Guia De Introduccion A La Quimica Grado Decimo 736150

INSTITUCION EDUACTIVA PABLO SEXTO “Un hombre con mentalidad de cambio” Taller de química Grado décimo ACTIVIDAD: Leer en dos ocasiones el siguiente texto y elaborar a partir de él un mapa conceptual. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA La química, como tal, es una ciencia relativamente reciente. En épocas muy antiguas se desarrollaban ciertos procesos químicos sin tener plena conciencia de lo que se hacia. Para citar solo algunos casos, podemos citar al fuego que fue utilizado por primera vez por el hombre prehistórico para cocinar sus alimentos y para desinfectar heridas. Aunque seguramente el hombre prehistórico no tenía idea de los procesos químicos envueltos en esas actividades, sí pudo apreciar sus efectos. En un principio, fue necesario utilizar armas para cazar sus alimentos. Pero, las armas estaban elaboradas con materiales, tal como el hierro, que son poco resistentes a ciertas reacciones químicas (como la oxidación), por lo que se dañaban con mucha rapidez. La química logró mejorar enormemente este material gracias a otro proceso químico en el cual se utilizó una mezcla que incluían al hierro y al carbón para conformar una aleación mucho más resistente: el acero. Más adelante, se aprovecharon los procesos y la reacciones químicas para producir materiales como vidrio, jabón, medicamentos, perfumes, cosméticos tintes, vinos, y muchos otros. La elaboración de cada uno de estos materiales siempre traía implícita la ejecución de algún proceso de naturaleza química. Entre los pensadores que dieron algún aporte que permitieron el surgimiento de la química como una ciencia podemos contar a Aristóteles, Tales de Mileto, Heráclito, Leucipo, Demócrito, y muchos otros. Lo importante es que por pequeños que hayan podido ser sus aportes, estos lograron que la química diera un paso adelante hacia su consolidación como ciencia. Un fenómeno en la historia que fue fundamental para llegar a lo que hoy conocemos como ciencia química, fue el surgimiento de la alquimia. Se piensa que la alquimia probablemente surgió en el siglo I, estando geográficamente ubicado en China, Grecia y la India, y alcanzando su máximo desarrollo en la edad media. Los alquimistas desarrollaron cientos de experimentos químicos en la búsqueda de la conversión del plomo en oro. Crear una sustancia capaz de lograr esta conversión involucró solo fracasos para los alquimistas, pero se consiguieron muchas sustancias químicas útiles que son de uso común aún hoy día. Algunos de los procedimientos químicos

desarrollados por los alquimistas fueron las técnicas de destilación, la cristalización, la sublimación, la metalurgia y la calcinación. Los alquimistas se vieron limitados por la poca cantidad de procedimientos químicos existente, por lo que se vieron forzados a inventar dispositivos químicos como el alambique (muy útil para la destilación), el "baño de maría" (que permite calentar un material sin sobrepasar los 100º centígrados) y el agua regia (que consistía en una mezcla de ácidos). Al observar la utilización de todos estos elementos por los alquimistas se hace razonable aceptar que ellos fueron los verdaderos predecesores de la ciencia química. Actualmente, se considera como padre de la química moderna a Antoine Lavosier, quien sostuvo la rigurosidad del método cuantitativo, destruyó la antigua teoría del flogisto (la cual trataba de explicar porque ardían los materiales) y propuso la Ley de Conservación de la Materia. La edad de oro de la química se presentó en el siglo veinte. La química se amplió en ese siglo de tal manera que fue preciso dividirla en varias ramas. A pesar de esto, se hace necesario entender la química desde varios puntos de vista, ya que está íntimamente relacionada con otra ciencias como la física, la medicina, la ingeniería y otras. La química es indispensable en las industrias de alimentos, en la industria de medicinas, en las industrias textiles, en las industrias de cosméticos, en las industrias de detergentes, en las industrias de insecticidas, etc. Hoy en día se conceptualiza la química como una ciencia experimental que estudia la estructura de la materia, sus propiedades y sus transformaciones, así como que investiga y enuncia las leyes que rigen sus cambios. LOS MATERIALES QUÍMICOS Vivimos en un ambiente que nos rodea de elementos que poseen naturalezas diferentes. Todos estos elementos tienen masa y ocupan un espacio, es decir, tienen materia. La materia se presenta con diferentes características y, a cada una de estas variaciones que presenta, se le denomina material. Los materiales químico se presentan en tres estados físicos fundamentales: sólidos, líquidos y gaseosos. Un material químico es sólido cuando tiene una forma y un volumen constante. Por otro lado, se considera que un material químico es líquido cuando su forma se ve definida por el recipiente o envase que lo contiene, presentando un volumen constante. Mientras tanto, los materiales químicos gaseosos no tienen forma ni volumen propio, la forma de estos materiales químicos dependen del recipiente que los contiene y su volumen de la presión que reciben. Cada material químico presenta ciertos atributos que permiten describirlo. A estas cualidades se le denominan propiedades. Estas propiedades se clasifican en "propiedades características" (intensivas) y en "propiedades no características" (extensivas). Las propiedades no características de los materiales son la masa, el volumen y la temperatura. Por otro lado, las propiedades características de los materiales son el punto de fusión, el punto de ebullición, la curva de calentamiento, la densidad y la solubilidad.

Cuando unimos dos o más materiales químicos obtenemos una mezcla. Las mezclas suelen presentar características propias diferentes a la de los materiales que las componen. En la naturaleza podemos conseguir sustancias puras y mezclas de sustancias. En ocasiones puede ser necesario aislar uno de los componentes químicos de una mezcla. Las técnicas más utilizadas para lograr este proceso son las de la destilación, la cristalización y la cromatografía. Si en el proceso no es posible eliminar de la mezcla toda la sustancia que se desea filtrar entonces la mezcla quedara "impura". De forma parecida si la mezcla esta conformada solo por dos sustancias y solo se logra separar parcialmente una de las sustancias, entonces, nos quedará una sustancia impura (con partículas de la sustancia que se deseaba separar). Existen dos tipos de mezclas: a)Las mezclas heterogéneas, donde es posible distinguir las partículas de cada sustancia a simple vista o utilizando alguna herramienta como una lupa o un microscopio. Existen dos tipos de mezclas heterogéneas: las mezclas groseras y las suspensiones. Las mezclas heterogéneas pueden ser separadas por filtración, decantación, tamización, imantación y centrifugación b)Las mezclas homogéneas, las cuales presentan partículas de diferentes sustancias que no pueden ser diferenciadas. Existen dos tipos de mezclas homogéneas: las disoluciones y los coloides. Las mezclas homogéneas pueden ser separadas a través de la destilación, la evaporación, la cristalización, la cromatografía y la extracción. La concentracíón de una disolución se expresa en términos cuantitativos a través de porcentajes. Se trata de expresar la cantidad de soluto disuelto en cien partes de disolución. La concentración porcentual puede expresarce en términos masa-masa. En este caso, se expresaría la masa de gramos de soluto disueltos en 100 gramos de solución. Otra forma de expresar la concentración se hace a través del porcentaje volumen-volumen. En este caso se expresa el volumen en centímetros cúbicos de soluto disuelto en 100 centímetros cúbico de solución. El ultimo caso que podemos medir la concentración es a través del porcentaje masa-volumen. Aquí se considera la masa en gramos de soluto disuelto en cien centímetros cúbicos de disolución. Las sustancias se clasifican en sustancias simples y en sustancias compuestas. Las sustancias simples son mejor conocidas como elementos (particularmente, los elementos están conformadas por un mismo tipo de partículas conocidas como átomos), mientras que las sustancias compuestas son llamadas compuestos. Los elementos se clasifican en elementos metálicos, elementos no metálicos y en elementos metaloides.

LAS REACCIONES QUÍMICAS Las reacciones químicas son procesos en los que una o más sustancias se transforman en otra u otras con propiedades diferentes. Para que pueda existir una reacción química deben haber sustancias que reaccionan y sustancias que se forman. Se denominará reaccionante o reactivo a la sustancia química que reacciona. A las sustancias que se generan debido a una reacción química se les denomina sustancia resultante o producto químico. Los cambios químicos alteran la estructura interna de las sustancias reaccionantes.

Generalmente, se puede decir que ha ocurrido una reacción si se observa que al interactuar los "supuestos" reaccionantes se da la formación de un precipitado, algún cambio de temperatura, formación de algún gas, cambio de olor o cambio de color durante la reacción. A fin de expresar matemática una reacción química se hace necesario utilizar una expresión en la cual se señalan los reactivos y los productos. Esta expresión recibe el nombre de ecuación química. Existen cuatro tipos de reacciones: a) Combinación b) Descomposición c) Desplazamiento d) Doble combinación Las reacciones también pueden ser clasificadas en a) Reacción química homogéneas y b) Reacción química heterogénea. El estudio de la rapidez con la que se efectúa una reacción química, consumiendo reaccionantes químicos y liberando productos químicos, se denomina cinética química. Se puede expresar la rapidez de reacción como la relación que se presenta entra la masa de reaccionante consumida y tiempo que dura la reacción. También se puede tomar la rapidez de reacción como la relación existente entre la masa formada de producto y el tiempo de reacción. Existen varios factores que puede acelerar la rapidez de la reacción química. Por ejemplo, si la concentración de los reaccionantes aumenta, esto traerá como consecuencia que se incremente la rapidez de la reacción química. De forma parecida si la superficie de o entre los reaccionantes aumenta, también se verá un efecto de aumento de la velocidad de reacción química. Otro factor que incrementa la rapidez de la reacción química es el cambio de la temperatura. Los catalizadores positivo y los catalizadores negativos también incidirán en el aumento o la disminución de la rapidez de la reacción química. Al analizar una reacción química es muy importante tener en cuenta la ley de la conservación de la masa. Esto quiere decir, que, en toda reacción química la masa total de las sustancias químicas reaccionantes tiene que ser igual a la masa total de los productos químicos. Efectivamente, la ley de la conservación de la masa establece que la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Otro aspecto que se debe tomar en cuenta al analizar las reacciones químicas es que en una reacción química las sustancias reaccionan en proporciones fijas de masa. El químico francés Joseph Louis Prost enunció este fenómeno de la siguiente manera:"Cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen en una relación fija de masa". Este principio en el comportamiento de la reacción química trae como consecuencia que, como las sustancias químicas siempre reaccionan en la misma proporción, si uno de los reaccionantes se encuentra en exceso con respecto al otro, el exceso no participará en la reacción.

Esta ley tiene, también, un corolario que expresa:"Todo compuesto químico en estado de pureza contiene siempre los mismos elementos en una proporción constante de masa". A este corolario se le denomina: Ley de la composición Constante. EL LENGUAJE QUÍMICO Es complicado hacerse entender por otras personas si no se posee un lenguaje común a través del cual poder comunicar las ideas que tenemos. Con ese mismo problema se toparon químicos como Jhon Dalton, quien al observar que existían diferentes formas para expresarse de la misma cosa, trató de unificar los diferentes símbolos químicos que utilizaban los científicos. El objetivo era lograr que con una sola representación se pudiera entender a que químico se hacia referencia. Aún cuando fue John Dalton quien empezó con la unificación de los símbolos químicos, fue Jöns Berzlius quien propuso los símbolos químicos que se usan en la actualidad. Para lograr su propósito, Berzalius, tomó una o dos letras del nombre del elemento en idioma latín o alemán. Entonces, es posible encontrar algunos pocos elementos químicos con un símbolo de una sola letra y y otros elementos químicos de tres letras. La gran mayoría de los símbolos químicos se símbolos químicos se representan a partir de dos letras. Algunos ejemplos con el calcio (Ca) y el cromo (Cr). Generalmente, vamos a encontrar que el nombre en latín está muy relacionado con el nombre del elemento químico en español, pero este no va a ser siempre el caso. Por ejemplo el hierro tiene por símbolo químico "Fe" y el sodio "Na". Si observamos con cuidado el nombre de algún elemento químico podremos observar algunos números que lo acompañan. Estos números suelen ser muy importantes. El significado de ellos son la masa atómica (A), el número atómico (Z), el numero de cargas eléctricas y el número de átomos enlazados. La masa atómica (A) se refiere a el número de protones más neutrones que tiene un elemento en su núcleo. Se encuentra ubicado en la parte superior izquierda del símbolo químico, 40Ca El número atómico (Z), es el número de protones que el elemento químico tiene en su núcleo. Este número es único para cada elemento. Este número se escribe abajo y a la izquierda del símbolo del elemento químico, 20Ca. El número de cargas eléctricas, es el número de cargas positivas o negativas que tienen los átomos ionizados de un elemento químico. Este número se encuentra colocado en la esquina superior derecha del elemento químico, Ca2. El número de átomos enlazados indica la cantidad de átomos que se encuentran unidos en un compuesto. Este número se coloca en la parte inferior derecha del elemento químico, H2O. El número de átomos enlazados indica la cantidad de átomos que se encuentran

unidos en un compuesto. Este número se coloca en la parte inferior derecha del elemento químico. Aunque muchas veces se utilizan los símbolos químicos para representar elementos, con frecuencia, es necesario representar sustancias compuestas, las cuales están formadas por varios elementos. A fin de representar las sustancias compuestas se utiliza una simbología denominada fórmula química. La fórmula química puede ser considerada como un resumen de las características de la composición de una sustancia. Mediante una fórmula química se puede obtener información respecto al tipo de elementos que conforman el compuesto químico, también es posible saber la relación de combinación de los elementos del compuesto químico y cual es el tipo de compuesto que se representa con la fórmula química. Existen diferentes tipos de fórmulas químicas. Estas son las siguientes: fórmula molecular, fórmula empírica y fórmulas estructurales. En el caso de la fórmula molecular se representa el número real de los átomos que forman la molécula de un compuesto dado. Por otro lado, en la fórmula empírica solo se representa el número relativo de átomos perteneciente a cada elemento que se encuentra presente en un compuesto. Un ejemplo bastante común de este tipo de fórmula es la utilizada para el azúcar, la cual tiene por fórmula molecular C6H12O6 y por fórmula empírica CH2O. En el caso de fórmula estructural se indica la unión entre los átomos de una molécula. Es una especie de representación gráfica de una molécula. La Estructura de la Materia Una pregunta que algunas veces nos hemos hecho es ¿en cuántas partes se puede dividir un material antes de que deje de serlo? Es decir, ¿Cuál es la unidad indivisible de la materia? Esta pregunta fue planteada en los tiempos de las primeras civilizaciones humanas y los griegos intentaron darle respuesta, iniciándose allí un debate que solo obtendría definitiva respuesta varios siglos después. Los griegos llamaron a esa partícula átomo, pero hoy en día sabemos que lo que conocimos por mucho tiempo como tal también puede ser físicamente dividido causando un efecto de liberación de energía que ha sido usado para bien por unos y para mal por otros. El principal problema con el tema del átomo es que su tamaño es extremadamente pequeño, por lo que escapa de la resolución del ojo humano. Por ello, cuando más de dos mil años después John Dalton retoma el tema del átomo debe plantearse un modelo mental en el que plantea que todos los elementos están conformados por átomos. Dalton asume que los átomos son esféricos y rígidos, además de indestructibles. Según ese modelo, Dalton expresa que los átomos son iguales para un mismo elemento pero difieren en tamaño, masa y propiedades para dos elementos

distintos. Obviamente, según ese esquema, los átomos de dos elementos distintos participan en las reacciones químicas, pero durante ese fenómeno los átomos ni se crean ni se destruyen, ni tampoco se transforman en otros tipos de átomos. Por último, cuando ocurre una reacción química los átomos de los elementos se combinan en una nueva unidad llamada molécula. Actualmente, se acepta que el átomo es la unidad estructural y reactiva de la materia, y que pueden combinarse para formar partículas conocidas como moléculas a través de las reacciones químicas. Según el modelo corpuscular los átomos y las moléculas son partículas que se encuentran en constante movimiento. Sin embargo, el modelo atómico de Dalton se vuelve insuficiente cuando se trata de explicar los fenómenos eléctricos que ocurren en la materia. Por ello, Joseph Thomson aseveró que el átomo poseía ciertas partículas con cargas negativas a las que llamó electrones. De esta manera Thomson establece que el átomo sí era divisible. El nuevo modelo atómico señalado por Thomson establece que el átomo está formado por una esfera de carga positiva que se encuentra incrustada por partículas más pequeñas de carga negativa llamadas electrones. Cuando Thomson se refería a su modelo atómico lo llamaba "uvas en gelatina". Algún tiempo más tarde, Rutherford, logró descubrir que existían partículas con carga positiva en la materia a las que llamó protones. Rutherford también introdujo la idea de que los átomos no eran masas compactas, sino que existían espacios vacíos entre ellos. De esta manera Rutherford marcó una nueva estructura para el átomo. En ella establecía que el átomo tenía un centro con carga positiva al que llamó núcleo atómico. En este núcleo se encuentran los protones, alrededor de este mismo núcleo orbitan otras partículas de carga negativa a las que Rutherford llamó electrones. En sí, este modelo se parece mucho al sistema solar, donde el núcleo sería el sol y los electrones asemejan a los planetas. A pesar de que el modelo de Rutherford se parece mucho a la realidad, aún le faltan elementos que le permitan describir con precisión al átomo. Se sabe que el núcleo del átomo contiene tres partículas subatómicas. Los protones que tienen carga positiva, los neutrones que no tienen carga eléctrica. Al conjunto de protones y neutrones se les conoce como nucleones. El número de electrones siempre debe ser igual al número de protones, de allí que la característica eléctrica del átomo sea neutra.