La identidad de un átomo y sus propiedades vienen dadas por el número de partículas que contiene. Lo que distingue a unos elementos químicos de otros es el número de protones que tienen sus átomos en el núcleo. Este número se llama Número atómico y se representa con la letra Z. Se coloca como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento correspondiente. Por ejemplo, todos los átomos del elemento Hidrógeno tienen 1 protón y su Z = 1, los de helio tienen 2 protones y Z =2, los de litio, 3 protones y Z = 3,…
Si el átomo es neutro, el número de electrones coincide con el de protones y nos lo da Z.
El Número másico nos indica el número total de partículas que hay en el núcleo, es decir, la suma de protones y neutrones. Se representa con la letra A y se sitúa como superíndice a la izquierda del símbolo del elemento. Representa la masa del átomo medida en uma, ya que la de los electrones es tan pequeña que puede despreciarse.
En el ejemplo, tendríamos un átomo del elemento neón, con 10 protones en su núcleo y 10 electrones en su corteza (es neutro). Tendría también: 22-10 = 12 neutrones.
Una disolución es una mezcla homogénea formada por dos o más sustancias puras que no reaccionan químicamente entre sí y se encuentran mezcladas en proporciones diferentes y en diferentes concentraciones. Una de dichas sustancias es el disolvente y la otra (o las otras) es el soluto.
Cuando una disolución ocurre, el soluto (minoritario) pasa a formar parte del solvente (mayoritario) en la disolución, modificando así las propiedades físicas de cada elemento puro por separado, como el punto de ebullición o congelación, pero sin alterar las propiedades químicas de cada uno.
El resultado obtenido, de hecho, depende en gran medida de la concentración de soluto y especialmente de su coeficiente de solubilidad en el solvente (algunas sustancias se disuelven mejor en otras).
Las disoluciones se clasifican según el estado de agregación de sus componentes, en:
Cuando el soluto es sólido. Disoluciones sólido en sólido, sólido en líquido y sólido en gas.
Cuando el soluto es líquido. Disoluciones líquido en líquido, líquido en sólido y líquido en gas.
Cuando el soluto es gaseoso. Disoluciones gas en gas, gas en líquido y gas en sólido.
Para todos los efectos prácticos, los términos disolución y solución son sinónimos. Ambos se refieren a mezclas homogéneas, aunque el término disolución en muchas ocasiones tiende a usarse más para las mezclas en que el disolvente es un líquido, pudiendo el soluto ser líquido, sólido o gaseoso.
Componentes de una disolución
El agua caliente es el solvente necesario para preparar el café.
Las disoluciones tienen dos componentes diferentes:
Disolvente. El disolvente es la sustancia receptora del soluto, generalmente más predominante. También se le conoce como solvente, dispersante o medio de dispersión.
Soluto(s). En este caso hablamos de la sustancia que es recibida por el disolvente, pudiendo para una misma disolución corresponder más de un soluto al mismo tiempo.
Propiedades de una disolución
Los componentes de una disolución no pueden ser reconocidos a simple vista. Tampoco pueden ser separados por centrifugación, ni filtración, sino por métodos fraccionarios de separación de fases, como son la evaporación, la destilación o la cristalización.
Esto se debe a que se trata de una mezcla homogénea, en la que no se dan reacciones químicas, pero sí se obtiene un resultado distinto en apariencia y propiedades físicas a sus sustancias antecesoras.
Su comportamiento físico es distinto al de sus componentes por separado, pero, por el contrario, dejan sin alterar las propiedades químicas de cada uno.
Tal y como otras mezclas, podemos también obtener diversos tipos de disoluciones (y con ellas, distintos comportamientos) a través de la concentración final del soluto en el solvente, pudiendo así hablar de:
Disoluciones diluidas. Poco soluto en la misma cantidad de disolvente.
Disoluciones concentradas. Abundante soluto en la misma cantidad de disolvente.
Disoluciones saturadas. Que logran el equilibrio entre soluto y disolvente, sin que se pueda añadir más, al menos a condiciones dadas de temperatura y presión.
Disoluciones sobresaturadas. Llevadas más allá del borde de la saturación, manipulando la presión y la temperatura. En este caso se trata de sistemas inestables.
TAREA.
1. ESCRIBA DOS EJEMPLOS DE DISOLUCIONES DILUIDAS, CONCENTRADAS, SATURADAS Y SOBRESATURADAS EN SU CUADERNO.
Los electrones de valencia son los electrones que se encuentran en los mayores niveles de energía del átomo,1 siendo estos los responsables de la interacción entre átomos de distintas especies o entre los átomos de una misma. Los electrones en los niveles de energía externos son aquellos que serán utilizados en la formación de compuestos y a los cuales se les denomina como electrones de valencia.
Estos electrones, conocidos como "electrones de valencia", son los que presentan la facilidad de formar enlaces.2 Estos enlaces pueden darse de diferente manera, ya sea por intercambio de estos electrones, por compartición de pares entre los átomos en cuestión o por el tipo de interacción que se presenta en el enlace metálico, que consiste en un "traslape" de bandas. Según sea el número de estos electrones, será el número de enlaces que puede formar cada átomo con otro u otros.
Sólo los electrones externos de un átomo pueden ser atraídos por otro átomo cercano. Por lo general, los electrones del interior son afectados en menor medida y tampoco los electrones en las subcapas d llenas y en las f, porque están en el interior del átomo y no en la superficie.
La valencia de un elemento es el número de electrones que necesita o que le sobra para tener completo su último nivel. La valencia de los gases nobles, por tanto, será cero, ya que tienen completo el último nivel. En el caso del sodio, la valencia es 1, ya que tiene un solo electrón de valencia, si pierde un electrón se queda con el último nivel completo
El número de electrones de valencia
El número de electrones de valencia de un elemento se puede determinar por el grupo de la tabla periódica de elementos (columna vertical) en la que esté asignada el elemento. Por ejemplo, el Litio se ubica en el grupo 1A, entonces tiene 1 electrón de valencia.
Excepto los grupos 3-12 (los metales de transición), el dígito de las unidades del número de grupo identifica cuántos electrones de valencia se pueden asociar con un átomo neutro de un elemento listado en dicha columna.
* El método general de contar electrones de valencia no es útil en los metales de transición. En su lugar se utiliza el método de número de electrones.
** Excepto para el helio, el cual sólo tiene 2 electrones de valencia.
TAREA.
1. EN SU CUADERNO ESCRIBA DIEZ ELEMENTOS CON EL NUMERO DE ELECTRONES EN SU ULTIMO NIVEL
Las propiedades de los elementos dependen, sobre todo, de cómo se distribuyen sus electrones en la corteza. El siguiente modelo interactivo te permite conocer la estructura electrónica de los elementos de la tabla periódica:
Aunque los conocimientos actuales sobre la estructura electrónica de los átomos son bastante complejos, las ideas básicas son las siguientes: 1. Existen 7 niveles de energía o capas donde pueden situarse los electrones, numerados del 1, el más interno, al 7, el más externo. 2. A su vez, cada nivel tiene sus electrones repartidos en distintos subniveles, que pueden ser de cuatro tipos: s, p, d, f. 3. En cada subnivel hay un número determinado de orbitales que pueden contener, como máximo, 2 electrones cada uno. Así, hay 1 orbital tipo s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 del tipo f. De esta forma el número máximo de electrones que admite cada subnivel es: 2 en el s; 6 en el p (2 electrones x 3 orbitales); 10 en el d (2 x 5); 14 en el f (2 x 7). La distribución de orbitales y número de electrones posibles en los 4 primeros niveles se resume en la siguiente tabla:
Niveles de energía
1
2
3
4
Subniveles
s
s p
s p d
s p d f
Número de orbitales de cada tipo
1
1 3
1 3 5
1 3 5 7
Denominación de los orbitales
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
Número máximo de electrones en los orbitales
2
2 - 6
2 - 6 - 10
2- 6- 10- 14
Número máximo de electrones por nivel
2
8
18
32
La configuración electrónica en la corteza de un átomo es la distribución de sus electrones en los distintos niveles y orbitales. Los electrones se van situando en los diferentes niveles y subniveles por orden de energía creciente hasta completarlos. Es importante saber cuantos electrones existen en el nivel más externo de un átomo pues son los que intervienen en los enlaces con otros átomos para formar compuestos.
Actividades:
(Utiliza el modelo interactivo de configuraciones electrónicas de arriba y responde.)
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados exclusivamente por un armazón de átomos de hidrógeno y de carbono, y que son base de toda laquímica orgánica. La estructura de dichos armazones atómicos puede ser lineal o ramificada, abierta o cerrada, y de su ordenamiento y cantidad de componentes dependerá que se trate de una u otra sustancia.
Los hidrocarburos son sustancias inflamables y de amplia capacidad de transformación industrial, por lo que constituyen la base de la extracción minera mundial, permitiendo el desarrollo de materiales complejos, energías calóricas y eléctricas, e iluminación, entre otras aplicaciones posibles. También son una fuente de intoxicación considerable, ya que a menudo emanan vapores dañinos para la salud.
Los hidrocarburos se clasifican de acuerdo a dos criterios posibles:
Según su estructura, tenemos:
Acíclicos o de cadenas abiertas. A su vez divididos en lineales o ramificados.
Cíclicos o de cadenas cerradas. A su vez divididos en monocíclicos y policíclicos.
Según el tipo de enlace entre sus átomos, tenemos:
Aromáticos. Poseen un anillo aromático, es decir, de estructura cíclica según la regla de Hückel. Son derivados del Benceno.
Alifáticos. Carecen de anillo aromático (no derivan del benceno) y a su vez se dividen en: saturados (enlaces atómicos simples) e insaturados (al menos un enlace doble).
Ejemplos de hidrocarburos
Metano (CH4). Un gas de olor repulsivo, muy inflamable, presente en la atmósfera de los grandes planetas gaseosos y en producto en el nuestro de la descomposición de la materia orgánica o producto de actividades mineras.
Etano (C2H6). Gas muy inflamable de los que constituyen el gas natural y capaz de producir congelación en contacto con tejidos orgánicos.
Butano (C4H10). Gas incoloro y estable, muy utilizado como combustible a alta presión (líquido) en el contexto doméstico.
Propano (C3H8). También gaseoso, incoloro e inodoro, dotado de alta explosividad y propiedades narcotizantes cuando en altas concentraciones.
Pentano (C5H12). A pesar de ser de los primeros cuatro hidrocarburos alcanos, el pentano se encuentre en estado líquido normalmente. Se emplea como disolvente y como medio energético, dada su alta seguridad y bajo coste.
Benceno (C6H6). Un líquido incoloro de aroma dulce, muy inflamable y además altamente cancerígeno, se encuentra entre los productos industriales de mayor producción actualmente. Se emplea en la fabricación de gomas, detergentes, pesticidas, medicamentos, plásticos, resinas y en la refinación del petróleo.
Hexano (C6H14). Uno de los pocos alcanos tóxicos, es empleado como disolvente de algunas pinturas y adhesivos, así como en la obtención del aceite de orujo. Su utilización, sin embargo, está restringida, dado que es un neurotóxico adictivo.
Heptano (C7H16). Líquido a presión y temperatura ambientales, es muy inflamable y explosivo. Se emplea en la industria de los combustibles como el punto cero del octanaje, y como base de trabajo en la farmacéutica.
Octano (C8H18). Constituye el punto 100 en la escala del octanaje de la gasolina, opuesto al heptano, y posee una larga lista de isómeros de utilización industrial.
1-Hexeno (C6H12). Clasificado en la industria como una parafina superior y alfa-olefina, es un líquido incoloro indispensable en la obtención del polietileno y ciertos aldehídos.
Etileno (C2H4). El compuesto orgánico más empleado del mundo entero, es a la vez una hormona natural de las plantas y un compuesto industrial necesario para la fabricación del plástico. Se obtiene usualmente a partir del deshidrogenado del etano.
Acetileno (C2H2). Gas incoloro, más ligero que el aire y altamente inflamable, produce una llama capaz de alcanzar los 3000 °C, una de las más altas temperaturas manejables por el hombre. Se emplea como fuente de iluminación y de calor en diversas industrias y aplicaciones.
Tricloroetileno (C2HCl3). Líquido incoloro, ininflamable, de olor y sabor dulces, es altamente cancerígeno y tóxico, capaz de interrumpir los ciclos cardíaco, respiratorio y hepático. Es un poderoso solvente de uso industrial que no existe en la naturaleza.
Trinitrotolueno (C7H5N3O6). Conocido como TNT, es un compuesto altamente explosivo, cristalino y de color amarillo pálido. No reacciona con metales ni absorbe agua, por lo que tiene una vida larga y es largamente empleado como parte de bombas y explosivos bélicos e industriales.
Fenol (C6H6O). Conocido también como ácido fénico o fenílico o fenilhidróxido, es sólido en su forma pura, cristalino y blanco o incoloro. Se emplea en la obtención de resinas, de nylon y como desinfectante o parte de preparaciones médicas variadas.
Alquitrán. Mezcla compleja de compuestos orgánicos cuya fórmula varía de acuerdo a la naturaleza de su obtención y a su temperatura y otras variables, es una sustancia líquida, bituminosa, viscosa y oscura, de olor fuerte y muchas aplicaciones, desde tratamiento de la soriasis hasta pavimentación de carreteras.
También conocida como éter de petróleo, es una mezcla volátil, inflamable y líquida de hidrocarburos saturados, derivados del petróleo, empleada como disolvente y como combustible. No debe confundirse con el benceno ni con los éteres, ni con la gasolina.
Queroseno. Un combustible común, poco limpio y obtenido mediante la destilación del petróleo natural. Está compuesto por una mezcla de hidrocarburos en un líquido transparente y amarillento, insoluble al agua, usado con fines de iluminación y de limpieza de superficies, así como pesticida y lubricante motor.
Gasolina. Obtenida del petróleo mediante la destilación directa o fraccionada, esta mezcla de cientos de hidrocarburos se usa en los motores de combustión interna como el combustible más limpio, rendidor y popular que se conoce, sobre todo después de haberla logrado despojar del plomo a principios de 2000.
Petróleo. El más importante hidrocarburo conocido en términos industriales, a partir del cual es posible sintetizar muchos otros y diversos otros tipos de sustancias, se produce bajo tierra a partir de materia orgánica acumulada en trampas geológicas y sometida a altísimas presiones. Es de origen fósil, un líquido negro viscoso y denso, cuyas reservas mundiales son no renovables, pero que constituye el principal insumo para la industria automotor, eléctrica, química y de los materiales.
TAREA
1. ESCRIBA CINCO EJEMPLOS DE HIDROCARBUROS Y CUAL ES SU FUN CIÓN O CARACTERISTICA EN SU CUADERNO
¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en un átomo?
Las tres partes de un átomo son protones-positivos cargada, electrones-negativas cargadas, y neutrones neutros. Siga estos sencillos pasos para encontrar el número de protones, neutrones y electrones de un átomo de cualquier elemento.
Puntos clave: número de protones, neutrones y electrones
Los átomos están hechos de protones, neutrones y electrones.
Los protones tienen una carga eléctrica positiva, mientras que los electrones tienen carga negativa y los neutrones son neutros.
Un átomo neutro tiene el mismo número de protones y electrones (cargas se anulan entre sí).
Un ion tiene un número desigual de protones y electrones. Si la carga es positiva, hay más protones que electrones. Si la carga es negativa, los electrones están en exceso.
Puede encontrar el número de neutrones si se conoce el isótopo del átomo. Sólo hay que restar el número de protones (número atómico) del número de masa para encontrar los neutrones restantes.
Obtener información básica acerca de los elementos
Tendrá que recoger información básica sobre los elementos para encontrar el número de protones, neutrones y electrones. Afortunadamente, todo lo que necesita es una tabla periódica .
Para cualquier átomo, lo que hay que tener en cuenta es:
Cada elemento se define por el número de protones que se encuentran en cada uno de sus átomos. No importa cuántos electrones o neutrones tiene un átomo, el elemento se define por su número de protones. De hecho, en realidad es posible tener un átomo que consiste en solamente un protón (hidrógeno ionizado). La tabla periódica está dispuesto en orden creciente de número atómico , por lo que el número de protones es el número de elemento. Para el hidrógeno, el número de protones es 1. Por zinc, el número de protones es de 30. El elemento de un átomo con 2 protones es siempre helio.
Si se le da el peso atómico de un átomo, es necesario restar el número de neutrones para obtener el número de protones. A veces se puede decir que la identidad elemental de una muestra si todo lo que tiene es el peso atómico. Por ejemplo, si usted tiene una muestra con un peso atómico de 2, puede estar bastante seguro de que el elemento es hidrógeno. ¿Por qué? Es fácil conseguir un átomo de hidrógeno con un protón y un neutrón (deuterio), sin embargo, usted no encontrará un átomo de helio con un peso atómico de 2, ya que esto significaría que el átomo de helio tiene dos protones y neutrones cero!
Si el peso atómico es 4.001, puede estar seguro de que el átomo es el helio, con 2 protones y 2 neutrones. Un peso atómico más cercano a 5 es más problemático. Es litio, con 3 protones y 2 neutrones? ¿Es el berilio con 4 protones y neutrones 1? Si no se te dice el nombre del elemento o su número atómico, es difícil saber la respuesta correcta.
Cálculo del número de protones, electrones y neutrones sabiendo A y Z
Si Z = 47 y A = 108, ¿Cuántos electrones, protones y neutrones tiene este elemento? N= A menos Z
Los Hidrocarburos Saturados son aquel grupo de Hidrocarburos en los que todos los carbonos tienen cuatro enlaces simples. Entran entonces dentro de este grupo los Alcanos (de cadena abierta) y los Cicloalcanos (de cadena cerrada).
Los Hidrocarburos Saturados se pueden clasificar a su vez en lineales (sin radicales) o ramificados (con radicales).
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