejemplo: CuO (II) y Cu₂O (I)

Una ecuación química balanceada, contiene la información necesaria para predecir cuál será la cantidad de reactivo que se necesita para preparar una cierta cantidad de producto, o bien, cuánto producto se obtiene a partir de cierta cantidad de reactivo. Estos cálculos se pueden realizar con las reacciones químicas y Se basan en las leyes ponderables.

Teoría atómica

En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y Demócrito. Según la teoría de Dalton:

1) Los elementos están formados por partículas discretas, diminutas e indivisibles, llamadas átomos, que no se alteran en los cambios químicos.

2) Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en el resto de las propiedades físicas o químicas. Por el contrario, los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.

3) Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante. Por ejemplo, el agua está formada por 2 átomos del elemento hidrógeno y 1 átomo del elemento oxígeno.

Símbolos usados por Dalton para representar a los elementos.

Hoy sabemos que ninguno de estos tres puntos es completamente cierto; sin embargo, Dalton contribuyó enormemente a entender cómo estaba formada la materia.

Estructura del Átomo

¿Qué es un protón?

Los protones son las partículas de carga positiva que se encuentran en el núcleo de un átomo. Cada átomo de un elemento tiene una cantidad fija de protones, lo cual determina su número atómico o Z. Así, el hidrógeno tiene un protón y Z es igual a 1

La masa del protón es 1,673 x 10-27 kg, que representa 1 unidad de masa atómica o amu (por sus siglas en inglés atomic mass unit).

En 1911, Ernest Rutherford descubrió que el núcleo de un átomo era diminuto y cargado positivamente, y de allí surgió el concepto del protón

El protón está compuesto por unas partículas elementales llamadas cuarks o quarks: 2 cuarks u (por up=arriba) y 1 cuark d (por Down=abajo).

¿Qué es un neutrón?

Los neutrones son las partículas que se encuentran en el núcleo de un átomo junto con los protones. Se denotan por la letra n y tienen carga neutra. El único elemento que no posee neutrones es el hidrógeno.

La masa de los neutrones es muy similar al de los protones, por lo que la suma de las masas de los protones y los neutrones determina la masa atómica de un elemento.

¿Qué es un electrón?

Los electrones son las partículas del átomo que se encuentran en la nube que rodea al núcleo. Mientras protones y neutrones se concentran en el núcleo, los electrones se distribuyen en capas en el exterior

Los electrones de la capa más externa de un átomo pueden saltar de un átomo a otro. Esto le otorga al átomo una carga eléctrica diferente; por ejemplo, si un átomo gana un electrón, su carga será negativa, en cuanto si pierde un electrón, la carga será positiva.