El electrón y la energía. (PRIMERO BGU INTENSIVO) REALICE LA DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNOICA HASTE EL ELEMENTO QUINCE

 

El electrón y la energía.

Como ya sabes, un átomo está conformado por un núcleo central, que contiene protones y neutrones, y está rodeado por una nube de electrones.

Si bien todos los electrones tienen exactamente la misma carga y la misma masa, cada uno de ellos tiene una diferente cantidad de energía y eso tiene relación con su cercanía al núcleo. La capa electrónica de menor nivel de energía es la más próxima al núcleo y las capas de mayor nivel energético se encuentran más alejadas de este. Los electrones que se encuentran en una capa electrónica alejada del núcleo que tiene un alto contenido energético están más débilmente unidos a este.

Sabemos que los electrones se ubican en

orbitales atómicos

, y que cada orbital puede tener hasta un máximo de $2$2 electrones. Además, ya sabes cómo los electrones van ocupando los niveles de energía, los subniveles y los orbitales, lo que define su configuración electrónica.

Regresar al video de configuración electrónica

Regla de Möller

En este artículo vamos a presentarte un método más sencillo para averiguar la configuración electrónica de un elemento, llamada regla de Möller (o más comúnmente, regla del serrucho).

Este método implica ordenar los niveles de energía y sus orbitales para luego distribuir los electrones siguiendo la dirección de las diagonales, de la siguiente manera:

Diagrama de Möller

Distribuimos los electrones en los orbitales mediante líneas diagonales. Crédito de la imagen: Hoogli - Own work, CC BY-SA 3.0

Esto quiere decir que el orden de distribución es el siguiente:

$1s^22s^22p^63s^23p^64s^23d^{10} 4p^65s^2$1, s, squared, 2, s, squared, 2, p, start superscript, 6, end superscript, 3, s, squared, 3, p, start superscript, 6, end superscript, 4, s, squared, 3, d, start superscript, 10, end superscript, 4, p, start superscript, 6, end superscript, 5, s, squared y así sucesivamente.

[¿Qué significan los súperindices de los orbitales?]

Veamos un ejemplo:

Sabemos que el Cromo ($Cr$C, r) tiene un número atómico $Z=24$Z, equals, 24. ¿Cuál es su configuración electrónica?

Nos dicen que el $Cr$C, r tiene un número atómico de $24$24. Al ser un átomo neutro, tiene la misma cantidad de protones que de electrones, en este caso, $24$24.

Si distribuimos los electrones según la regla del serrucho, tendremos:

$1s^22s^22p^63s^23p^64s^23d^4$1, s, squared, 2, s, squared, 2, p, start superscript, 6, end superscript, 3, s, squared, 3, p, start superscript, 6, end superscript, 4, s, squared, 3, d, start superscript, 4, end superscript

Intenta ahora una más compleja: ¿Cuál será la configuración electrónica de la plata ($Ag$A, g), cuyo número atómico es $47$47?

Configuración electrónica de los iones

Hasta ahora hemos estado practicando con átomos eléctricamente neutros, es decir, aquellos que poseen la misma cantidad de electrones que de protones.

¿Qué ocurre cuando tenemos iones? ¿Podemos averiguar sus configuraciones electrónicas? Pues la respuesta es ¡sí!

Cuando nos dan un ión, nos dicen la cantidad de carga que posee, sea esta positiva o negativa, por lo que, conociendo su número atómico, podemos deducir la cantidad de electrones que debemos distribuir.

Hagamos juntos un ejemplo:

¿Cuál es la configuración electrónica del anión $N^{3-}$N, start superscript, 3, minus, end superscript , si el átomo de Nitrógeno tiene un número atómico $Z=7$Z, equals, 7?

Veamos los datos:

1. El número atómico del Nitrógeno es $7$7, por lo que en estado neutro, tendría $7$7 electrones.
2. Sin embargo, nos indican que este anión tiene una carga negativa de $3$3, lo que significa que ha ganado $3$3 electrones. Con lo que tenemos que este anión posee $10$10 electrones.

Aplicando la regla del serrucho, su configuración electrónica será:

$1s^22s^22p^6$

Ecuación química ( PRIMERO BGU REGULAR) REALICE LA TAREA PROPUESTA

 

Ecuación química

Ir a la navegaciónIr a la búsqueda

Una ecuación química es la descripción simbólica de una reacción química (es decir, como se representa de forma escrita, por medio de símbolos, un proceso químico de la naturaleza). Muestra las sustancias que reaccionan (llamadas reactivos) y las sustancias que se originan (llamadas productos). La ecuación química ayuda a visualizar más fácilmente los reactivos y los productos. Además se pueden ubicar los símbolos químicos de cada uno de los elementos o compuestos que estén dentro de la ecuación y poder balancearlos con mayor facilidad.

En 1615 Jean Beguin publicó Tyrocinium Chymicum uno de los primeros trabajos escritos sobre química, en donde redacta la primera ecuación química de la historia

Requisitos para una ecuación química

Una ecuación química debe satisfacer una serie de leyes, de forma simultánea²​³​:

• Cumplir con la ley de conservación de la materia.
• Cumplir con la ley de conservación de la carga.
• Cumplir con la ley de conservación de la energía.

Nótese que no se especifica que el proceso en cuestión ocurra realmente en la naturaleza o el laboratorio. Por ejemplo, la ecuación química global de la formación del agua gaseosa, a partir de las sustancias dihidrógeno y dioxígeno (presentada posteriormente), en realidad ocurre en una serie de pasos intermedios (denominado mecanismo de reacción), correspondiéndose con la sucesión de reacciones químicas que ocurren para producir el producto dado.

Interpretación de una ecuación química

Un caso general de ecuación química sería:

${\displaystyle a\,\mathrm {A} +b\,\mathrm {B} \to c\,\mathrm {C} +d\,\mathrm {D} }$

donde:

• A, B, C, D, representan los símbolos químicos o la fórmula molecular de los átomos o moléculas que reaccionan (lado izquierdo) y los que se producen (lado derecho).
• a, b, c, d, representan los coeficientes estequiométricos, que deben ser ajustados de manera directa a la ley de conservación de la masa.

La interpretación física de los coeficientes estequiométricos, si estos son números enteros y positivos, puede ser en átomos o moles. Así, se diría de la ecuación de geometría estequiométrica se subdivide en la siguiente:

• Cuando "a" moléculas de A reaccionan con "b" moléculas de B producen "c" moléculas de C, y "d" moléculas de D.
• Cuando "a" moles de moléculas de A reaccionan con "b" moles de moléculas de B producen "c" moles de moléculas de C, y "d" moles de moléculas de D.

Por ejemplo el gas dihidrógeno (H₂) puede reaccionar con dioxígeno (O₂) para dar agua en fase (termodinámica) gas (H₂O). La ecuación química para esta reacción se escribe:

${\displaystyle \mathrm {H} _{2}+\mathrm {O} _{2}\to \mathrm {H} _{2}\mathrm {O} }$

El símbolo + se lee como «reacciona con», mientras que el símbolo → se lee como «produce». Para ajustar la ecuación planteada (hacer que se cumpla la ley de conservación de la materia), ponemos los coeficientes estequiométricos:

${\displaystyle 2\,\mathrm {H} _{2}+\mathrm {O} _{2}\to 2\,\mathrm {H} _{2}\mathrm {O} }$

La ecuación está ajustada y puede ser interpretada como 2 mol de moléculas de dihidrógeno reaccionan con 1 mol de moléculas de dioxígeno, produciendo 2 mol de moléculas de agua.

Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha de reacción (→) representan las sustancias reaccionantes o reactantes; a la derecha de la flecha de reacción están las fórmulas químicas de las sustancias producidas, denominadas productos.

Los números delante de las fórmulas son llamados coeficientes estequiométricos. Estos deben ser tales para que la ecuación química esté balanceada, es decir, que el número de átomos de cada elemento de las sustancias reaccionantes y de los productos de la reacción sea el mismo. Los coeficientes deben ser enteros positivos, y el uno se omite. En las únicas reacciones que esto no se produce es en las reacciones nucleares.

Finalmente (pero no menos importante), se deben agregar (entre paréntesis y como subíndice) los estados de agregación molecular de cada sustancia participante: sólido (s), líquido (l), acuoso (aq) o gaseoso (g).

En el ejemplo del agua:

${\displaystyle 2\,\mathrm {H} _{2(g)}+\mathrm {O} _{2(g)}\to 2\,\mathrm {H} _{2}\mathrm {O} _{(l)}}$

TAREA

QUE ES UNA REACCIÓN QUÍMICA 

REALICE UN MAPA CONCEPTUAL DEL TEMA

Teoría de las colisiones ( SEGUNDO BGU REGULAR) REALIZAR LA TAREA PROPUESTA

 

Teoría de las colisiones

Ir a la navegaciónIr a la búsqueda

La velocidad de reacción tiende a incrementarse con la concentración, fenómeno explicado por la teoría de las colisiones.

La teoría de las colisiones es una teoría propuesta por Max Trautz¹​ en 1916 y por William Lewis en 1918, que explica cómo ocurren las reacciones químicas y por qué las velocidades de reacción difieren para diversas reacciones.²​ Para que una reacción ocurra las partículas reaccionantes deben colisionar. Solo una cierta fracción de las colisiones totales causan un cambio químico; estas son llamadas colisiones exitosas o completadas. Las colisiones exitosas tienen energía suficiente (energía de activación), al momento del impacto, para romper los enlaces existentes y formar nuevos enlaces, resultando en los productos de la reacción. El incrementar la concentración de los reactivos y aumentar la temperatura lleva a más colisiones y por tanto a más colisiones exitosas, incrementando la velocidad de la reacción.

Cuando un catalizador está involucrado en la colisión entre las moléculas reaccionantes, se requiere una menor energía para que tome lugar el cambio químico, y por lo tanto más colisiones tienen la energía suficiente para que ocurra la reacción. La velocidad de reacción por lo tanto también se incrementa.

La teoría de las colisiones está cercanamente relacionada con la cinética química.

Constante de velocidad

La constante de velocidad para una reacción bimolecular en fase gaseosa, como la predice la teoría de las colisiones es:

${\displaystyle k(T)=Z\rho \exp \left(-{\frac {E_{\mathrm {a} }}{RT}}\right)}$

donde:

• ${\displaystyle Z}$ es la frecuencia de colisión.³​
• ${\displaystyle \rho }$ es el factor estérico.⁴​
• ${\displaystyle E_{\mathrm {a} }}$ es la energía de activación de la reacción.
• ${\displaystyle T}$ es la temperatura.
• ${\displaystyle R}$ es la constante universal de los gases ideales.

TAREA

 REALICE UN MAPA CONCEPTUAL

Qué es una solución química ( SEGUNDO DE BGU INTENSIVO) REALICE LA TAREA PROPUESTA

 

¿Qué es una solución química?

Se denomina solución o disolución química a una mezcla homogénea de dos o más sustancias químicas puras. Una disolución puede ocurrir a nivel molecular o iónico y no constituye una reacción química

De esta manera, la disolución resultante de la mezcla de dos componentes tendrá una única fase reconocible (sólida, líquida o gaseosa) a pesar inclusive de que sus componentes por separado tuvieran fases distintas. Por ejemplo, al disolver azúcar en agua.

Toda solución química presenta, como mínimo, dos componentes: un soluto (el que es disuelto en el otro) y un solvente o disolvente (que disuelve al soluto). En el caso del azúcar disuelto en agua, el azúcar es el soluto y el agua es el disolvente.

La formación de soluciones y mezcla s de sustancias es fundamental para el desarrollo de nuevos materiales y para el entendimiento de las fuerzas químicas que permiten a la materia combinarse. Esto resulta de particular interés para los campos de la química, la biología y la geoquímica, entre otros.

Ver además: Entalpía

Características de una solución química

En una solución química no pueden distinguirse a simple vista sus elementos.

En general, toda solución química se caracteriza por:

• Soluto y solvente no pueden separarse por métodos físicos como filtración o tamizado, ya que sus partículas han constituido nuevas interacciones químicas.
• Poseen un soluto y un solvente (como mínimo) en alguna proporción detectable.
• A simple vista no pueden distinguirse sus elementos constitutivos.
• Únicamente pueden separarse soluto y solvente mediante métodos como la destilación, la cristalización o la cromatografía.

Tipos de solución química

Las soluciones químicas pueden clasificarse de acuerdo a dos criterios.

La proporción entre el soluto y el disolvente:

• Diluidas. Cuando la cantidad de soluto respecto al solvente es muy pequeña. Por ejemplo: 1 gramo de azúcar en 100 gramos de agua.
• Concentradas. Cuando la cantidad de soluto respecto al solvente es grande. Por ejemplo: 25 gramos de azúcar en 100 gramos de agua.
• Saturadas. Cuando el solvente no acepta ya más soluto a una determinada temperatura. Por ejemplo: 36 gramos de azúcar en 100 gramos de agua a 20 °C.
• Sobresaturadas. Como la saturación tiene que ver con la temperatura, si incrementamos la temperatura, se puede forzar al solvente a tomar más soluto del que ordinariamente puede, obteniendo una solución sobresaturada (saturada en exceso, digamos). Así, sometida a un calentamiento, la solución tomará mucho más soluto del que ordinariamente podría.

El estado de agregación de los componentes:

Sólidas:

• Sólido en sólido. Tanto el soluto como el disolvente se encuentran en estado sólido. Por ejemplo: las aleaciones como el latón (cobre y zinc).
• Gas en sólido. El soluto es un gas y el disolvente es un sólido. Por ejemplo: hidrógeno en paladio, polvo volcánico, entre otros.
• Líquido en sólido. El soluto es un líquido y el disolvente es un sólido. Por ejemplo: las amalgamas (mercurio y plata)

Líquidas:

• Sólido en líquido. Por lo general, se disuelven pequeñas cantidades de sólido (soluto) en un líquido (disolvente). Por ejemplo: azúcar disuelto en agua.
• Gas en líquido. Se disuelve un gas (soluto) en un líquido (disolvente). Por ejemplo: el oxígeno disuelto en el agua de mar que es responsable de la vida acuática en el planeta.
• Líquido en líquido. Tanto el soluto como el disolvente son líquidos. Por ejemplo: las amalgamas (mercurio y plata)

Gaseosas:

• Gas en gas. Tanto el soluto como el disolvente son gases. En muchas ocasiones estas disoluciones se asumen como mezclas debido a las débiles interacciones entre las partículas de los gases. Por ejemplo: oxígeno en aire.
• Gas en sólido. El soluto es un gas y el disolvente es un sólido. Por ejemplo: polvo disuelto en aire.
• Líquido en gas. El soluto es un líquido y el disolvente es un gas. Por ejemplo: vapor de agua en el aire.

TAREA

REALICE UN MAPA CONCEPTUAL