Resumen del Método Científico y el Átomo PDF

0 Método Científico La investigación científica, es una búsqueda intencionada de conocimientos mediante la aplicación de ciertos métodos y principios. El método científico es un proceso organizado, es decir, una serie de pasos que usan los científicos para resolver proble...

0 Método Científico La investigación científica, es una búsqueda intencionada de conocimientos mediante la aplicación de ciertos métodos y principios. El método científico es un proceso organizado, es decir, una serie de pasos que usan los científicos para resolver problemas de investigación. Datos cualitativos: Información que describe color, olor, forma o alguna otra característica física (implica el uso de los sentidos). Datos cuantitativos: Responde a preguntas como: cuánto pesa, cuánto mide, altura, pH, cuánto tiempo. Todo lo que se refiere a cantidades y conlleva unidades de medición. (implica el uso de instrumentos para obtenerlas). identificación de variables dependiente Es aquella que dentro de la experimentación será la que se busca medir o investigar. Independiente Es aquella que dentro de la experimentación será la que se deba cambiar o manipular para ver su efecto. controlada Es aquella que dentro de la experimentación será la que se deba mantener constante, es decir que el experimento se dé en las mismas condiciones. incertidumbre: Grado de error de medición de un instrumento 1.1 El átomo nuclear 440 AEC, Demócrito La materia está compuesta por partículas indivisibles llamadas átomos. 1782: Lavoisier, en Francia Ley de la Conservación de la Materia: “La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma” 1799: Joseph Proust, en Francia Ley de las Proporciones Definidas: “Un compuesto siempre contiene elementos en ciertas proporciones definidas y en ninguna otra combinación” 1803 – John Dalton La materia está constituida por átomos. Diferentes átomos se combinan en relaciones simples para formar compuestos. 1897- Joseph Thomson, en Inglaterra Identifica al electrón. Los electrones tienen carga eléctrica negativa.Modelo atómico del pastel de pasas. 1909- Ernest Rutherford, Nueva Zelanda Descubrió el núcleo atómico muy pequeño, y el protón, el cual tiene carga positiva.Experimento de la lámina de oro, con el que concluyó que un átomo está conformado por un espacio vacío a través del cual se mueven los electrones. 1913 - Niels Bohr, en Dinamarca Publicó una teoría atómica en la que estableció el arreglo de los electrones en el átomo en órbitas fijas alrededor del núcleo central, pequeño y positivo, así como los planetas se mueven en órbitas alrededor del sol.Asignó un número cuántico (nivel de energía) a cada órbita. 1926 - Erwin Schrödinger, Austria Modelo mecánico cuántico: Existen en el átomo regiones de alta probabilidad en donde se pueden encontrar los electrones.” Calculó subniveles de energía y orbitales. Introduce el modelo atómico de la nube de electrones. 1927 - Werner Heisenberg, Alemania Principio de Incertidumbre: “Es imposible conocer la trayectoria y posición del electrón al mismo tiempo.” 1932- James Chadwick, Inglaterra Prueba la existencia de los neutrones. También determina que el número atómico se determina por el número de protones en el núcleo del átomo. tema 1.2 partículas subatómicas Átomo: Unidad más pequeña de un elemento que mantiene las propiedades del elemento. Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de otro elemento. Está compuesto de partículas subatómicas: electrones, protones y neutrones. En el núcleo de cada átomo, están los protones y neutrones, que contienen la carga positiva y la masa total del elemento. El núcleo ocupa un volumen muy pequeño en el centro de un átomo. La mayor parte de un átomo consta de un espacio vacío alrededor del núcleo, en el cual se mueven los electrones. Los electrones de un átomo se mueven en torno al núcleo en regiones definidas (orbitales). Protón: tiene carga positiva. Electrón: tiene carga negativa y su masa es extremadamente pequeña; se mueve alrededor del núcleo en espacios definidos llamados orbitales.Neutrón: Partícula subatómica no tiene carga eléctrica (es neutro). Masa casi igual a la de un protón. Los átomos del mismo elemento con diferente número de neutrones y diferentes masas se llaman isótopos.La masa atómica de un elemento es un promedio ponderado de las masas de todos los isótopos de dicho elemento que se encuentran en la naturalez Los átomos son eléctricamente neutros porque tienen igual número de protones y electrones, por ello no tienen carga eléctrica. Iones*El núcleo contiene los protones y neutrones, por lo tanto contiene la masa total del átomo.El núcleo ocupa una parte muy pequeña en el centro de un átomo. La mayor parte de un átomo es un espacio vacío alrededor del núcleo, a través del cual se mueven los electrones. Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de otro elemento. El número de protones de un átomo lo identifica de manera única. Este número es El número atómico del átomo. El número de masa es igual a su número total de protones y neutrones. 1.3 tabla periódica Número atómico: Corresponde al número de protones del elemento. Masa atómica: Corresponde al promedio ponderado de las masas de los isótopos de ese elemento. Los elementos se encuentran organizados en la tabla de la siguiente manera: 18 columnas llamadas grupos o familias. 7 filas llamadas periodo Períodos: Indican los niveles de energía que ocupa el electrón de valencia de un elemento. (Filas horizontales). Grupos: Indican el número de electrones de valencia de un elemento. Por ejemplo, los elementos del grupo 1 tienen propiedades químicas similares porque todos ellos tienen la misma cantidad de electrones de valencia. (Columnas verticales). El nivel de energía (de los electrones de valencia) de un elemento indica el periodo en el cual se encuentra en la tabla periódica. Los electrones de valencia son los que se encuentran en la capa más externa del átomo y determinan sus propiedades químicas así como el grupo al que pertenecen. los metales son sólidos brillantes a temperatura ambiente, se pueden formar en alambres (dúctiles) o martillados en hojas planas (maleables), y son buenos conductores de calor y electricidad. tienen 1, 2 o 3 electrones de valencia y por esta razón tienden a perderlos al combinarse químicamente con otro elemento. Grupo 1: (Excepto por el hidrógeno) todos los elementos de la tabla periódica que se ubican a la izquierda son metales alcalinos. Estos metales al ser muy reactivos usualmente existen en compuestos (ejemplos: sodio y litio). Grupo 2: Llamados alcalinotérreos, también son muy reactivos (ejemplos: calcio y magnesio). Metales de transición: El resto de los grupos del 3 al 12 componen a los elementos de transición. Metales de transición interna: Se ubican al fondo de la tabla y se componen en dos grupos lantánidos y actínidos. Los no metales por lo general son gases o sólidos quebradizos de apariencia opaca y malos conductores de calor y electricidad. No son maleables ni dúctiles. Por lo general tienen 5, 6 o 7 electrones de valencia , razón por la cual tienden a aceptar electrones al combinarse químicamente con otro elemento.El grupo 17 se compone de elementos altamente reactivos conocidos como halógenos y su mayoría se encuentra en la naturaleza en forma de compuestos.El grupo 18 son elementos conocidos como gases nobles, y se utilizan comúnmente en los letreros de luz neón, este grupo tiene elementos no reactivos por tener 8 electrones de valencia. Los metaloides tienen propiedades físicas y químicas de metales y no metales. Se utilizan generalmente para fabricar componentes de tecnología como los chips para computadora. Son semiconductores. La electronegatividad de un elemento indica la habilidad relativa de sus átomos para atraer electrones en un enlace químico. La electronegatividad generalmente disminuye a medida que bajas por un grupo, y aumenta a medida que cruzas de izquierda a derecha por un periodo. Regla del octeto: Afirma que los átomos pierden, ganan o comparten electrones para adquirir un juego completo de ocho electrones de valencia (configuración electrónica estable de un gas noble).  Tema 1.4 Configuración Electrónica Es la forma como están acomodados los electrones en los orbitales de un átomo. Recuerda que los átomos están compuestos de partículas subatómicas : Protones (+) Neutrones (0) Electrones (-) Los electrones se localizan en diferentes niveles y subniveles de energía en la nube de electrones, alrededor del núcleo del átomo. Los niveles de energía se denominan con los números del 1 al 7, o las letras de K a Q. Cada nivel de energía puede contener un número máximo de electrones. Cada nivel de energía contiene uno o más subniveles: s, p, d, y f. El número máximo de e- que cada nivel puede contener es: s = 2; p = 6; d = 10; f = 14. Cada subnivel se divide en orbitales, los cuales son regiones 3-D de espacio donde es más probable localizar un par de electrones. Como cada orbital puede contener 2e-, el número de orbitales y electrones que cada subnivel Bloques Muestran la configuración electrónica, los subniveles y orbitales ocupados por los e- de valencia de los átomos en la tabla periódica. PRINCIPIO DE AUFBAU * PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULl * REGLAS DE HUND Principio de Aufbau: los electrones ocupan el nivel de energía más bajo posible y “se apilan” (acumulan) en los niveles de mayor energía. Principio de Exclusión de Pauli: sólo 2 electrones pueden ocupar un orbital y deberán tener spin opuesto (en el sentido de las manecillas del reloj y en sentido contrario). Reglas de Hund: al llenar cada subnivel, los electrones ocupan un orbital vacío antes de acomodarse en pares (se extienden antes de acomodarse en pares). número cuántico principal n Describe el nivel máximo de energía en el átomo ( 1 al 7). El número máximo de electrones en n es 2n2. Número cuántico orbital “ l “ Describe el subnivel dentro de n. (del nivel de energia) Los valores posibles son 0 a n-1 (fórmula) Describe la forma del orbital Número cuántico magnético - m Describe el orbital entre l. El rango de valores va entre - l a 0 a +l. s (l=0) tiene 1 orbital p (l=1) tiene 3 orbitales d (l=2) tiene 5 orbitales f (l=3) tiene 7 orbitales Número cuántico spin “s” Describe el spin o giro de los electrones en un orbital. Los electrones en el mismo orbital deben tener giros opuestos. Los giros posibles son: a favor o en contra de las manecillas del reloj. 1.5 Tipos de enlaces químicos Enlace químico Las fuerzas de atracción que mantienen a los átomos juntos en moléculas o unidades de fórmula. Ion.- Un átomo o grupo de átomos que ha perdido o ganado electrones. Los metales prefieren dar sus electrones, debido a su baja electronegatividad. Los No Metales prefieren recibir electrones, debido a su alta electronegatividad Enlaces iónicos Fuerza de atracción entre iones opuestos Involucran transferir electrones Enlaces covalentes Involucra compartir electrones ion Es un átomo que ha sufrido un cambio en sus cargas, ya sea porque cedió o recibió un electrón. +CATIÓN Cuando un Metal pierde electrones, este átomo se convierte en un ión positivo. - ANIÓN Cuando un No Metal gana electrones, este átomo se convierte en un ión negativo Compuestos iónicos Transferencia de electrones Conductores de electricidad Formados por metal- no metal Compuestos covalentes Comparten electrones Formados por no metal-no metal No conductores de electricidad Carbono Esencial en la formación de moléculas de la vida tales como los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos Se localiza en el Grupo 14 (IV A) de la tabla periódica, tiene 4 electrones de valencia, lo que le permite formar 4 enlaces covalentes. Se une a sí mismo y puede formar cadenas muy largas, es decir presenta: Concatenación. Los enlaces covalentes carbono-carbono pueden ser sencillos (-), dobles (=) o triples (=) y también puede formar anillos. introducción al carbono El Carbono puede enlazarse con muchos elementos incluyendo hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S) para formar las moléculas de la vida (biomoléculas). Compuesto Orgánico Compuestos de origen vegetal o animal que contienen carbono y anteriormente se creía que contenían una fuerza vital para las células vivas Compuesto Inorgánico Compuestos formados por distintos elementos, en su mayoría no contienen carbono. El agua es el compuesto más abundante de este grupo. ORGÁNICO INORGÁNICO Constituyen cerca del 99% los Constituyen cerca del 1% de compuestos conocidos. los compuestos conocidos. Enlaces covalente. Enlaces iónicos. Isómeros: Compuestos con la misma fórmula pero con diferente acomodo de los átomos en el espacio HIDROCARBUROS Son compuestos orgánicos formados solo por carbono e hidrógeno en su estructura C – H. Pueden formar moléculas de cadena lineal (alifáticos) y de cadena cerrada (cíclicos). Los de cadena lineal (alifáticos) pueden ser: Alcanos: Unidos por enlace sencillo. Alquenos: Unidos por enlace doble. Alquinos: Unidos por enlace triple. Fórmula Molecular: Expresa en forma concreta la cantidad de cada uno de los elementos de la fórmula del compuesto. Ejemplos: CH4 Metano C2H6 Etano C3H8 Propano Fórmula semidesarrollada: Es una forma abreviada, se resumen los hidrógenos y se dibujan los enlaces entre carbono y carbono. Ejemplos Metano CH4 Etano CH3 – CH3 Propano CH3 – CH2 – CH3 Fórmula Desarrollada: Se dibuja cada enlace y cada elemento. Fórmula simplificada (Zigzag): Se dibujan líneas en zigzag que representan los enlaces y cada vértice un átomo de carbono, empezando por los extremos. Ejemplos: Propano Butano Pentano  1.8 GRUPOS FUNCIONALES La introducción de otros tipos de átomos en un hidrocarburo da como resultado una amplia gama de compuestos. Los átomos o grupos de átomos unidos a una cadena de hidrocarburo se denominan grupos funcionales. Un grupo funcional es un átomo o grupo de átomos que confieren al compuesto sus propiedades Los grupos funcionales más comunes son: Halógenos Hidroxilo Carbonilo Carboxilo Éter Éster Amino Amidas HALOGENADOS O HALUROS Son alcanos grupo funcional átomo de halógeno R- X X= halógeno F, Cl, Br, I ALCOHOLES grupo funcional hidroxilo R-OH ALDEHIDOS Grupo Carbonilo (-C=O) Siempre en el primero o último carbón en la cadena CETONAS Contiene grupo Carbonilo (C=O) en cualquier carbono excepto inicial o termina estarán en medio  ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Los ácidos carboxílicos son ácidos orgánicos con el grupo funcional carboxilo, su fórmula es –COOH. Este grupo funcional está formado por un grupo carbonilo (C = O) y un grupo hidroxilo (–OH) Contiene grupo carboxilo -COOH CH3CH2CO2H ÉTERES Un compuesto que contiene un enlace C - O - C. Por lo general, los éteres no son muy reactivos y con frecuencia se utilizan como disolventes. Los éteres se designan con el sufijo -éter ; por ejemplo, dietiléter. También se ha usado como anestésico Grupo funcional Éter R-O-R  ÉSTERES CH3CH2CO2CH2CH3 AMINAS y AMIDAS El grupo amino –NH2. Es un grupo funcional que está presente en bases orgánicas llamadas aminas. Las amidas son derivados de los ácidos carboxílicos, pareciéndose estructuralmente a un ácido carboxílico Grupo funcional: contiene un grupo carbonilo unido a un grupo amino