Portafolio PEM. en pedagogía y Ciencias Naturales 2021 by Luis Barrios

DEPARTAMENTO DE REGISTRO Y ESTADÍSTICA CONSTANCIA DE INSCRIPCIÓN

REGISTRO ACÁDEMICO:

201117796

ESTUDIANTE:

Luis Carlos Barrios de León

CUI:

2179336020901

Presente

Se hace constar que el estudiante Luis Carlos Barrios de León, realizó el proceso de inscripción correspondiente al ciclo lectivo del año 2021 con fecha 31/12/2020 en la Unidad Académica de Facultad de Humanidades, con extensión Sede Coatepeque, Quetzaltenango y carrera de Profesorado de Enseñanza Media en Pedagogía y Ciencias Naturales con Orientación Ambiental, presentando como documento de pago la boleta 12536990 con fecha 31/12/2020.

Atentamente,

"Id y Enseñad a todos"

Verificar

Edificio DIGA, Primer nivel ala oeste, Ciudad Universitaria zona 12. Teléfonos: 24187900-02 Portal Registro

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FACULTAD DE HUMANIDADES SECCIÓN COATEPEQUE CURSO: QUÍMICA I

PROGRAMA DE ESTUDIOS

CARRERA

CÓDIGO Q1 REQUISITO: M1, B1

PROFESORADO EN ENSEÑANZA MEDIA EN PEDAGOGÍA Y CIENCIAS NATURALES CON ORIENTACIÓN AMBIENTAL

DOCENTE: Lic. Abner Samuel Cifuentes de León

V CICLO

PRIMER SEMESTRE 2021

Total de créditos teóricos (TCT):

Total de créditos prácticos (TCP):

No. 16

Horas de clase presencial (HCP):

Horas de trabajo fuera del aula (HTFA):

PRESENTACIÓN DEL CURSO

Los procesos de diseño y programación curricular de la Facultad de Humanidades hicieron necesaria la incorporación del curso Química I. El mismo se inscribe dentro del II.

semanas:

pensum y constituye parte importante en la formación del estudiante, porque se vincula con la Visión, Misión y los Objetivos Institucionales.

DESCRIPCIÓN

Química I. El curso de Química I proporciona los conocimientos básicos a estudiantes que traen o no conocimientos de química. Está enfocado en la etapa de técnico, con fines de educación. A través de este curso los III.

estudiantes manifestarían emoción y entusiasmo ante la perspectiva de aprender acerca de las sustancias y las reacciones químicas.

COMPETENCIAS DEL CURSO

A. Competencias básicas  Adquiere habilidades para la comunicación oral, en la exposición y en la defensa de sus puntos de vista.  Escribe coherentemente, resúmenes, conclusiones, ensayos y otros, para demostrar su capacidad de comunicación escrita.  Realiza sus actividades de curso, de investigación y de acciones con compromiso ético. B. Competencias genéricas  Demuestra su capacidad de análisis, síntesis y abstracción, relacionado con los temas del curso.

   

Fortalece su compromiso social al aplicar los conocimientos en la práctica. Aplica su capacidad de crítica y autocrítica. Construye materiales didácticos de enseñanza y aprendizaje, con capacidad creativa. Desarrolla habilidades para el trabajo en equipo, aplicando valores morales, espirituales y cívicos. (Habilidades interpersonales).

C. Competencia eje

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

Aplica eficazmente, su criterio profesional en situaciones concretas en el ámbito educativo poniendo en práctica los conocimientos de la Química para obtener un aprendizaje significativo con responsabilidad.

IV.

Demuestra solvencia interpretativa en la práctica directa, con estudiantes y profesores de Ciencias Naturales, en proyectos integradores de Química.

COMPETENCIAS DE BLOQUE

BLOQUE I: DESCRIBE LA HISTORIA DE LA QUÍMICA Y LOS DIFERENTES ESTADOS DE LA MATERIA. BLOQUE II: COMPRENDE LA FUNCIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS Y SU IMPORTANCIA EN LA COMPRENSIÓN PARA LOS DISTINTOS ENLACES QUÍMICOS. BLOQUE III: ANALIZA LAS DISTINTAS REACCIONES QUÍMICAS Y LAS CANTIDADES QUÍMICAS PARA LOS DISTINTOS ENLACES QUÍMICOS. BLOQUE IV: DESCRIBE LOS CÁLCULOS EN ECUACIONES QUÍMICAS Y LA TRANSFORMACION DE LOS GASES PARA COMPRENDER LA ESTEQUIOMETRÍA. BLOQUE V: FUNDAMENTA LA DISTRIBUCIÓN DE LOS LÍQUIDOS Y SÓLIDOS PARA REALIZAR LAS DISTINTAS COMBINACIONES PARA CREAR SOLUCIONES.

DESARROLLO INTEGRADO ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE

BLOQUES DE APRENDIZAJE

BLOQUE DE APRENDIZAJE I  Exploración de experiencias previas

ESTUDIO DE LA QUÍMICA    

Historia de la Química. Definición y concepto de Química. Enfoque científico de la Química. De la Hipótesis a la teoría (Método Científico). MATERIA  Materia y sus estados.  Elementos y compuestos.  Sustancias puras y mezclas.  Propiedades, cambios físicos y químicos.  Ley de la conservación de la masa.  Energía y cambio químico.  Fotosíntesis y metabolismo.  Ley de conservación de la energía.

 deductivo (análisis)  inductivo (síntesis)  dialéctico (análisis/ síntesis/ integración)

BLOQUE DE APRENDIZAJE II Exploración de experiencias previas PROPIEDADES PERIÓDICAS DE LOS ELEMENTOS  Nombres y símbolos.  Elementos abundantes y elementos raros.  Tabla periódica. - Metales

 ¿Qué errores se detectaron y cómo se corrigieron?

 Se suscitó algún conflicto por la manera de pensar de los integrantes del grupo ¿Cómo se resolvió?

 ¿Cuáles fueron las dificultades       

Laboratorios de aprendizaje: Establecimiento de tiempos concretos

Métodos

ACCIONES REFLEXIVAS (METACOGNICIÓN)

integradora heurística hermenéutica expresión creadora andragógica Problematizadora

         

Metodologías

Técnicas

expositiva interrogativa dialógica crítico-reflexiva exploratoria demostrativa comparativa socializada ABP (aprendizaje basadoproblemas)

en la comprensión de la teoría? ¿Cómo se resolvieron?

 ¿Cuáles fueron las dificultades en la escogencia de las estrategias? ¿Cómo se resolvieron?

 ¿Qué competencias se integraron en el desarrollo del curso? ¿Qué evidencias de logro se observaron?

 ¿Qué acciones curriculares se integraron?

 ¿Cómo se resolvieron los problemas de los tiempos para cubrir estructuras de aprendizaje?

 ¿Qué acciones se proponen para mejorar el método, la teoría y las técnicas implementadas?

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      

No metales Metaloides

Propiedades físicas de los elementos. - Estado físico. - Conductividad. - Lustre, maleabilidad, ductibilidad y dureza. La teoría atómica de Dalton. Átomos y partículas subatómicas. Isótopos. Masa atómica. Tamaño atómico e iónico. Energía de ionización. Los elementos por grupos. - Hidrogeno. - Metales alcalinos. - Metales alcalinotérreos. - Grupo IIIA. - Familia del carbono. - Grupo VA - Grupo VIA - Halógenos. - Gases nobles.

       



       

Aprendizajes situado significativo integrador cooperativo autónomo autogestionario por descubrimiento Estrategias formativas de aprendizaje ensayos artículos laboratorios investigaciones etnográficas hojas de trabajo análisis de textos experimentos proyectos integrados**

ENLACES QUÍMICOS

 Estructura de Lewis.  Enlaces iónicos  Enlaces covalentes  Electronegatividad  Enlaces covalentes polares  Enlaces metálicos  Dióxido de carbono y monóxido de carbono  Formas moleculares Laboratorios de aprendizaje: Establecimiento de tiempos concretos

BLOQUE DE APRENDIZAJE III Exploración de experiencias previas

           

Registradores gráficos mapas conceptuales mapas mentales diagramas líneas de tiempo

Evaluación escalas de rango rúbricas diarios listas de cotejo registros anecdóticos pruebas objetivas

 ¿Cuáles fueron las ventajas de vincular el trabajo individual y cooperativo? 

¿Cuál fue la propuesta concertada para superar las dificultades encontradas en el desarrollo del curso?

 ¿Qué competencias fundamentales se lograron sistematizar?

 ¿Qué experiencias trascendentes son posibles de replicar en la vida personal y en el desempeño laboral?

 ¿Qué reacciones hubo en la aplicación de la auto, co, hetero y metaevaluación?

 ¿Qué acciones de evaluación sumativa, formativa se desarrollaron para fijar aprendizajes relevantes y actitudes y valores?  ¿Cuál fue el impacto cognitivo y social resultante de los aprendizajes movilizados?  ¿Cómo se gestionó la responsabilidad, la crítica, la objetividad, la honestidad, la disciplina y la concreción de resultados?

REACCIONES QUÍMICAS 

Reacciones químicas y ecuaciones químicas.  Balanceo de ecuaciones.  Clasificación de las reacciones. - Combustión. - Combinación o síntesis. - Descomposición. - De los metales. - No metales. - Sustitución simple. - Doble sustitución.  Ecuaciones iónicas y ecuaciones iónicas netas.  Neutralización: una reacción de doble sustitución. CANTIDADES QUÍMICAS  Pesos y fórmulas moleculares.  Moles y masas molares.  Cálculos de composición.

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Conversaciones entre masas y moles. Cálculos con el número de avogadro. Molaridad. Fórmulas empíricas y fórmulas moleculares.

Laboratorios de aprendizaje: Establecimiento de tiempos concretos BLOQUE DE APRENDIZAJE IV Exploración de experiencias previas ESTEQUIOMETRÍA: CÁLCULOS EN ECUACIONES QUÍMICAS  Razones molares a partir de ecuaciones químicas.  Cálculos de mol a mol.  Cálculos con moles y masas.  Cálculos con soluciones molares.   

Cálculos de reactivo limitante. Rendimiento porcentual. Cambios de energía en reacciones químicas.

 

La atmósfera. Presión atmosférica. Teoría cinética molecular. Unidades de presión de un gas. Ley de Gay-Lussac: presión y temperatura de los gases. Temperatura y presión normales. Ley combinada de los gases. Ley de Avogadro: volumen y moles de gases. Volumen molar y densidad de gases a TPE. Ley del gas ideal. Ley de Dalton de las presiones parciales. Estequiometria de gases-

las

GASES

       

Laboratorios de aprendizaje Establecimiento de tiempos concretos BLOQUE DE APRENDIZAJE V Exploración de experiencias previas LIQUÍDOS Y SÓLIDOS



Gases, líquidos y sólidos: algunas generalizaciones.  Fuerzas interiónicas e intermoleculares.  El estado líquido.  Vaporización y condensación.  El estado sólido.  Fusión y congelación. SOLUCIONES  Soluciones  Terminología de solubilidad.  Solubilidad de los compuestos iónicos y covalentes.  Ósmosis diálisis.

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Laboratorios de aprendizaje Establecimiento de tiempos concretos

VI.

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE

Se potenciará el trabajo a distancia, con el uso exclusivo de la plataforma virtual de la Facultad de Humanidades de la Universidad de San Carlos de Guatemala. Ajustando estrategias adecuadas para lograr el conocimiento de la Historia de Guatemala y su efecto en el presente y el futuro del país. VII.

RECURSOS

Recursos Técnicos  Equipo de Computación, Equipo de Audio, Equipo de Vídeo.  Internet, Aplicaciones para vídeo como Zoom, Google Meet.  Plataforma Virtual de la Facultad de Humanidades de la Universidad de San Carlos de Guatemala. VII.

Por lo cual se aprovecharán las visitas guiadas por sitios de la web, para realizar diversas actividades de análisis, creatividad y autoconocimiento, como resúmenes, ensayos, rutas de aprendizaje, omiaros, mapas mentales, conceptuales y otras más.

 Recursos Didácticos Recursos Financieros  Los propios estudiantes con sus recursos económicos cubren sus necesidades Recursos humanos Coordinador Sección Académica, Estudiantes, Profesores

EVALUACIÓN

Se realizarán diversas actividades programadas en el siguiente cronograma y se calificarán de acuerdo a fechas programadas en la plataforma de la Facultad de Humanidades USAC. No. 1

2 3

Acciones Acciones de Investigación. Realiza investigación periódica sobre un tema de interés de actualidad nacional. Se estará calificando el trabajo según el avance, los sábados señalados. (Marco Conceptual, Marco Teórico, Marco Metodológico/Operativo y Marco Propositivo) Evaluación Parcial I Evaluación Parcial II Acciones de extensión. Muestra evidencia e informe de su participación en el proceso de Extensión. Se estará calificando el trabajo según el avance, los sábados señalados. (Plan general y Ejecución del Proyecto de Extensión) VARIAS ACTIVIDADES:

Puntos 10 10

Fecha 26/02/21 30/04/21

7.5 7.5 5

13/02/21 20/03/21 12/03/21

23/04/21

1. Mapa Conceptual: La historia de la Química 2. Crucigrama: Materia y sus estados 3. Trabajo cooperativo: Canción sobre la Tabla Periódica de los elementos. 4. Actividades sobre la Teoría de Lewis. 5. Hoja de Trabajo sobre las Reacciones Químicas 6. Hoja de Trabajo sobre balanceo de Ecuaciones 7. Hoja de Trabajo sobre peso molecular 8. Hoja de Trabajo sobre calcula en ecuaciones químicas. 9. Powtoon o Animaker sobre Líquidos y sólidos y las soluciones.

29/01/21

3 4

05/02/21 12/02/21

3 3 3 3 3

26/02/21 05/03/21 12/03/21 19/03/21 16/04/21

23/04/21

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Página 6 de 6 10. Actividad de Repaso.

VIII.

30/04/21

Presentación de Portafolio Estudiantil

08/05/21

Actividad final TOTAL

10 100

15/05/21

ACCIONES COPARTICIPATIVAS DE EVALUACIÓN

IX.   

IX.



Autoevaluación (Reflexión individual) Coevaluación (Reflexión grupal) Heteroevaluación (Reflexión Institucional) REFERENCIAS

 VIRTUALES  www.biblioteca.usac.edu.gt  www.eduteka.org

Metaevaluación (Correspondencia con la visión,la misión, las políticas y el entorno económico y sociocultural)



CHANG R. (1998). Química. México: McGraw-Hill. E540 C456:11***



DAUB, G.W., Seese. (1996). Química. México: Pearson Educación. 540 D235:8***



MORRIS, Hein. (2016). Fundamentos de Química.México: Cengage Learning. 540 H468:14 C.2 ****

 BIBLIOGRÁFICAS Bibliografía básica del curso 



BROWN, T.L. (1993). Química. La ciencia central.México: Prentice-Hall Hispanoamericana, S. A. 540 Q6qu***

Bibliografía complementaria

BURNS, Ralph A. (2003). Fundamentos de Química.México: Pearson Educación. 540 B967:5*** PIMIENTA PRIETO, Julio Herminio. (2012). Las competencias en la docencia universitaria. Madrid: Pearson. TOBÓN, Sergio. (2014). Formación integral y competencias. Pensamiento

complejo, currículo, didáctica evaluación. Bogotá. Instituto CIFE. 

UNIVERSIDAD DE DEUSTO (2008). Aprendizaje basado en Competencias. Una propuesta metodológica de las competencias genéricas. Bilbao. Mensajero.

Lic. Abner Samuel Cifuentes de León Docente del Curso

2021

Tecnología Química ISSN: 0041-8420 revista.tec.quimica@fiq.uo.edu.cu Universidad de Oriente Cuba

Mulet Hing, Lilia N.; Hing Cortón, Romelia LA HISTORIA DE LA QUÍMICA Y EL DESARROLLO DE LA SOCIEDAD Tecnología Química, vol. XXVIII, núm. 3, septiembre-diciembre, 2008, pp. 15-27 Universidad de Oriente Santiago de Cuba, Cuba

Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=445543757002

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Sistema de Información Científica Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

LA HISTORIA DE LA QUÍMICA Y EL DESARROLLO DE LA SOCIEDAD **Lilia N. Mulet Hing, *Romelia Hing Cortón **Delegación Territorial del CITMA, *Facultad de Ingeniería Química, Universidad de Oriente

En el presente trabajo se muestra cómo el desarrollo de la Química ha contribuido al desarrollo de las diferentes formaciones económicas sociales, reflejándose en la prehistoria y en la historia de la Química el cuadro general de la historia de la cultura. La historia de la sociedad es la historia del desarrollo y la sucesión de formaciones socioeconómicas, y el desarrollo de la Química en cada una de ellas, ha tenido sus peculiaridades, habiendo desempeñado la misma un papel no poco importante en cada una de estas formaciones. Los resultados de la ciencia han sido utilizados y manipulados directamente por el hombre de acuerdo con sus intereses, ya que los adelantos de la ciencia y la técnica conllevan al desarrollo de las fuerzas productivas, y es en el capitalismo donde se llega a las contradicciones fundamentales, pues el desarrollo de las ciencias y entre ellas la Química, se utiliza para incrementar la explotación de los trabajadores. Palabras clave: química, formaciones socioeconómicas. _____________________

The present paper shows how the development of Chemistry has contributed to the development of different social economic formations, reflected in the prehistory and history of Chemical overview of the history of culture. The company history is the history of development and succession of socioeconomic formations, and the development of chemistry at each one, has had its peculiarities, having played it a not unimportant role in each of these formations. The results of science have been used and handled directly by humans according to their interests, because advances in science and technology lead to development of productive forces and capitalism is where we reach the fundamental contradictions, because the development of science and the chemistry between them, are used to increase the exploitation of workers. Keywords: chemistry, socio-economic formations.

Introducción La Química es una de las ciencias más jóvenes. Las Matemáticas, la Física y la Astronomía, tienen una historia que se remonta a miles de años, de la que dan, aún hoy, testimonio vivo, los nombres conocidos de Tales, Pitágoras, Euclides, Arquímides, Aristarco, Ptolomeo, etcétera. Los esfuerzos encaminados a la Química, han vagado durante largo tiempo entre errores y extravíos. Mientras que otras ciencias como Medicina y Derecho; desde un principio tuvieron ante los ojos perfectamente claros sus objetivos, por muy variados que hayan podido ser en el curso de los siglos los caminos que habían de llevar a sus fines, en cambio los intentos que paulatinamente desarrollaron la Química durante siglos carecieron de plan y objetivo, o sirvieron para otros fines. Se tardó en conocer lo que sería la labor propia de la Química, esto es, la investigación de las propiedades de las sustancias y de sus transforma-

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ciones recíprocas. A este punto no se llegó hasta el siglo XVII, época en que surgió la Química propiamente dicha como ciencia autónoma, y a partir de la cual puede reivindicar su propia historia. Más que en otras ciencias, se refleja en la prehistoria y en la historia de la Química el cuadro general de la historia de la cultura. La confusión que se manifiesta en la historia del desarrollo del ser humano se manifiesta repetidamente en este campo, y para su comprensión es necesario ahondar en el modo en que se pudo llegar a las ideas que para las concepciones actuales, son extrañas e incomprensibles. Es necesario observar cómo en el camino del conocimiento, después de múltiples encrucijadas y desviaciones, se convierte finalmente en la gran arteria principal de una ciencia auténtica. La ciencia da cuerpo en cada etapa al conocimiento que en ella se tiene de los hechos presentados por la naturaleza, y por ello, su estado varía a medidas que progresa el conocimiento; debido a esto, el

investigador de la naturaleza ha de saber que el estado en que se encuentra su ciencia en su época no es permanente, que todo se halla en fluencia, que el hoy es sólo un puente entre el ayer y el mañana. Todas estas consideraciones son aplicadas a la Química, teniendo la misma además, el privilegio de que con su desarrollo, promueve directamente el desarrollo industrial, ya que toda su actividad de búsqueda está dada por las exigencias económico-sociales de la época, por lo que, al señalar en la historia se observan, los distintos tipos de sociedad caracterizados por sus formaciones socioeconómicas que la Química como toda ciencia, tiene un determinado nivel, lo que ha apoyado el desarrollo del modo de producción específico de la época. La historia de la sociedad es la historia del desarrollo y la sucesión de formaciones socioeconómicas, y el desarrollo de la Química en cada una de ellas ha tenido sus peculiaridades, habiendo desempeñado la misma un papel no poco importante en cada una de estas formaciones. Lenin escribía que Marx, al aplicar el materialismo a la historia, dividía todas las relaciones sociales en materiales e ideológicas. Las relaciones materiales son, en primer término, las relaciones económicas de producción, que surgen en el proceso de producción de bienes materiales como principal tipo de actividad humana, son igualmente materiales las relaciones entre el hombre y la naturaleza, entre la producción y el consumo, y otras; por tanto, es aquí donde influye directamente el desarrollo de la Química como ciencia en la base de cada formación socioeconómica, y es por ello que el objetivo de este trabajo es hacer un sencillo análisis del papel desempeñado por la Química en el desarrollo socioeconómico de la sociedad.

Desarrollo Edad Antigua (desde la antigüedad hasta el siglo IV d. de C.) En la antigüedad hasta la caída del imperio romano, siglo IV d. de C., las formaciones socioeconómicas que se desarrollaron fueron la comunidad primitiva y el esclavismo. La primera presentaba como comunidades étnicas la gens y

la tribu; según datos de la antropología, la etnografía y la arqueología, la organización gentilicia vino a sustituir la vida en manada, en el período paleolítico superior cuando apareció el tipo humano contemporáneo. La gens es el colectivo primario de producción social y étnico de la sociedad anterior a la división en clases, en el que había comunidad de origen, lenguaje, costumbres, creencias, rasgos de vida y cultura comunes, colectivo en el que en el cumplimiento de todas sus funciones desempeñaban el papel primordial tanto los vínculos productivos como los de consanguinidad. La gens tenía territorios comunes para vivir, así como para cazar, recolectar y otras formas de actividad productiva. La base económica de la gens era la propiedad comunal primitiva. La comunidad que constituía la gens administraba en común la economía sobre la base de la propiedad colectiva y la distribución igualitaria de los productos. El cambio y el desarrollo de la actividad económica llevaban a la modificación de las formas de organización gentilicia de la sociedad. La tribu es una comunidad humana más grande que la gens, integrada comúnmente por varias centenas o miles (a veces decenas de miles) de personas. Cada tribu contaba como mínimo de dos gens; dentro de la tribu cada gens seguía constituyendo una unidad socio productiva independiente, aunque a la vez, dio lugar a una nueva forma de propiedad social, un nuevo tipo de organización social. La comunidad gentilicio tribal ofreció cierta libertad al desarrollo de la actividad económica y de la cultura primitiva, y contribuyó a la cohesión de los hombres, pero al propio tiempo, los lazos de consanguinidad limitaban el crecimiento numérico de los colectivos sociales, dificultaban los contactos, en particular el desplazamiento de los hombres y el progreso de las relaciones económicas. Durante toda esta época, la Química fue desconocida en su sentido actual. La experiencia diaria aportaba conocimientos diarios de índole química, pero faltaban estudios de carácter sistemático. Los nativos, por supuesto, no tenían conocimiento de la Química como tal, pero la utilizaban de forma rudimentaria al emplear las plantas

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como colorantes para obtener sustancias medicinales, obtenían bebidas alcohólicas fermentando maíz, y otros usos muy elementales, que significaron la semilla que al fructificar, dio lugar a una de las ciencias que ha prestado gran ayuda al desarrollo de la civilización. La producción comienza históricamente por la confección y el uso de los instrumentos de trabajo más primitivos de piedra, yeso y madera, como son: el hacha o la punta de piedra, el garrote y la lanza y los artículos de hueso. El mayor adelanto de la fase primitiva del desarrollo de la humanidad fue el descubrimiento y el uso del fuego. Este descubrimiento, según expresión de Engels, separó definitivamente al hombre del reino animal. El invento del arco y la flecha amplió sus posibilidades, apareció la alfarería y fue surgiendo un conjunto de instrumentos sencillos que permitían diversificar sus actividades, aunque en la fase más temprana de la sociedad primitiva, el hombre no producía más que los instrumentos de trabajo, y los medios de subsistencia los tomaba directamente de la naturaleza (economía tipo apropiador), así se explica que hubiese sido una grandiosa revolución en el avance de la producción primitiva el tránsito de la apropiación a la producción de medios de subsistencia, lo que iba ligado a la aparición de la agricultura y la ganadería, este tránsito se produjo en el período neolítico. La recolección de frutos y granos preparó el tránsito a la agricultura y la caza, a la ganadería. La agricultura de azada permitió al hombre utilizar un poderoso medio de producción: la tierra. El progreso de los aperos agrícolas llevó a la aparición del arado y otros medios de laboreo de la tierra y recolección de la cosecha; el avance sucesivo va ligado al uso de instrumentos metálicos, primero de cobre y luego de hierro. La agricultura, la ganadería y los aperos de metal crearon un nuevo nivel de desarrollo de la producción. Surgió la base para la división del trabajo social entre la ganadería y la agricultura, producción artesana y la agrícola, y más tarde entre el trabajo intelectual y manual, los hombres comienzan a producir más y surge la posibilidad de acumular riquezas. Todo tuvo sus consecuencias sociales y preparó el tránsito del régimen primitivo a la sociedad dividida en clases.

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A la par, la organización gentilicio tribal hubo de ceder lugar a una nueva forma de comunidad humana, constituyeron la base de esta nueva comunidad no ya vínculos de sangre o de parentesco, sino determinados nexos territoriales entre hombres pertenecientes a distintas gens, pero unidos por el carácter de la actividad económica, por relaciones comerciales u otros de carácter económico. Esta nueva forma de comunidad humana fue el pueblo. La sociedad de clases no nació en todas partes, surgió inicialmente donde las condiciones de los suelos y el clima entre otros factores permitían obtener cosechas relativamente buenas, lo cual promovió el surgimiento de la esclavitud. Donde la esclavitud se había erigido sobre la base de la producción social, surgió la formación esclavista que alcanzó su florecimiento y sus formas clásicas en la cuenca del Mediterráneo (Grecia y sus colonias, el Imperio Romano). Aquí se conseguían esclavos más que nada por la vía de las conquistas. El trabajo del esclavo servía de base para el desarrollo de toda la organización social y la cultura del mundo antiguo. La instrucción y la cultura se enlazan en los distintos pueblos con el culto religioso; los sacerdotes eran, al mismo tiempo, los maestros y los educadores del pueblo, fomentan e integran las fuerzas espirituales y son los auténticos portadores de la cultura. Así en los templos egipcios se cultivó la ciencia junto a la religión, y a medidas que estos pueblos antiguos iban desarrollándose desde el punto de vista social, se iba desarrollando una vida industrial práctica, la cual pronto produjo algunos conocimientos de las ciencias naturales, principalmente en los siguientes campos: elaboración de metales, fabricación del vidrio, tintorería, fabricación de cerveza, preparación de medios medicinales y obtención de venenos de plantas. La obtención de los metales a partir de los minerales y su ulterior elaboración, constituye el primer grado de una cultura superior. Los primeros metales que se conocieron fueron los que se presentan libres en la naturaleza, como son: el cobre, el oro y la plata. El descubrimiento de las tumbas de los faraones, especialmente la de Tutankamen, ha mostrado

con cuánta prodigalidad se empleó el oro en el culto de los muertos. Se conocían aleaciones de oro y plata, que en parte se presentaban en la naturaleza y en parte se obtenían fundiendo juntos ambos metales. Fueron sólo siete los metales conocidos durante la Antigüedad y la Edad Media, además de los tres ya mencionados; se conocieron el estaño, el plomo, el mercurio y el hierro, representando aproximadamente la décima parte de los metales que existen; ellos fueron considerados como símbolos terrenales de los siete cuerpos celestes: el sol, la luna y cinco planetas. La alfarería es la más antigua de las industrias, el primer indicio del comienzo de una cultura más elevada. La forma y el tipo de decoración de las vasijas de cerámica encontradas en las excavaciones sirven para caracterizar los diferentes grados de cultura. La industria de la cerámica floreció en Italia y en el vidriado de las vasijas de arcilla fabricadas allí, con la tierra sellada se ha encontrado ácido bórico. Entre los chinos, cuya cultura se remonta hasta 3 000 años a. de C., se perfeccionó la alfarería hasta la fabricación de la porcelana. También en esta época, a partir de la caliza natural, se obtuvo muy pronto por combustión la cal; junto a la sal común extraída desde los tiempos primitivos del agua del mar o de salinas por evaporación de éstas al sol. Se conocía ya desde remota antigüedad la sosa, que se presenta en estado natural en Egipto y la potasa, obtenida de las cenizas de la combustión de ciertas plantas. La sal común desempeñó un papel muy importante en la momificación de los cadáveres. En tumbas cercanas a la pirámide de Kéops se han encontrado vasijas de alabastro herméticamente cerradas que proceden de 3 000 años a. de C. y que contienen aún lejía de sosa al 3 %, inalterable. El nitro fue conocido en la antigüedad y fue empleado por los chinos para la preparación de los compuestos precursores de la pólvora. El alumbre que se presenta en la naturaleza fue utilizado para el curtido de pieles y otros fines. Aparte de los siete metales y el carbono, en la Antigüedad y en la Edad Media no se conoció más elemento que el azufre; ya Homero cita el empleo del azufre ardiendo para fumigar.

El teñido es una de las industrias más antiguas, se utilizaban jugos vegetales y animales para teñir las telas. También existían colorantes minerales o pigmentos como el blanco de plomo, el minio, el lapislázuli, ocre y otro. La estibina pulverizada era la sombra de ojos de las egipcias. Ungüentos y aceites aromáticos eran extraídos de las grasas animales y vegetales. Se obtenía almidón de los granos de trigo. La fabricación de cerveza era una especialidad de los egipcios, celtas y germanos. Más antigua que la fabricación de cerveza es la fabricación de vino con mosto de uva; aparece en un relato bíblico de cómo un día se embriagó Noé. También se fabricaba vinagre; no faltaban remedios para la expulsión de lombrices y tenias. Mucha más importancia que los conocimientos prácticos de los antiguos, tienen sus concepciones teóricas, y muy en primera línea la de los griegos que en el campo de la filosofía ha sido determinante. En ellos, el espíritu de la investigación experimental de la naturaleza no se desarrolló tanto como el pensamiento lógico puro. Ellos se hacían la pregunta: de qué está formado el mundo; con la respuesta a esta pregunta creían que se resolverían todos los enigmas de la existencia y de los fenómenos de la naturaleza. Por ejemplo Tales de Mileto explicaba que el agua era el elemento original de todas las cosas (año 600 a. de C.); de ella, todo procedía, a ella, todo regresaba, mientras que Anaxímenes explicaba el aire como verdadera esencia fundamental por cuya condensación debían surgir todas las cosas. Otros célebres filósofos meditaban sobre la cuestión de la “forma fundamental ordenadora del mundo”. Pitágoras de Samos (siglo IV a. de C.), cuyo nombre ha quedado inmortalizado en las Matemáticas por su teorema del triángulo rectángulo, vio en el número la fuerza elemental que da vigor a todas las cosas. En primer lugar, por el número se crean la forma y la armonía. El acierto de esta intuición resulta de una claridad particularmente penetrante a la luz de las nuevas ideas sobre la ordenación de los electrones en la configuración del átomo. La reunión de ambos problemas, el del elemento fundamental y el de la forma fundamental,

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produjo el problema básico de la filosofía griega que, principalmente, se resolvió en su nivel clásico. Este problema planteaba: cómo llega la materia a la forma, cómo surgen las cosas del mundo, cómo se explican el perpetuo nacer y morir, la eterna mutación. Estas preguntas fueron contestadas por dos escuelas filosóficas, una de ellas planteaba que existe sólo un ser invariable, lo absoluto, que todo lo demás es ilusión, una variación del ser y con ella un surgir y desaparecer de las cosas, es imposible, puesto que una cosa no puede al mismo tiempo ser y dejar de ser. La otra escuela tenía otro punto de vista; planteaba que la variación constante que nosotros percibimos es ciertamente una contradicción en sí misma, pero es una contradicción necesaria. El acontecer del mundo, decía, es inexplicable, pero es un hecho original. La esencia primitiva de todas las cosas es concebida en variación continua, pero que es la razón divina la que mantiene el orden del mundo. Estas dos ideas son aparentemente contradictorias, pero se logró conciliarlas cuando se planteó que en lugar de una sola esencia original, había una pluralidad de esencias primitivas, que aunque permanecen invariables en sí y por sí, ejercen acciones mutuas, produciendo la variación constante. Esta solución para el difícil problema, mediante la cual el acontecer del mundo había de considerarse como un proceso mecánico, pudo ser explicada por dos caminos: por la doctrina de los elementos y por la teoría atomística. La doctrina de los elementos proviene en su origen del examen de la bóveda celeste y se basa en la hipótesis de los antiguos babilonios de que todo lo terrestre debe considerarse como un reflejo de lo celeste. Fue desarrollada a mediados del siglo V por Empédocles. Según ellos, a los cuatro planetas en el cielo corresponden en la tierra cuatro sustancias fundamentales, con las cuales se ha constituido el mundo, ellos son: fuego, aire, agua, tierra. Mediante las dos fuerzas fundamentales, el amor y el odio se unen y separan alternativamente, causando con ello la variación constante.

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El otro ensayo realizado para resolver el difícil dilema, se desarrolló aún más rico en resultados, y con su devenir en el transcurso de los siglos ha llegado a ser en la época presente la teoría atómica universal. Ellos planteaban que las sustancias estaban constituidas por unidades indivisibles pequeñísimas, no perceptibles por los sentidos; estos átomos se diferenciaban unos de otros en forma y tamaño, y chocan, se unen y se separan sometidos sólo a la ley natural, a la ciega necesidad. También el espíritu y el fuego están, según ellos, formados por átomos. Otros filósofos planteaban que estos átomos no se hallaban sometidos a una ley natural ciega, sino a una razón divina. La filosofía de Aristóteles no tuvo que ver con los átomos, ya que ellos aceptaban el principio de que la división de la materia podía continuar hasta el infinito, por lo que no podían admitir la existencia de partículas indivisibles. Él pretendía resolver los problemas de la naturaleza por medio de reflexiones puramente mentales (deducción) y despreció el método inductivo. A los cuatro elementos arriba mencionados, agregó el éter, que más tarde sería la quinta esencia. Como no concibe sustancialmente diferentes los elementos, sino más bien como corporificaciones de distintas propiedades asociadas que pueden intercambiarse, Aristóteles introduce el concepto de extraordinaria importancia para la época siguiente, de la transmutación de los elementos. Para él existían cuatro propiedades fundamentales, de las que cada dos se oponen entre sí: seco - húmedo, frío - caliente. A todos los elementos corresponden una de cada par, así un elemento seco y frío = tierra; húmedo y frío = agua; seco y caliente = fuego; húmedo y caliente = aire. Las restantes propiedades están condicionadas por las propiedades principales. Esta idea de la transmutación de los elementos por intercambio de las propiedades es el fundamento teórico de los penosos esfuerzos de los alquimistas.

Edad Media (hasta la segunda mitad del siglo XV) Al concluir la Edad Antigua, la Química se encontraba en el estado que acabamos de señalar,

y los conocimientos y la destreza en las aplicaciones técnicas que llevó consigo la vida industrial en la antigüedad, no experimentaron ningún proceso rectilíneo después de la caída del mundo antiguo. En Europa Occidental, el comienzo de la Edad Media se distinguió por la pérdida de muchas conquistas científicas de la antigüedad. La causa del desarrollo relativamente lento de la ciencia, hay que buscarla en el estancamiento de la producción, es decir en que los procesos fundamentales de la producción en la agricultura, la ganadería, la artesanía y la construcción se efectuaban con rudimentarias herramientas manuales y a partir de conocimientos empíricos tradicionales heredados de las generaciones precedentes. Además, la explotación de los esclavos era fuente de riqueza de los esclavistas, es decir, que esta formación socioeconómica que se heredó del mundo antiguo, ya en la Edad Media no propicia el desarrollo de la producción y de la ciencia, todo esto conlleva a que el esclavismo ceda el paso a una nueva formación socioeconómica: el feudalismo, donde el señor feudal se apropia una parte del producto (o del tiempo de trabajo) del campesino. En la sociedad feudal, la agricultura y la ganadería, así como la artesanía, constituyen la base material y técnica de la misma, siendo el nivel de desarrollo de las mismas más elevado que en épocas anteriores. El feudalismo brindó al desarrollo de las fuerzas productivas, mayores posibilidades que las formaciones precedentes. La Grecia clásica había llegado paulatinamente por diversos contactos y mezclas con el Oriente a un estado de cultura que se designa como helenismo, y cuyo centro fue la ciudad de Alejandría fundada en Egipto en el año 331 a. de C. por Alejandro Magno. Así también en Egipto hay que buscar el origen del rumbo de la investigación y de los esfuerzos peculiares, cuyo conjunto se designa con el nombre de Alquimia. Los elementos de Empédocles y Aristóteles fueron suplantados en las ennegrecidas cocinas de los alquimistas, bajo la influencia árabe por el mercurio y el azufre como sustancias fundamentales y más tarde se agregó el arsénico. Así, el mercurio con su brillo y densidad, corporificaba el principio metálico, y era el representante de lo

“frío y pasivo” de los elementos griegos, tierra y agua, mientras que el azufre representa el principio de lo combustible, el grupo”caliente y activo”, aire y fuego. Además, el mercurio y el arsénico fueron considerados como principios de lo masculino y el azufre como el principio de lo femenino, y de su enlace debía surgir lo nuevo, luego se añadió la sal como representante de lo incombustible y lo soluble en agua. De esta época de la alquimia datan obras que dan tres maneras de transmutar metales. Toda la época de la alquimia se caracteriza especialmente por este tipo de falsedades, suplantaciones, ocultaciones místicas de la verdadera situación con formas oscuras y misteriosas. Apareció un gran número de obras mágicas alquimistas de cuyos presuntos autores no se sabe nada en concreto. Así, nacida de tales principios confusos y diversificados, siguiendo luego el destino de los pueblos condicionados por las expediciones guerreras y el desarrollo general de la cultura, se fue desenvolviendo la alquimia en el curso de los siglos, o más bien puede decirse que llevó una existencia entre sombras con la aspiración de realizar los viejos sueños de transformar los metales de poco valor en ricos tesoros de oro y plata, y crear un remedio para todos los males. Aunque en general reinaba la ilusión alquimística, surgieron ya en el siglo XIV algunas voces críticas, y aun se llegó a la prohibición de la alquimia mediante bulas papales, llamándosele a la misma “arte negro “. Habíamos mencionado, que en la Edad Media la producción se había estancado en gran medida debido a que los procesos productivos básicos en la agricultura, la ganadería, la artesanía, y la construcción se realizaban con ayuda de instrumentos manuales primitivos, y partiendo de los conocimientos empíricos heredados de las generaciones anteriores, por lo que la ciencia, cuyo surgimiento y desarrollo viene condicionado por la producción, tampoco tuvo gran auge en esta época, y específicamente en la Química no se aportaron grandes innovaciones, por el contrario, se perdieron muchos adelantos aportados por el mundo antiguo; sin embargo, en las entrañas del

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régimen feudal reinante, se gestaban lenta y ocultamente las premisas materiales para nuevas formas sociales de vida, ya que el feudalismo era una sociedad estancada, la técnica rutinaria, el encerramiento local y el aislamiento, el deficiente desarrollo de las vías y medios de comunicación, la implantación de un riguroso e inmutable reglamento para todos los tipos de actividad, las barreras estamentales, la presión de las tradiciones, la rígida reglamentación de la vida espiritual por la iglesia y la dominación de la religión en la esfera ideológica, frenaban los cambios progresistas. Sin embargo, el avance de la división del trabajo, el progreso de las relaciones monetarias mercantiles, la aparición de nuevos mercados, etcétera, dieron vida a nuevas fuerzas productivas, a la cooperación y la manufactura, que prepararon las condiciones para la producción mecanizada.

Edad Moderna (hasta la Revolución Francesa en 1789, siglo XVIII) Ya en la segunda mitad del siglo XV, la Edad Media cede el paso a la Edad Moderna. Allí comienza un nuevo capítulo en la historia del desenvolvimiento de las ciencias naturales, la invención de la imprenta (1450) y el descubrimiento de América (1492) ampliaron los horizontes, y el hombre despertó de un letargo redescubriendo muchas cuestiones que se habían quedado en el olvido en el mundo antiguo. Es en los comienzos de la Edad Moderna, donde comienza a desarrollarse la yatroquímica, la cual provocó un desarrollo notable en los conocimientos, pero aún no estaba capacitada para resolver los problemas que se planteó al tratar de explicar con la química todos los procesos biológicos. El padre de la yatroquímica fue Paracelso, el cual dejó muchos escritos de la época; él planteaba que todos los procesos vitales son químicos y es posible influir en ellos por medios químicos; fue el que introdujo la palabra Química. Para él las sustancias fundamentales eran las de los alquimistas, el azufre y el mercurio, a las cuales añadió como tercer elemento la sal. El mercurio era para él el principio de la pesantez, de lo líquido y lo volátil; el azufre el principio de la combustión y el calor, y la sal el

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principio de la estabilidad al fuego y la solubilidad en agua. Estos tres principios constituyen todas las sustancias del reino animal, vegetal y mineral, uniéndose en mezclas variables. Cuando se perturban las proporciones debidas a la mezcla, aparecen las enfermedades. Demasiado mercurio es la causa de la parálisis y melancolía; demasiado azufre, de calor y fiebre; demasiada sal de hidropesía y diarrea. El equilibrio perturbado puede volver a restablecerse mediante la ingestión de determinados productos químicos, y así se cura la enfermedad. De esa forma, en lugar de los cocimientos de Galeno, introdujo determinados productos químicos como medicamentos, y entre ellos, sales de metales pesados que hasta entonces se conocían como venenos, él los daba a los enfermos dosificados. Hizo ensayos para obtener de las plantas medicinales, los componentes activos; es de la yatroquímica de la que procede la química farmacéutica. También Paracelso se considera fundador de la toxicología científica. En esta época de la yatroquímica, se obtuvieron y estudiaron muchos compuestos químicos, escribiéndose obras sobre la farmacopea de la época. También se desarrolló la Química de los gases y la Química fisiológica por Van Helmont, el cual hizo ensayos para demostrar la ley de conservación de la materia. A la par de la yatroquímica, se fue desarrollando la Química técnica, la cual abarcaba el campo de la minería, mineralogía y petrografía. Georg Bauer dejó un grandioso tratado de minería, metalurgia y tecnología química, se llegó a un desarrollo superior de la cerámica; se prepararon esmaltes sobre arcilla. Se incursionó en los abonos artificiales en campos de cereales. Entre las personalidades de esta época, se encuentra Johann Rudolph Glauber, al cual se le ha denominado fundador de la industria química, no sólo de la inorgánica, sino del primer rudimento de la orgánica. Obtuvo ácido sulfúrico por diferentes vías, ácido clorhídrico, sulfato de sodio, sulfato de amonio y otras hasta el momento desconocidas. Su laboratorio pasó a ser una pequeña fábrica de preparados químicos, deshidrató y sometió a destilación fraccio-

nada compuestos tales como el vinagre, ácido piroleñoso; preparó sales de ácido acético y obtuvo la acetona y la acroleína, aisló el fenol y el benzol, se perfeccionaron las instalaciones y aparatos de laboratorio y, además, inventó cargas para una especie de granada de gases. Cuanto más se aferraban los representantes de la yatroquímica al dogma de que todos los fenómenos orgánico-biológicos habían de explicarse como procesos químicos, tanto más se manifestaba la insuficiencia de este criterio por la falta de los conocimientos químicos necesarios y, por consecuencia, tanto más rápidamente había de consumarse la decadencia de la orientación yatroquímica. Era necesario no sólo liberarse de los viejos dogmas transmitidos por la escolástica, sino también protegerse de los nuevos que a su vez habían impuesto. Con el comienzo de la Edad Moderna, algunos hombres de ciencia expresaron ya la idea de la investigación inductiva, del empirismo experimental. Fue el inglés Francis Bacon (1561-1626) el que expresó “hay que limpiar de prejuicios abstractos el espíritu y los sentidos y reducir toda investigación a la experiencia”. Ya en 1620, expone su hipótesis acerca de la constitución material de las cosas, no considera las partículas más pequeñas componentes de los cuerpos en el mismo sentido que Demócrito, es decir, como átomos cualitativamente iguales en el espacio vacío, sino como las partículas últimas, moviéndose en todas direcciones, del propio cuerpo, visibles y palpables, y que se diferencian de éste, sólo por el tamaño, y las designa con el nombre de corpúscula, él es fundador de la teoría corpuscular. Así, hacia mediados del siglo XVII, en las cabezas más eminentes se habían ido desalojando de tal forma los últimos residuos de la mentalidad de la Edad Media y de la yatroquímica, que también para la Química pudo comenzar una nueva época. El acrecentamiento de la función de la ciencia en la vida de la sociedad marcha paralelo a su propio progreso arrollador, con la particularidad de que en la interacción de la ciencia y la producción, el papel decisivo corresponde, sin duda alguna, a la última. El aumento de los conocimientos científicos en

los siglos XVI al XVIII (sobre todo en la mecánica y las matemáticas) ligado directamente a las necesidades de la producción, la navegación y el comercio en desarrollo, preparó la Revolución Industrial del siglo XVIII en Inglaterra. Por su parte, el paso a la producción mecanizada dio a la ciencia una nueva base técnica y un potente impulso para su avance ulterior. La gran industria mecanizada es imposible sin el aprovechamiento creciente de las leyes de la naturaleza. La invención de la máquina de vapor y luego del motor de combustión interna, hizo necesario desarrollar y aplicar la teoría del calor; la creación de telares, hornos para cortar metales y otras máquinas, así como medios de transporte modernos, exigió desarrollar y aplicar la mecánica; el invento de generadores de fluido eléctrico y de motores eléctricos requirió desarrollar y aplicar la teoría de la electricidad. La Química no se quedó al margen de estos adelantos, y a mediados del siglo XVII comienza a tomar su verdadera autenticidad, fundamentalmente en las personas de Joachim Jungius y Robert Boyle. Jungius defendió la teoría corpuscular, precisó el concepto de elemento químico. Boyle (1627-1691), considerado como el verdadero fundador de la auténtica Química, combatió las viejas concepciones alquimísticas y yatroquímicas, y se liberó de los prejuicios tradicionales y dio a la Química como ciencia de la naturaleza una base experimental; abogaba por efectuar ensayos, hacer observaciones y no expresar ninguna teoría sin haber comprobado primero los fenómenos relacionados con ella. Con estas palabras entendía como misión propia de la Química la investigación experimental de las propiedades de las sustancias sin otro fin secundario, y la Química fue desde este momento, por primera vez, una ciencia autónoma, y el análisis que hizo sobre los átomos no se encontraba muy lejos de los puntos de vistas modernos. Fue en el siglo XVII cuando se descubrió el fósforo como elemento, y Boyle estudió este elemento, así como el proceso de combustión; determinó el peso específico del mercurio, y formuló en 1660 la ley natural de los gases, que dio lugar a la ley de Boyle Mariotte, la cual sigue siendo utilizada en nuestros días.

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Es en este siglo cuando se perfecciona la obtención del vidrio utilizando bórax como endurecedor. Se dividió la Química por primera vez en mineral, vegetal y animal. Se prepararon aleaciones de bajo punto de fusión con plomo, estaño y bismuto. A finales del siglo XVII y comienzos del XVIII, se desarrolla la teoría del flogisto por Georg Stahl; él quería hallar una explicación teórica satisfactoria para los procesos de combustión y calcinación de metales, y se apoyaba en la teoría de que en todas las sustancias combustibles existe algo común que se escapa por la acción del calor a la llama, y a este algo que Becher llamó “terra inguis”, Stahl “flogisto”, el cual era la materia ígnea que se halla en todas las sustancias combustibles y en las sustancias que se alteran por el calor, la cual se escapa de los metales al calcinarlos, y se escapa con la llama en la combustión de sustancias orgánicas. Se descubrió el metal noble platino y se estudió el mismo; se introdujo el microscopio en el laboratorio químico y se descubrió el azúcar en la remolacha, llevándose a escala industrial, desarrollándose la industria azucarera en Alemania y demás países europeos; se desarrolló la Química agrícola y la industria de la sosa. Se desarrollaron obras didácticas sobre Química, y se descubrieron los calores latentes de fusión y evaporación. Se aclaró el concepto de calor específico y se determinó la constante de la gravedad terrestre. La química y la física de los gases fue desarrollada por Cavendish caracterizando, por primera vez, el hidrógeno como gas independiente, al cual consideró como hidrato de flogisto, y se percató de la existencia del hidrógeno, el cual fue descubierto más tarde por Daniel Rutherford. Se descubrió el oxígeno por Scheele y por Priestley (1771 y 1774); se desarrolló la Química Analítica; se detectó como se podían diferenciar por su comportamiento químico el hierro dulce, la fundición y el acero; se descubrieron los ácidos orgánicos tartárico, cítrico, málico, gálico, úrico, la glicerina y otros compuestos; se descubrió la capacidad de adsorción del carbón vegetal para los gases. Basándose en los trabajos de Schule sobre el oxígeno, Lavoisier desarrolló su teoría de la oxi-

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dación y completó con ella el estudio del oxígeno. En este caso se puede hablar de una verdadera síntesis del descubrimiento, pues no se trataba sólo del hallazgo de una sustancia fundamental hasta entonces desconocida, sino que con ella, lavoisier explicaba definitivamente el proceso de la oxidación, y sentaba la importancia de la regularidad de las relaciones de peso en todos los procesos químicos, acabando de forma definitiva con la teoría del flogisto. Así abrió Lavoisier una nueva era para la Química, ahora se había de desarrollar cada vez más la investigación cuantitativa, en la que los conceptos claves eran el peso, el número y la medida. Una vez que J. B. Richter hubo fundado la estequiometría y que en el mismo sentido J. Dalton hizo revivir la antigua atomística, la ciencia química en sus múltiples ramificaciones y en unión con la Física, inició el ascenso al estado actual de su saber y poder.

Edad Contemporánea (hasta nuestros días) Con estos últimos acontecimientos nos estamos adentrando en la Edad Contemporánea, a raíz de la Revolución Francesa. Conjuntamente con el desarrollo de la Química se van desarrollando las otras ciencias, llevando esto a un gran progreso científico técnico, ya que la función de la ciencia en la vida de la sociedad marcha paralelo a su propio progreso, habiendo una interacción entre la ciencia y la producción. El progreso técnico contemporáneo se lleva a cabo sobre la base de la producción maquinizada. Así se dio un paso nuevo en el progreso de las fuerzas productivas, que dio comienzo a una nueva era en el fomento de la producción. En el siglo XVIII se continúan los estudios acerca de la afinidad química de los cuerpos y de las velocidades de reacción. Se ordenaron los metales alcalinos y alcalino térreos en una serie aritmética como primer ensayo de un sistema periódico de los elementos, y se comienza a vislumbrar la ley de acción de las masas así como la teoría atómica cuantitativa de Dalton, el cual desarrolló un amplio trabajo en el estudio de los gases, y compuso algunas fórmulas moleculares; también enunció la ley de las proporciones múltiples, cuya exactitud se comprobó mediante el

análisis cuantitativo del metano y del etileno. En sí mismo descubrió la ceguera a los colores rojo y verde que por ello ha recibido el nombre de daltonismo. Se descubrieron los metales paladio, rodio, columbio y tantalio. Gay Lussac realizó numerosas investigaciones sobre los gases; preparó el ácido yodhídrico, sales de ácido yódico y el ácido yódico libre. Avogadro enunció la ley sobre el número de moléculas de un mol de gases. Se determinaron, de forma más exacta, los pesos atómicos de los elementos. Entre finales del siglo XVIII y principios del XIX, se enriquece la Química con el hallazgo de un gran número de elementos nuevos tales como el uranio, el circonio, estroncio, titanio, cromo, berilio, teluro, cerio, iridio, osmio, litio, silicio y vanadio. Es precisamente a principios del siglo XIX que la electroquímica da notables frutos a la Química, en 1800 Volta inventa la pila eléctrica, la cual fue un invento de gran trascendencia; en este mismo año, William Nicholson logró descomponer el agua en el hidrógeno y oxígeno mediante la corriente eléctrica. Humphrey Davy en este campo hizo descubrimientos que lo convirtieron en esta época en el químico más célebre de Europa. El aisló el sodio y el potasio haciendo pasar corriente eléctrica por los álcalis fundidos, así como otros metales ya conocidos. Se descubrieró una serie de compuestos derivados de los halógenos; se desarrolló la investigación cuantitativa basada en la hipótesis atómica por parte de Berzelius, el cual también desarrolló la notación química y la catálisis. El inglés Michael Faraday aportó una contribución muy especial al desarrollo de la electroquímica y de los métodos de investigación cuantitativos. Así pues, el progreso de las ciencias también en el siglo XIX puede ser comprendido, ante todo, como un producto del desarrollo de las fuerzas productivas y la producción en la sociedad burguesa. Marx señalaba, al sintetizar la historia de la ciencia, que “junto con la producción capitalista, el factor científico se desarrolla, aplica y crea conscientemente por vez primera en proporcio-

nes de las que no tenían la menor noción las épocas precedentes”. El capitalismo va en pleno ascenso y desarrollo, y la burguesía va tomando fuerza como clase dominante. A finales del siglo XIX y principios del XX , la Química general y específicamente la orgánica, tuvieron un gran desarrollo como fueron, la transformación de aldehídos en alcohol y ácido (reacción de Cannizzaro), se obtuvieron las alquilaminas, el ácido tricloroacético; se obtuvo de manera artificial el ácido acético por síntesis a partir de sus elementos, y así se abren las puertas de la síntesis de los ácidos orgánicos. El concepto de valencia, relacionado con las leyes de las proporciones sencillas y múltiples halladas al estudiar los compuestos inorgánicos, se aclaró por completo con el estudio de los compuestos orgánicos. Se estudió el comportamiento del carbono en la estructura de los compuestos orgánicos, estudiándose los enlaces múltiples; se llegó al anillo de benzol de Kekulé; se estudió la isomería de los compuestos no saturados. Fisher investigó a fondo los compuestos del grupo del ácido úrico y los alcaloides; se obtuvieron de forma sintética la piridina y la quinolina. Mientras que en los laboratorios de estudios superiores se esclarecía la constitución química de los compuestos orgánicos, paulatinamente se iba desarrollando también la industria químico orgánica; descubrió Faraday el benzol; del alquitrán se aislaron varias sustancias de valor; se descubrieron los compuestos azoicos y se abrió un gran campo de síntesis de colorantes azoicos. La terapéutica fue enriquecida con numerosas sustancias orgánicas sintéticas como el ácido salicílico y su acetil derivado (aspirina) como antipirético con acción analgésica; la acetanilida con el nombre de antifebrina; los hipnóticos sulfanol, trional y tetranal. En el campo de los explosivos, se realizan importantes progresos; se obtuvo la nitroglicerina, el celuloide, la gelatina explosiva y otros. La utilización del papel cada vez mayor, condujo a la obtención de fibras celulósicas. En la Química inorgánica, se perfeccionaron el análisis cuantitativo y cualitativo. El

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perfeccionamiento de los métodos de investigación analíticos, tuvo como consecuencia el hallazgo de elementos nuevos. La investigación de los procesos químicos acrecentó la necesidad de estudiar más profundamente las propiedades físicas de los elementos y de sus compuestos, y de hallar las leyes físicas que rigen los procesos químicos. En este empeño trabajaron Faraday, Dumas, Berthelot y otros, desarrollándose paulatinamente la Química-Física, hasta convertirse en una ciencia autónoma. En Alemania, este campo fue desarrollado por Ostwald, y así se desarrollo la ley de acción de masas, la teoría de las velocidades de reacción, se explicaron los equilibrios químicos como algo dinámico y no estático, se fundó la termoquímica, se formuló la regla de las fases, se enunció el principio de Lechatelier, se descubrió el estado crítico, se desarrolló la teoría de solventes, y otros muchos adelantos en el campo de la Química Física. Durante la primera mitad del siglo XX, la Química general, Física inorgánica y orgánica tuvieron un gran desarrollo. Entre los hechos significativos tenemos el invento del ultramicroscopio, el cual hizo visible el movimiento browniano de las partículas coloidales. Los experimentos de Svedberg con su ultracentrífuga y los de Jean Perrin, permitieron comprobar la naturaleza corpuscular de la materia. Se mostró la reflexión de los rayos Röntgen en los planos de la red cristalina, y la utilización de estos rayos para la determinación de las redes cristalinas. Se hacen visibles los átomos en 1951 con un microscopio electrónico en su incesante movimiento oscilatorio sobre la pantalla fluorescente; se llega al concepto de reacción en cadena. El holandés Kamerlingh-Onnes logró la liquefacción del helio, y describió la superconductividad de los metales en la proximidad del cero absoluto. Se realizan trabajos muy valiosos en el campo de la electroquímica, y en la Química inorgánica se desarrolla la metalurgia moderna y la química de las aleaciones. Se trabajó sobre reacciones químicas de sustancias en el estado sólido. La investigación experimental lanzada en diferentes direcciones condujo a la creciente especiali-

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zación en campos de investigación específicos con sus propias revistas y en parte también con sus cátedras especiales en las universidades y escuelas superiores. I. Laugmuir, premio nobel de Química en 1932, investigó detenidamente la acción de superficie estudiando detalladamente la adsorción y la acción de superficie, catalítica de los cuerpos de contacto, que tienen un papel predominante en la gran industria química. Se llegó a la síntesis industrial del amoníaco con nitrógeno del aire e hidrógeno, y la síntesis industrial de urea a partir de bióxido de carbono y amoníaco. Se logró a la cromatografía y al método de electroforésis. En el campo de la radioactividad recién abierto por los esposos Curie, se obtuvieron resultados cada vez más sorprendentes, y en contradicción con las hipótesis químicas y físicas vigentes. Esto inició una revolución en las hipótesis fundamentales sobre la esencia de la materia. El axioma de la invariabilidad de la materia y de la indestructibilidad del átomo hubo de ser abandonado, puesto que se había demostrado experimentalmente que el viejo sueño de los alquimistas sobre la transmutación de los metales, se efectuaba realmente en la naturaleza, sino la transmutación de los metales comunes en oro, sí la desintegración de los elementos radioactivos. El modelo atómico propuesto en 1911 por Rutherford, fue transformado en 1913 por Bohr, quien lo relacionó con la teoría cuántica de Planck. La primera desintegración artificial de los elementos fue lograda por Rutherford en 1919, desarrollándose la Física nuclear como campo investigativo especial. Con el espectrógrafo de masas electromagnético inventado en 1919 por Francis William, se pueden comprobar los diferentes isótopos comparativamente. En virtud de las investigaciones atómicas nucleares, fue posible llenar en el sistema periódico los huecos de los cuatro elementos no encontrados en la naturaleza, los cuales fueron obtenidos artificialmente. Todo este gran desenvolvimiento de la ciencia, por supuesto, ha acelerado constantemente el progreso técnico, y además, el cambio sustancial de la correlación de la ciencia y la

práctica. El desarrollo de la ciencia pasa a ser el punto de arranque para revolucionar la práctica, para crear nuevas ramas de producción.

de la reacción política, etcétera. Todo esto debilita al sistema capitalista y crea premisas para la revolución socialista.

El acrecentamiento de la función social de la ciencia es una importante ley del desarrollo de la sociedad. Las distintas clases de la sociedad, por cuanto, están interesadas en la producción y en su desarrollo. De ahí se deduce, que el contenido fundamental de estas ciencias no tiene un carácter clasista, y que la lucha de clases marca su presencia en las ciencias naturales sólo en relación con sus problemas filosóficos y cosmovisivos.

A la ciencia, a su avance y aprovechamiento, están vinculadas las contradicciones más profundas del capitalismo de nuestros días. El capitalismo estimula el desenvolvimiento de la ciencia moderna, viendo en ella un medio no sólo de aumentar las ganancias, sino de luchar por mantenerse y afianzar su dominación de clase y enfrentarse y sofocar al sistema socialista.

En la etapa actual de desenvolvimiento de la ciencia, es decir, en el período de la revolución científico técnica, es característico que en la interacción dialéctica de la producción y de la ciencia haya aumentado, de manera extraordinaria, el peso específico del movimiento de la ciencia a la producción. Tal es el caso de la industria química de materiales sintéticos, que extrae sus métodos de manera directa e inmediata de los laboratorios científicos. La fuente y la base del desarrollo del capitalismo son las fuerzas productivas relacionadas con la producción mecanizada. Crece verticalmente en ese período, la tasa de desarrollo económico y social. Ahora bien, el propio progreso se registra bajo formas antagónicas, puesto que se asienta en la apropiación capitalista de la plusvalía, el trabajo no remunerado de los obreros. El afán de lucro, la competencia, la anarquía de la producción, las recesiones, la inflación y las crisis periódicas son rasgos típicos del desarrollo de la economía capitalista. En un período histórico relativamente corto, el capitalismo pasa por varias etapas, comenzando por la de la acumulación originaria del capital y el sistema de la libre empresa, terminando por la época del imperialismo, del capitalismo monopolista de estado. Lenin mostró que el paso de la libre competencia al monopolio, a la omnipotencia del capital financiero, que somete a su control el estado burgués, es una expresión del comienzo de la decadencia del capitalismo como sistema económico y social. El imperialismo conlleva la agravación de todas las contradicciones del capitalismo, el crecimiento del militarismo,

La evaluación del papel de la ciencia por el pensamiento social burgués tiene un carácter contradictorio, porque la ciencia moderna impulsada por los interese egoístas del capital, es aprovechada en grado creciente en contra de los intereses de los trabajadores. El régimen burgués, al desarrollar las fuerzas productivas, crea con ello estímulos para que se desarrollen también las ciencias naturales. El progreso técnico va acompañado del progreso de las ciencias naturales, el uno es imposible sin el otro. Pero el capitalismo frena este desarrollo por negarse a utilizar, con fines pacíficos numerosas conquistas de la ciencia y la técnica, ya que va contra sus intereses. También esto se observa en el terreno ideológico, ya que las ciencias naturales de una manera espontánea generan posiciones materialistas, mientras que las necesidades ideológicas de la burguesía exigen conservar la filosofía idealista, y esto ejerce forzosamente una influencia sustancial en las concepciones filosóficas de la mayoría de los científicos. En el cumplimiento de las tareas de la revolución científico técnica, la sociedad que es dueña de los medios de producción, es decir, la sociedad socialista, tiene ventajas sustanciales sobre la sociedad en que dichos medios son propiedad privada. En nuestros tiempos la ciencia en general y la Química en particular continúa en desarrollo de forma acelerada, abriendo nuevos campos de conocimientos que permiten dar luz a problemas aún no resueltos, que perjudican el bienestar de la humanidad, pero es en la sociedad socialista donde este avance arrollador de la ciencia se utiliza, precisamente, en provecho del ser humano.

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Conclusiones La Química, ha evolucionado desde el mundo primitivo hasta nuestros días, pasando por toda una serie de caminos tortuosos, errores y extravíos que reflejan la confusión que se manifiesta en la historia del desarrollo del espíritu humano. Así se observa cómo en el mundo antiguo el hombre iba haciendo suyos los secretos de la naturaleza para resolver sus necesidades más perentorias, pero a medidas que pasaban los años y crecían estas necesidades, iba desarrollando su conocimiento sobre esta ciencia y utilizándola para su propio beneficio y desarrollo. En cada época, se toman todos los descubrimientos realizados en etapas anteriores y se van perfeccionando y despojando de los prejuicios de que la impregnaban los hombres. Resaltan los grandes descubrimientos hechos en esta rama por los grandes hombres del mundo antiguo, el cual le hace entrega a la Edad Media además de los conocimientos prácticos, concepciones teóricas y filosóficas, fundamentalmente las del pueblo griego, que en el campo de la filosofía ha sido el pionero del mundo, pero en la Edad Media el progreso además de estancarse, olvida muchos de los descubrimientos heredados del mundo antiguo. En la Edad Moderna, el hombre despierta de este gran letargo y reconoce su situación con espanto, metiéndose de lleno en la naturaleza nuevamente y redescubriendo los legados del mundo antiguo, haciendo nuevos e importantes descubrimientos que van haciendo de la Química una ciencia cada vez más madura. En la Edad Contemporánea el ascenso de la Química como ciencia va en ascenso vertiginoso, llegando el hombre a conocer la naturaleza y transformarla en su beneficio. Ahora bien, hemos visto cómo al estar la ciencia y específicamente la Química y la producción

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interrelacionadas, ha influido de manera directa en las distintas formaciones socioeconómicas, y así se observa cómo al transitar por la comunidad primitiva, esclavismo, feudalismo, capitalismo y socialismo, los resultados de la ciencia han sido utilizados y manipulados directamente por el hombre de acuerdo con sus intereses, ya que los adelantos de la ciencia y la técnica conllevan al desarrollo de las fuerzas productivas, y es en el capitalismo donde se llega a las contradicciones fundamentales, pues el desarrollo de las ciencias y entre ellas la Química, se utilizan para incrementar la explotación de los trabajadores. En el socialismo, que surge producto de las contradicciones que engendra el sistema capitalista es cuando las ciencias y entre ellas la Química, se pone al servicio incondicional de la humanidad; es en este sistema donde la ciencia sirve para beneficio del hombre como tal y no de una clase privilegiada. En el desarrollo de la humanidad, ésta ha sido testigo de cómo el sistema capitalista ha manipulado en su propio beneficio, en beneficio de la clase privilegiada, los descubrimientos de las ciencias, y así se observa cómo en la Química y la Física, al pasarse de la investigación interatómica a la intraatómica, la ciencia donó a la Humanidad la bomba atómica y posteriormente toda una serie de armas nucleares como terrible regalo de los Dánaos. Le corresponde pues, al socialismo, el despojar a la ciencia de los intereses de clases y ponerla al servicio de la humanidad.

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Origen e Historia de la Química

ORIGEN E HISTORIA DE LA QUÍMICA 

En el desarrollo de la química se identifican los siguientes periodos: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦

Prehistoria y antigüedad Griego Alquimia La iatroquímica Flogisto Moderno

LA PREHISTORIA. 

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Este período corresponde a la edad de piedra. El descubrimiento del fuego le permite defenderse de depredadores, protegerse del frío, cocinar y transformar los materiales Termino del Nomadismo

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Los primeros hombres que empezaron a utilizar instrumentos se servían de la naturaleza tal como la encontraban. El fémur de un animal de buen tamaño o la rama arrancada de un árbol eran magníficas garrotas. Y, ¿qué mejor proyectil que una piedra?

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El calor generado por el fuego servía para producir nuevas alteraciones químicas: los alimentos podían cocinarse, y su color, textura y gusto cambiaban.

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El barro podía cocerse en forma de ladrillos o de recipientes. Y, finalmente, pudieron confeccionar cerámicas, piezas barnizadas e incluso objetos de vidrio.

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ANTIGÜEDAD En la antigüedad, no hay en realidad, química científica, solo es empírica; más que una ciencia, era un arte. Una de las características distintivas de la antigüedad es la de un complejo “filosófico-religioso-técnico” ሺinterpretaciones fantásticas entre lo racional y lo incoherenteሻ

En la edad del cobre se aplican las primeras técnicas para trabajar un mineral. El cobre se obtenía al calentar malaquita, sin embargo, era un metal muy blando para fabricar herramientas y armas. Luego observaron que al mezclarlo con estaño, formaba un metal duro y resistente, iniciándose la edad del bronce. Simultáneamente, se utiliza el hierro, que era más resistente que el bronce. Obtener hierro por calentamiento era muy difícil. Fueron los hititas quienes perfeccionaron las técnicas de fundición, dando comienzo a la edad del hierro.

EL PERIODO GRIEGO  

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A los sabios o filósofos no solo les preocupaba estudiar el aspecto intelectual y moral del hombre Se preocupaban de estudio del universo mediante las ciencias físicas y naturales, astronomía, matemáticas. Proponen la existencia de los llamados “elementos”. A partir de ellos se constituirían todas las cosas y organismos en la naturaleza

Tales de Mileto: “el agua es el principio de todas las cosas” ሺhindúes igualሻ

Heráclito de Éfeso: “El fuego es la fuerza primordial, que tiene bajo su dependencia todos los fenómenos” “Los cuerpos pueden transformarse, pero no el fuego, que modifica todo lo que es”

Anaxímenes: “Todo viene del aire y todo a él retorna”

Empédocles: Agrego la Tierra, divulga en forma amplia los Cuatros Elementos

Aristóteles: Discípulo de Platón, agregó un quinto elemento, el éter, más móvil que los demás elementos ሺ aire, agua, fuego y tierra ሻ, formaría el cielo, y de él hace derivar Aristóteles el calor de los animales . Estos elementos han sido designados los " elementos aristotélicos”. “Todas las sustancias son originadas por la combinación de estos elementos y no se podrán convertir en otras unidades más simples. De este modo un elemento puede convertirse en otro a medida que Aristóteles de una propiedad va primando sobre la Estagira opuesta”

HIPÓTESIS ATÓMICA Los filósofos griegos discutieron mucho sobre la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más sencillo de lo que parecía. En el siglo V a.C., Leucipo pensaba que sólo había un tipo de materia. Sostenía, además, que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, acabaríamos encontrando una porción que no se podría seguir dividiendo.

Un discípulo suyo, Demócrito, bautizó a estas partes indivisibles de materia con el nombre de átomos, término que en griego significa “que no se puede dividir”.

ALQUIMIA (100 A.C a 1500 D.C)

Alquimia proviene del árabe: al y Khum, que significa ciencia oscura o arte negro.

La Alquimia es un conjunto de especulaciones y experiencias, generalmente de carácter esotérico, relativas a las transmutaciones de la materia y que influyó en el origen de las ciencias químicas. Tenía dos metas fundamentales: •Transmutación de metales comunes en oro o plata. •Encontrar medios de prolongarían definidamente la vida humana.

La alquimia fue practicada en Mesopotamia, el Antiguo Egipto, Persia, la India y China, en la Antigua Grecia y el Imperio Romano, en el Imperio Islámico y después en Europa hasta el siglo XIX, en una compleja red de escuelas.

LA ALQUIMIA ÁRABE La Alquimia árabe consideraba la transmutación como algo real y dejaba de ser un fenómeno enigmático. El alquimista que dominara su arte sabría transmutar los metales siendo esto tan natural como la curación realizada por un médico. Razi fue el mayor exponente de la alquimia árabe, sin embargo hubieron otros importantes. Crearon el fuego griego a base de petróleo y azufre. La gran diferencia radica en que estos se basaban generalmente en experimentos científicos, es decir fueron mas a lo “práctico”.

LA ALQUIMIA CHINA Nace mucho antes que de alquimia de occidente ሺs. 8aCሻ . Planteaba la inmortalidad física, con drogas mágicas denominadas el “elixir de la vida” Se hallan vestigios de los cientos de emperadores que probaban estos elixires para “la vida eterna”, los que murieron envenenados, debido a los ingredientes usados en las formulas. Esto conllevó a los alquimistas a moderar el uso de algunos elementos. A través de esto, la alquimia china termino por desaparecer.

Es importante también destacar el descubrimiento de la pólvora.

LA ALQUIMIA EGÍPCIA La leyenda cuenta que el fundador de la alquimia egipcia fue el Dios Thot. En manos de sacerdotes, la alquimia era un juego místico que llevaba a sucesos mágicos, para convertir un oscuro metal en una brillante pieza de la metalurgia La alquimia para los egipcios tenia un fin netamente materialista. Utilizando este termino para reconocer el trabajo de “hacer crecer el oro”

LA ALQUIMIA MEDIEVAL Debido a sus fuertes conexiones con las culturas griega y romana, la alquimia fue bastante fácilmente aceptada por la filosofía cristiana y los alquimistas medievales europeos absorbieron extensivamente el conocimiento alquímico islámico.

LA PIEDRA FILOSOFAL

La piedra filosofal es una sustancia que según los creyentes en la alquimia tendría propiedades extraordinarias, como la capacidad de trasmutar los metales vulgares en oro. La piedra filosofal, o elixir de la vida era algo ansiosamente buscado y codiciado porque se le suponían virtudes maravillosas, no sólo la de conseguir el oro sino la de curar algunas enfermedades y otorgar la inmortalidad.

La alquimia se mantuvo viva gracias a hombres como Nicolas Flamel, digno de mención sólo porque fue uno de los pocos alquimistas que escribieron en estos tiempos difíciles. No fue un investigador religioso como muchos de sus predecesores y todo su interés por el arte giraba en torno a la búsqueda de la piedra filosofal, que se dice que halló. Sus obras dedican gran cantidad de espacio a describir procesos y reacciones, pero nunca llegan realmente a dar la fórmula para conseguir las transmutaciones.

IATROQUIMICA (SIGLO XVI) Período que se caracteriza por la introducción de productos químicos en la práctica médica. Se aplican los conocimientos y las técnicas de la alquimia para elaborar remedios y drogas. Se curan enfermedades usando extractos minerales y vegetales.

IATROQUIMICA (SIGLO XVI) La iatroquímica es una rama de la química y la medicina. Teniendo sus bases en la alquimia, la iatroquímica busca encontrar explicaciones químicas a

los procesos patológicos y fisiológicos del cuerpo humano, y proporcionar tratamientos con sustancias químicas. Se le puede considerar como la precursora de la bioquímica. Su líder más connotado y fundador fue Paracelso, un alquimista suizo del siglo XVI. Los Iatroquímicos creían que la fisiología dependía del balance de fluidos corporales específicos. Paracelso

FLOGISTO (SIGLO XVII)

La teoría del flogisto intentaba explicar el fenómeno de la combustión y la causa de que algunos elementos fueran combustibles mientras que otros no. Su creador, el médico y químico alemán Georg Ernst Stahl ሺ1660-1734ሻ, suponía que el calor se presenta en dos formas: libre y en combinación. Éste último, que denominó flogisto –palabra que en griego significa inflamable–, es inherente a todos los cuerpos combustibles.

Georg Ernst Stahl

De este modo, la combustión era, según Stahl, el paso de esta forma de fuego combinado a la forma libre, donde se hace apreciable a los sentidos. Las cenizas y escorias que quedan tras la combustión carecen de flogisto y, por consiguiente, son incapaces de volver a arder. Esta interpretación de la combustión fue rebatida a finales del siglo XVIII por Lavoisier, al demostrar que se trataba de una reacción química.

LOS PRIMEROS PASOS DE LA QUIMICA MODERNA Antoine Lavoisier se considera el creador de la química moderna, por los detallados estudios sobre: la oxidación de los cuerpos, el fenómeno de la respiración animal y su relación con los procesos de oxidación, análisis del aire, uso de la balanza para establecer relaciones cuantitativas en las reacciones químicas estableciendo su famosa Ley de conservación de la masa, estudios en calorimetría.

Ayudas multimedia Ver video de la alquimia y la química.

Historia de la química

HISTORIA DE LA QUÍMICA

HISTORIA DE LA QUÍMICA M.C. LUZ MARÍA RANGEL OLVERA 2019 INTRODUCCIÓN La historia de la química está unida al desarrollo del hombre ya que considera desde las transformaciones de materias y las teorías correspondientes. A menudo la historia de la química se relaciona íntimamente con la historia de los químicos y según la nacionalidad o tendencia política del autor resalta en mayor o menor medida los logros hechos en un determinado campo o por una determinada nación. El principio del dominio de la química, coincide con el principio del hombre moderno es el dominio del fuego. Hay indicios que hace más de 500.000 años en tiempos del homo erectus algunas tríbus conseguieron este logro que aún hoy es una de las tecnologías más importentes, que permitía la preparción de comida cocida. Por lo tanto la primera reacción química de importancia que controlaron los humanos fue el fuego. logro que se considera una de las tecnologías más importantes de la historia. No solo proporcionaba calor y luz para alumbrarse, servía de protección contra los animales salvajes y después para despejar los bosques para cazar o cultivar. Las primeras civilizaciones, como los egipcios y los babilónicos, concentraron un conocimiento práctico en lo que concierne a las artes relacionadas con la metalurgia, cerámica y tintes, sin embargo, no desarrollaron teorías complejas sobre sus observaciones. La química y la metalurgía

El primer metal empleado por los humanos fue el oro, que puede encontrarse en forma nativa,la plata y el cobre también se pueden, técnicas de esta metalurgia inicial se limitaban a fundir los metales con la ayuda del fuego para purificarlos y dar forma a los adornos o herramientas mediante moldes o cincelado.

Historia de la química

Al principio los metales se usaban por separado o mezclados tal como se encontraban. Al mezclarse el cobre con estaño o arsénico intencionadamente se consiguieron metales de mejores cualidades, las aleaciones denominadas bronces.Y así surgió la Edad del Bronce, fabricando objetos metálicos Como herramientas y armas fabricadas con un metal más duro y resistente permitió el desarrollo de la agricultura y los grandes ejércitos. La extracción del hierro de sus menas es mucho más difícil que la del cobre y el estaño, ya que requiere un proceso de fundición más complejo, que necesita carbón como agente reductor y mayores temperaturas, pero a cambio se consigue un metal más duro y tenaz que el bronce. Existen restos arqueológicos con herramientas fabricadas con hierro sin níquel, en 1800 a. C. Además de la metalurgia el uso del fuego proporcionó a los humanos otras dos importantes tecnologías derivadas de transformaciones físico-químicas, la cerámica y el vidrio, cuyo desarrollo ha acompañado al hombre desde la prehistoria hasta el laboratorio moderno. Los orígenes de la cerámica datan del Neolítico cuando el hombre descubrió que los recipientes hechos de arcilla, cambiaban sus características mecánicas.

Las sociedades antiguas usaban un reducido número de transformaciones químicas naturales como las fermentaciones del vino, la cerveza o la leche. También conocían la transformación del alcohol en vinagre, que usaban como conservante y condimento. Las pieles se curtían y blanqueaban sumergiéndolas en orina añeja.Alrededor del 2800 a. C. El atomismo griego se inició con los filósofos Leucipo de Mileto y su discípulo Demócrito alrededor del 380 a. C., que propusieron que la materia estaba compuesta por diminutas partículas indivisibles e indestructibles, denominadas por ello átomos (del griego ἄτομος «sin partes», «que no se dividen»). En la Grecia Clásica alrededor del 420 a. C. Empédocles afirmó que toda la materia estaba formada por cuatro sustancias elementales: tierra, fuego, aire y agua. La alquimia se define como la búsqueda hermética de la piedra filosofal (una sustancia legendaria capaz de transmutar los metales en oro o de otorgar la inmortalidad y

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la omnisciencia), cuyo estudio estaba impregnado de misticismo simbólico y era muy diferente de la ciencia moderna. Los alquimistas trabajaban para hacer transformaciones a nivel esotérico (espiritual) y exotérico (práctico). Boyle también trató de purificar las sustancias químicas para obtener reacciones reproducibles Fue un defensor de la filosofía mecánica propuesta por René Descartes para explicar y cuantificar las propiedades

Joseph Priestley usó la teoría del flogisto en sus experimentos de química pneumática para explicar las transformaciones de los gases. Priestley denominó al residuo de aire que quedaba tras un proceso de combustión «aire flogistizado» (en realidad, una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono ) nitrógeno y dióxido de carbono), En el siglo XVIII se multiplicaron los descubrimientos de nuevos elementos, gracias al cambio en los métodos de investigación. Un hecho sin precedentes desde la antigüedad, ya que en los dos milenios anteriores se habían descubierto solo cinco (arsénico, antimonio, zinc, bismuto y fósforo). Alrededor de 1735 el químico sueco Georg Brandt analizó un pigmento azul oscuro encontrado en la mena del cobre descubriendo lo que posteriormente conoceríamos como cobalto. En 1748 el español Antonio de Ulloa publicó la descripción de un nuevo metal, el platino. En 1751 un discípulo de Stahl, Axel Fredrik Cronstedt, identificó en una impureza del mineral del cobre otro nuevo metal, el níquel. A Cronstedt se le considera uno de los fundadores de la mineralogía moderna. En 1766 el químico inglés Henry Cavendish aisló el hidrógeno, al que llamó «aire inflamable». En el siglo también se descubrieron destacados compuestos. En 1754 el escocés Joseph Black aisló el dióxido de carbono, al que llamó «aire invariable».

La obra de Lavoisier Traité Élémentaire de Chimie (Tratado elemental de química, 1789) fue el primer libro de texto de la química moderna, y presentaba un punto de vista

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unificado de las nuevas teorías químicas, contenía una declaración clara de la ley de conservación de la masa, y negaba la existencia del flogisto. Además presentaba una lista de elementos, o sustancias que no podían descomponerse, que incluía al oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno, el fósforo, el mercurio, el zinc y el azufre. Sin embargo, en su lista también se incluía la luz y el calórico, que él creía que eran sustancias materiales. En la obra Lavoisier remarcó que la observación era la base de su química. El primer calorímetro usado por Antoine Lavoisier y Pierre-Simon Laplace, para determinar el calor relativo a los cambios químicos, cálculos en los que se basó Joseph Black para descubrir el calor latente. Estos experimentos marcaron el inicio de la termoquímica.

La ciencia química surge en el siglo XVII a partir de los estudios de alquimia populares entre muchos de los científicos de la época. Se considera que los principios básicos de la química se recogen por primera vez en la obra del científico británico Robert Boyle: The Skeptical Chymist (1661). La química como tal comienza sus andares un siglo más tarde con los trabajos del francés Antoine Lavoisier y sus descubrimientos del oxígeno, la ley de conservación de masa y la refutación de la teoría del flogisto como teoría de la combustión. En 1803 el científico inglés John Dalton propuso la ley de Dalton, que relaciona las presiones parciales de los componentes de una mezcla de gases. Pero la principal contribución de Dalton a la química fue una nueva teoría atómica en 1803, donde afirmaba que toda la materia está formada por pequeñas partículas indivisibles denominadas átomos. DALTON PROPUSO: •

La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.

•

Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa y propiedades. Los átomos de diferentes elementos tienen masas diferentes.

•

Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas.

•

Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.

•

Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.

•

Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.

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Jöns Jacob Berzelius, se embarcó en un programa sistemático de mediciones cuantitativas precisas de las sustancias químicas, asegurándose de su pureza. A partir de las cuales en 1828 recopiló una tabla de pesos atómicos relativos, donde al oxígeno se le asignaba el 100, y que incluía todos los elementos conocidos en la época. Este trabajo proporcionó pruebas a favor de la teoría atómica de Dalton: Se acredita a Berzelius el descubrimiento de los elementos silicio, selenio, torio y cerio. Además los discípulos que trabajaban en el laboratorio de Berzelius identificaron el litio y redescubrieron el vanadio (descubierto originalmente por Andrés Manuel del Río en 1801 y luego descartado al creerlo cromo). Berzelius desarrolló la teoría de los radicales para la combinación química.

El químico inglés Humphry Davy fue un pionero en el campo de la electrólisis (que consiste en usar la electricidad en una célula electrolítica donde se producen reacciones de oxido-reducción para separar los compuestos allí contenidos) para aislar varios elementos nuevos. Davy descompuso por electrolisis varias sales fundidas y consiguió descubrir el sodio y el potasio.

El químico francés Joseph Louis Gay-Lussac compartía con Lavoisier el interés por el estudio cuantitativo de las propiedades de los gases. Desde su primer periodo de investigación. En 1808 Gay-Lussac anunció lo que probablemente fue su mayor logro: a partir de experimentos propios y de otros dedujo que los gases a volumen fijo mantienen constante la relación entre su presión y la temperatura. Y que los volúmenes de los posibles productos de una reacción entre gases además están en proporción sencilla con los volumenes de los reactivos. Avogadro razonó que los gases corrientes no estaban formados por átomos solitarios sino por moléculas que contenían dos o más átomos (que era el origen de los distintos pesos atómicos registrados). Así Avogadro fue capaz de resolver el problema con el que se habían topado Dalton y otros cuando Gay-Lussac reportó que por encima del los 100 °C el volumen del vapor de

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agua era dos veces el volumen del oxígeno usado para formarla. Según Avogadro la molécula de oxígeno se dividía en dos átomos para formar el agua. Volúmenes iguales de gases diferentes, en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas. Stanislao Cannizzaro consiguió la reforma que impuso la hipótesis de Avogadro, en la que se basa el actual sistema de pesos atómicos y formulación. Friedrich August Kekulé von Stradonitz fue su teoría estructural para los compuestos orgánicos, resumida en dos artículos publicados en 1857 y 1858 y desarrollada en gran detalle en su popular obra Lehrbuch der organischen Chemie (Manual de química orgánica), cuyo primer tomo apareció en 1859 y terminó teniendo cuatro volúmenes. Kekulé explicó sobre los átomos de carbono

Dmitri Mendeléyev creador de la Tabla periódica

Dmitri Ivanovich Mendeléyev al desarrollar la primera tabla periódica de los elementos moderna. El químico ruso Mendeléyev intuyó que había algún tipo de orden entre los elementos y pasó más de treinta años recolectando datos y dando forma al concepto, inicialmente con la intención de aclarar el desorden para sus alumnos. Mendeléyev acomodó los 66 elementos

J. Willard Gibbs sobre las aplicaciones de la termodinámica fue fundamental para transformar la química física en una ciencia deductiva rigurosa. Durante el periodo de 1876 a 1878, Gibbs trabajó en los principios de la termodinámica, aplicándolos a los complejos procesos implicados en las reacciones químicas. Definió el concepto de potencial químico, o la tendencia de que una reacción química se produzca. El Formuló el concepto de equilibrio termodinámico en términos de energía y entropía, y los relacionó con el movimiento de las partículas.

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En 1873, Jacobus Henricus van 't Hoff y Joseph Achille Le Bel trabajando independientemente desarrollaron un modelo de enlace químico que explicaba los experimentos de quiralidad de Pasteur y proporcionaba una causa física para la actividad óptica de los compuestos quirales. La publicación de van 't Hoff Voorstel tot Uitbreiding der Tegenwoordige in de Scheikun .

En 1897, Joseph John Thomson descubrió el electrón, usando un tubo de rayos catódicos. En 1898 Wilhelm Wien demostró que los rayos canales (una corriente de iones positivos) podían desviarse por los campos magnéticos, y que la desviación era proporcional a su relación masa carga. Este descubrimiento además de ayudar a conocer la estructura del núcleo de los átomos, sería la base para desarrollar la técnica de análisis químico denominada espectrometría de masas.

Marie Curie fue franco-polaca de científica famosa por su investigación pionera en el campo de la radioactividad. Se considera que la investigación que realizaron ambos y Henri Becquerel fue la piedra angular de la era nuclear. Marie quedó fascinada con la obra de Becquerel, el físico francés que descubrió en 1896 que el uranio emitía rayos similares a los rayos X descubiertos por Wilhelm Röntgen. Marie Curie empezó a estudiar el uranio a finales de 1897 y teorizó, según un artículo suyo de 1904: «que la emisión de rayos de los compuestos de uranio es una propiedad del propio metal, que es una propiedad atómica del elemento uranio independiente de su estado químico o físico.» Curie continuó y amplió el trabajo de Becquerel realizando sus propios experimentos sobre las emisiones del uranio.

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Ernest Rutherford desarrolló su propio modelo atómico, según el cual el átomo estaba constituido por un núcleo central positivo relativamente grande con electrones girando a su alrededor como en un sistema planetario, aunque la mayor parte del átomo estaba vacía (la mayoría de las partículas α no encontraban nada con qué chocar). Rutherford fue galardonado con el Premio Nobel de química en 1908 por sus estudios sobre la radioatividad y la estructura del átomo.

NIELS BOHR propuso su modelo donde los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo en niveles cuantizados, es decir, solo determinados radios estaban permitidos. Las órbitas intermedias no existen y los electrones emiten o absorben energía para pasar a órbitas más bajas o altas, respectivamente. Como los electrones solo se encuentran en determinadas órbitas características de cada átomo, la magnitud de los saltos de energía que dan al ser excitados son únicos para cada elemento, y serían los que recogen los espectros atómicos

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En la década de 1920 se establecerán los fundamentos de la mecánica cuántica, que será decisiva para la desvelar la naturaleza y el comportamiento de las partículas subatómicas

Una vez asumidos los principios de la mecánica cuántica surge la química cuántica para aplicarlos al estudio de los enlaces químicos y de las estructuras de las moléculas y estructuras cristalinas. Algunos consideran que la química cuántica nació en 1926 con la ecuación de Schrödinger y su aplicación al átomo de hidrógeno, mientras que otros consideran que arranca en 1927 con el artículo «Wechselwirkung neutraler Atome und Homöopolare Bindung nach der Quantenmechanik» («La interacción de los átomos neutros y el enlace homopolar según la mecánica cuántica») de Walter Heitler y Fritz London Esta es la primera aplicación de la mecánica cuántica a la molécula de hidrógeno y al fenómeno del enlace químico. En los años siguientes se fueron acumulando progresos con los trabajos de Edward Teller, Friedrich Hund, Robert S. Mulliken, Max Born, J. Robert Oppenheimer, Linus Pauling, Erich Hückel, Douglas Hartree, Vladimir Aleksandrovich Fock, entre otros, que dilucidaron que las propiedades químicas estaban determinadas por las estructuras electrónicas de los átomos y sus compuestos. DE ESTA FORMA LA QUÍMICA HA APORTADO LOGROS COMO: 1. Oxígeno (1770) Joseph Priestley descubre el oxígeno, y más tarde, Antoine Lavoisier aclara la naturaleza de los elementos. Priestley produce el oxígeno en los experimentos y se describe su papel en la combustión y la respiración. 2. Teoría Atómica (1808) John Dalton proporciona una forma de vincular los átomos invisibles a las cantidades mensurables, tales como el volumen de un gas o la masa de un mineral. Su teoría establece que los elementos atómicos consisten en pequeñas partículas llamadas átomos. 3. Los átomos se combinan para formar moléculas (1811 en adelante) el químico italiano Amedeo Avogadro encuentra que los átomos de los elementos se

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combinan para formar moléculas. Avogadro propone que volúmenes iguales de gases en las mismas condiciones de temperatura y presión contienen el mismo número de moléculas. 4. Síntesis de la urea (1828) Friedrich Woehler accidentalmente sintetiza urea a partir de materiales inorgánicos, lo que demuestra que sustancias producidas por seres vivos pueden ser reproducidos con sustancias inertes.. 5. Estructura Química (1850) Friedrich Kekulé se da cuenta de la estructura química del benceno, con lo que el estudio de la estructura molecular a la vanguardia de la química. 6. Tabla Periódica de los Elementos (1860 - 1870) Dimitri Mendeleyev se da cuenta de que si todos los 63 elementos conocidos están dispuestos en orden de mayor peso atómico 7. Transforma la electricidad Químicos (1807 - 1810) Humphry Davy descubre que la electricidad se transforma productos químicos. Él utiliza una pila eléctrica 8. El electrón (1897) JJ Thomson descubre que las partículas con carga negativa emitida por los tubos de rayos catódicos 9. Los electrones de enlaces químicos (1913 en adelante) Niels Bohr publica su modelo de estructura atómica. 10. Plásticos (1869 y 1900) de John Wesley Hyatt formula plástico celuloide para su uso como un sustituto del marfil en la fabricación de bolas de billar. El celuloide es el primer plástico sintético. 11. Fullerenos (1985) Robert Curl, Kroto y Smalley Rick Harold descubrir una nueva clase de compuestos de carbono con una estructura en forma de jaula. BIBLIOGRAFIA.     

Herring; Harwood; Petrucci, Química General, PRENTICE HALL 8º edición, 2003 54 Moore, John W. El Mundo de la Química Conceptos y Aplicaciones. 2 ed. Addison-Wesley, México, 2000. P. W. Atkins: Química General. Omega 1992. R. Chang: Principios Esenciales de Química General. 4ª edición McGraw-Hill 2006. W. L. Masterton, C. N. Hurley: Química Principios y Reacciones. 4ª edición Thomson Ed, 2003.

Taller de Ciencia para Jóvenes para alumnos de nivel bachillerato Centro de Investigación en Matemáticas, Guanajuato, México 25-31 julio, 2016

Química: "Una ventanilla a la química contemporánea" Q. Andrés Felipe Marmolejo Valencia Estudiante de Maestría en Ciencias Químicas UNAM Instituto de Química

CONCEPTO DE QUÍMICA

Química: Parte de la ciencia que se ocupa del estudio de la composición, estructura, propiedades y transformaciones de la materia, de la interpretación teórica de las mismas, de los cambios energéticos que tienen lugar en las citadas transformaciones y de los efectos producidos sobre ellas al añadir o extraer energía en cualquiera de sus formas.

QUÍMICA

Inorgánica

Orgánica

Química teórica Ramas de la Química

Analítica

Fisicoquímica Bioquímica

Campo de estudio

Ejemplo

Química orgánica

Compuestos que contienen carbono en su estructura.

Preparación de la aspirina (C9H8O4)

Química inorgánica

Sustancias que no contienen carbono.

Funcionamiento de una batería de cobre.

Química analítica

Composición de una muestra: Cualitativa y cuantitativamente.

Análisis de las aguas residuales de una industria.

Fisicoquímica

Estructura de las sustancias, la rapidez con que reaccionan y el papel del calor en los cambios químicos.

Cambios que se presentan en la fusión del hielo.

Bioquímica

Reacciones química de los seres vivos.

Comprensión del mecanismo de la asimilación de alimentos.

Mecanismos de reacción, interacciones, energías, predicciones, etc.

Comportamiento de la densidad electrónica. Diseño racional de fármaco

Rama

Teórica y computacional

QUÍMICA ORGÁNICA LA QUÌMICA ORGÀNICA ESTUDIA LOS COMPUESTOS DEL CARBONO

QUIMICA INORGÀNICA ESTUDIA LOS COMPUESTOS QUE CONTIENEN METALES EN SU ESTRUCTURA    

SALES OXIDOS HIDRÒXIDOS ÀCIDOS INORGANICOS

BIOQUÌMICA • ESTUDIA LA QUÌMICA EN LOS SERES VIVOS.

FISICOQUÌMICA  ESTUDIA LAS LEYES DE LA QUIMICA, PARA EXPLICARLAS  MECANISMOS DE REACCIÒN  VELOCIDADES DE REACCIÒN ETC.

Química teórica

VarnekA, Baskin, II (2011) Chemoinformaticsas a Theoretical Chemistry Discipline. MolInf30:20-32

Química cuántica Función de onda (orbitales atómicos, moleculares) Densidad electrónica

Quimioinformática

Modelado con campos de fuerza

MM (Química Teórica) vs EXPERIMENTO La Mecánica Molecular está basada en datos experimentales Los campos de fuerza han sido diseñados para reproducir las estructuras vibracionales promedio a temperatura ambiente (obtenidas por ejemplo de experimentos de rayos X).

¿Por qué el interés en la Mecánica Molecular?

MOTIVOS PRÁCTICOS • imposibilidad o extrema dificultad en realizar el experimento. • necesidad de muestras grandes. Un cálculo de MM lleva generalmente unos minutos ….pero.... •Problema de confiabilidad de MM. •El uso indiscriminado del método lleva a errores importantes. Causa: El método de Mecánica Molecular es empírico, es decir que se derivan las ecuaciones de potencial y los parámetros mediante el ajuste a los datos experimentales: la transferencia no es ilimitada aún en las mejores situaciones.

Predicción en sistemas biológicos • Los sistemas biológicos son sistemas tan complejos que solamente unos pocos y simples elementos pueden interaccionar para generar diversos comportamientos coherentes, selectivos y multifuncionales en seres vivos. Así una combinación de aproximaciones experimentales y computacionales es necesaria para resolver las dudas (Kitano, 2002). • La biología computacional es ciencia llamada en estos casos, la cual se ha dividido en dos ramas: Basada en el descubrimiento sobre el conocimiento (minería de datos) la cual extrae los patrones ocultas de grandes datos experimentales almacenados dejando hipótesis como resultados. La otra rama son análisis basados en simulaciones los cuales ponen a prueba las hipótesis con experimentos in silico dando predicciones para ser puestas a pruebas en estudios in vitro o in vivo.

• Se conecta con el diseño racional de fármacos.

Campos de Fuerza La energía potencial de un sistema químico se puede representar con una función clásica, la cual depende de las coordenadas atómicas y de un conjunto de parámetros que describen las propiedades geométricas y energéticas de cada molécula.

La función de energía potencial está dada por la suma de potenciales de interacción clásicos. 𝑉 𝑟 𝑁 = 𝑉𝑒𝑛𝑙𝑎𝑐𝑒 + 𝑉𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖ó𝑛 + 𝑉𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖ó𝑛 + 𝑉𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏 + 𝑉𝑉𝐷𝑊

Se obtienen las fuerzan que actúan sobre cada partícula. 𝐹𝑖 𝑟1 𝑡 , … , 𝑟𝑁 𝑡

= −𝛻𝑖 𝑉 𝑟1 𝑡 , … , 𝑟𝑁 𝑡

Términos energéticos

Potencial de interacción Flexión

Torsión

Flexión fuera del plano

Modelo matemático

Esquema de interacción

Interacciones no enlazantes. • La forma común de calcular el potencial asociado a las interacciones a larga distancia entre dos átomos o moléculas es aplicando el potencial de Lennard-Jones

𝑉 𝑟 =4∈

𝜎 𝑟

𝜎 − 𝑟

Tipo de átomo En un campo de fuerza, para cada átomo en el sistema se deben especificar el número atómico, la hibridación y con qué átomos se encuentra enlazado, ya que los parámetros de la función de potencial dependen de estas características.

Método de Dinámica Molecular (DM o MD) Concepto básico: generación de configuraciones sucesivas de un sistema a partir de la integración de las leyes de movimiento de Newton:

d 2 xi  Fxi mi dt 2 Fxi = fuerza sobre una partícula en la dirección xi Tres situaciones 1) Conjunto de moléculas que sufren colisiones en ausencia de fuerzas externas entre colisiones 2) Cada partícula experimenta una fuerza constante entre las colisiones (ej: carga en un campo eléctrico) 3) La fuerza sobre cada partícula depende de la posición relativa de las demás partículas Primeras simulaciones fueron del tipo 1 (modelos de esferas duras) Primera simulación “real”: Argon (1964)

Fases de una simulación (MD o MC) 1) Inicio Elección del modelo energético (FF) Elección de la configuración de partida y entorno Asignación de velocidades 2) Equilibramiento Evolución

del sistema desde la configuración inicial hasta el equilibrio (incluye precalentamiento) 3) Producción Recolección

de datos y cálculo de propiedades simples

4) Análisis Cálculos más complejos de propiedades Examen estructural Detección de problemas Estimación de errores

Condiciones periódicas (PBC) Copias

del modelo repetidas periódicamente

Práctica de laboratorio

Cuantificación del Ácido acetilsalicílico en tabletas de aspirina

Mecanismo de acción

Práctica

Reacción ácido-base

Reacción indeseada: hidrólisis

Moléculas indicadoras de pH

Fenolftaleina pH

ácido

Básico

incolora

rosa

Cianidina

Desnaturalización y plegamiento de proteínas

Estructura primaria de una proteína

Enlace peptídico

Esquema de alfahélice en una cadena polipeptídica

Esquema de láminas beta en una cadena polipeptídica

Estructura secundaria de una proteína

UNIDAD I. Transformaciones de la materia. Tema 2: Clasificación de la materia.

¿Qué es materia? Es todo lo que tiene masa y volumen.

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA: Según: A. Estado de agregación. B. Composición.

A. ESTADO DE AGREGACIÓN. Se refiere a la forma de interacción entre las moléculas que componen la materia. Los estados de agregación son: • SÓLIDO. • LÍQUIDO. • GASEOSO. SÓLIDOS

Propiedades

LÍQUIDOS

GASES

-Ocupan todo el -Tienen volumen fijo. volumen del recipiente -Tienen volumen fijo. -No tienen forma que los contiene. -Tienen forma propia. propia. -No tienen forma fija. -No se pueden -Son muy poco -Son fácilmente comprimir. compresibles. compresibles. -No fluyen por sí -Difunden y fluyen por -Difunden y tienden a mismos. sí mismos. mezclarse con otros gases.

ESTADO SÓLIDO: Las moléculas están muy juntas, pues existen interacciones muy fuertes entre ellas. Poseen muy poca libertad de movimiento.

ESTADO LÍQUIDO: Las moléculas se encuentran más separadas que en los sólidos , con interacciones moleculares màs débiles, permitiendo a las moléculas moverse con mayor libertad pudiendo fluir o derramarse.

ESTADO GASEOSO: Las moléculas se encuentran muy separadas unas de otras, no existiendo interacciones entre ellas . Esto permite que se muevan libremente, con mucha energía.

NO TE OLVIDES QUE:

B. COMPOSICIÓN: Se considera de qué esta hecha la sustancia. En base a esto la materia se clasifica en: 1. SUSTANCIAS PURAS. 2. MEZCLAS.

1. SUSTANCIAS PURAS: Las sustancias puras están formada por un solo tipo de elemento químico, o bien, por un solo compuesto químico. Si la materia está formada por moléculas con átomos iguales, se le llama “ELEMENTO QUIMICO” Si la materia está formada por moléculas con átomos diferentes en masa y propiedades se le llama “COMPUESTO QUÍMICO”.

1.1. Elementos. • Formados por una sola clase de átomos. • No se pueden descomponer por métodos físicos ni químicos. • No pueden ser divididas en sustancias más simples. • Un ejemplo de elemento es el oxígeno (O2). El número dos quiere decir que este elemento está formado por dos átomos de oxígeno. Estos átomos están unidos entre sí por un enlace químico

1.2. Compuestos. • Es la unión de dos o más tipos de elementos. • Se pueden descomponer por métodos químicos. Las propiedades de los compuestos son distintas a las de los elementos que los forman. • Cada compuesto tiene un nombre y una fórmula. • La fórmula indica cuántos átomos de cada elemento tiene el compuesto. • Todas las moléculas de un compuesto tienen la misma combinación de elementos.

1.3. Moléculas. • Conjunto de átomos iguales o diferentes. • Existen moléculas de elementos Ej. O2, N2, O3 • Existen moléculas de compuestos Ej. H2O, CO2, C6H12O6 El subíndice indica la cantidad de átomos que hay de cada elemento. Ej: O2

2. LAS MEZCLAS. 2.1. Características. •No ocurren reacciones químicas entre los componentes. • Cada uno de los componentes mantiene su identidad y propiedades químicas. • Los componentes pueden separarse por medios físicos, tales como: destilación, filtración, flotación, etc. • Aún cuando no existen cambios químicos, algunas propiedades físicas de una mezcla, tales como el punto de fusión, pueden diferir respecto a las de sus componentes.

2.2. Clasificación. 2.2.1. Mezclas homogéneas. Es aquella que presenta la misma composición en todas sus partes, y sus componentes no se distinguen a simple vista ni bajo el microscopio. Se observa una sola fase. EJEMPLOS: aire, vidrio, aleaciones, soluciones.

2.1.1.1. Disoluciones. Mezcla homogénea de uno o más solutos (sustancia disuelta) distribuidos en un disolvente (sustancia que produce la disolución); este componente se encuentra en mayor proporción y es el que determina el estado de agregación en el que se encuentra la disolución. Diámetro par culas → menor a 10-6 mm

Dependiendo del número de componentes, la disolución puede ser: binaria, terciaria, cuaternaria, etc.

Soluto + Disolvente = Disolución

Tabla. Tipos de disoluciones según estado físico. Soluto

Disolvente

Estado disolución

Ejemplo

Sólido

Aleaciones metálicas

Líquido

Sólido

Amalgamas

Gas

Sólido

H2 en paladio

Sólido

Líquido

Salmuera

Líquido

Vinagre

Gas

Líquido

Bebidas gaseosas

Sólido

Gas

Humo

Líquido

Gas

Aire húmedo

Gas

Aire seco

2.2.2. Mezclas heterogéneas. Formada por 2 o mas sustancias puras, de modo que algunos de sus componentes se pueden distinguir a simple vista o por otros medios. EJEMPLOS: Jugos naturales, agua con aceite, granito, plato de cazuela.

2.2.2.1. Suspensiones. Mezcla heterogénea formada por un sólido en polvo o pequeñas partículas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio líquido (fase dispersante). Las partículas en las suspensiones son visibles a nivel macroscópico. Diámetro par culas → mayor a 1x10-3 mm

Las suspensiones son filtrables.

Ej. Agua y arena, pinturas vinílicas, jugos elaborados con frutas naturales, talco fino en agua, algunos medicamentos.

2.2.2.2. Coloides. Dispersión de partículas de una sustancia (fase dispersa) en un medio dispersor, formado por otras sustancias. La fase dispersa y el medio dispersor pueden ser gases, líquidos, sólidos o una combinación de diferentes fases. Diámetro par culas → de 10-6 a 10-3 mm

La fase dispersa está siempre en menor proporción.

Ej. Un aerosol, la niebla, el humo, espuma de cerveza.

Tabla. Propiedades de los coloides y suspensiones. Propiedades

Coloides

Suspensiones

Diámetro de la partícula.

110–3 – 110–6 mm

Mayor a 110–3 mm

Homogeneidad

En el límite

heterogénea

Acción de la gravedad

Puede sedimentar

Sedimenta

Técnica de separación

Extracción

Filtración

ACTIVIDAD. Tarea 1. Clasificar. Clasifica las siguientes sustancias como mezcla homogénea, elemento o compuesto según corresponda. a) b) c) d) e)

Alcohol de quemar: Aluminio: Glucosa: Suero fisiológico: Helio e hidrógeno:

Tarea 2. Analiza. Señala el estado físico del soluto y del disolvente, respectivamente, en cada uno de los siguientes casos:

Tarea 3. Síntesis y evaluación. a) Complete el siguiente esquema con los conceptos que corresponda.

b) Lee las siguientes preguntas y selecciona la respuesta correcta.

3. PROPIEDADES DE LA MATERIA. Propiedades se clasifican como

Generales

Específicas

son aquellas que sirven para

Describir cualquier tipo de materia

Diferenciar un tipo de materia de otro

Ejemplos

Longitud

Ejemplos

Volumen

Superficie

Temperatura Masa

Densidad

Temperaturas de fusión y de ebullición

Solubilidad

Propiedades se clasifican como

Extensivas

Intensivas

son aquellas cuyo valor

Depende de la cantidad de materia

No depende de la cantidad de materia

Ejemplos

Longitud

Masa

Ejemplos

Volumen

Densidad

Temperatura

3.1. Densidad. (d o )

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Forma indirecta: se miden la masa (balanza) y el volumen (midiendo las dimensiones o mediante desplazamiento de un líquido) por separado y posteriormente se calcula la densidad. Forma directa: Utilizando un densímetro.

Otro instrumento más preciso para medir la densidad de sólidos, líquidos y gases es el picnómetro.

3.1.1. Densidad de una sustancia líquida. Algunos ejemplos:

Agua m = 36,0 g V = 36 mL

Éter m = 28,4 g V = 36 mL

Mercurio m = 486 g V = 36 mL

3.1.2. Densidad de una sustancia sólida. Ejemplo:

m = 135 g V desplazado = 270 – 220 = 50 mL

4. MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS. Las técnicas de separación de mezclas son métodos que permiten apartar los componentes de una mezcla. Existen dos medios para hacerlo: 4.1. Medios físicos  No se alteran las propiedades de los componentes. 4.2. Medios químicos  Cambia la naturaleza química (se generan nuevas sustancias).

4.1. METODOS FÍSICOS. 4.1.1. Filtración. Permite separar un sólido no soluble de un líquido. Se utiliza un filtro (papel, tela, arena, piedras) que retiene las partículas sólidas de la mezcla que sean de mayor tamaño que el poro del filtro y deja pasar el líquido.

Filtración a vacío. Filtración a presión normal.

Filtración en frío.

Filtración en caliente.

4.1.2. Decantación. Es un método que permite separar un líquido de un sólido, o dos líquidos no miscibles (no se mezclan); y que presentan diferente densidad. En ambos casos se debe dejar la mezcla en reposo para que sus componentes se separen en dos fases. De esa forma se pueden colectar en recipientes distintos.

Separación de un líquido de un sólido.

Separación de dos líquido no miscibles.

4.1.3. Evaporación. Consiste en separar componentes mediante evaporación cuando solo un componente es de interés. Se puede hacer por calentamiento o presión reducida.

4.1.4. Destilación. Esta técnica se utiliza para separar dos o más líquidos miscibles (se disuelven entre sí) y que tienen diferentes puntos de ebullición. O para separar sólidos de líquidos. El punto de ebullición es la temperatura en que la presión de vapor de un líquido iguala a la presión atmosférica. Tenemos diferentes tipos de destilación, como la fraccionada y simple.

Sistema de destilación simple.

¿Qué ocurre? 1. 2. 3. 4.

La mezcla se introduce en un recipiente para aplicarle calor. El líquido que tiene el menor punto de ebullición se vaporiza primero. El vapor del líquido vaporizado pasa por le refrigerante, donde condensa. Se colecta la sustancia pura en estado líquido.

Sistema de destilación fraccionada. Se emplea principalmente cuando es necesario separar líquidos con punto de ebullición cercanos. La principal diferencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de fraccionamiento. Ésta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos". Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los líquidos (que reciben). Ese intercambio produce un intercambio de masa, donde los líquidos con menor punto de ebullición se convierten en vapor, y los vapores con mayor punto de ebullición pasan al estado líquido.

Destilación fraccionada en la industria del petróleo.

4.1.5. Tamizado. Se emplea para la separación de mezclas formadas por sólidos de diferentes tamaños mediante un tamiz. Técnica utilizada en cocina, jardinería, agricultura, minería, separación de materiales de construcción: ripio, gravilla, arena.

4.1.5. Separación magnética. El método consiste en acercar un imán a la mezcla a fin de generar un campo magnético, que atraiga a los compuestos ferromagnéticos dejando solamente al material no ferromagnético en el contenedor.

4.1.6. Cromatografía. Se basa en las diferentes velocidades con que se desplazan los componentes de una mezcla a través de un medio adsorbente o fase estacionaria, al ser arrastrados por una fase móvil.

4.1.7. Cristalización. Permite separar los componentes de una disolución debido a los cambios de temperatura. Si esta disminuye, la solubilidad de alguno de los constituyentes también disminuye, formándose cristales de soluto.

ESTRUCTURA DE LA MATERIA

VICENTE PUCHADES PUCHADES. SERVICIO DE RADIOFÍSICA Y PROTECCIÓN RADIOLÓGICA DEL HGU SANTA LUCÍA. CARTAGENA.

INDICE ♦ ¿Qué es la materia? ♦ Modelos de la materia ♦ Fuerzas Fundamentales ♦ Estructura Nuclear ♦ Radiaciones

¿QUÉ ES LA MATERIA? Cualquier entidad que tiene energía asociada y es capaz de interaccionar, es decir, es medible y tiene una localización espaciotemporal compatible con las leyes de la naturaleza.

TIPOS DE MATERIA

ENERGÍA OSCURA (75%) MATERIA OSCURA (20%) MATERIA ORDINARIA(5%)

RELACIÓN MASA ENERGÍA E2=(moc2)2 + p2c2 Si la partícula está en reposo nos queda la famosa

E=moc2

¿CUALES SON LOS LADRILLOS DE LA MATERIA ORDINARIA? MATERIA ~ 10-9 m

Átomo

ÁTOMO ~ 10-10 m

Electrón

NUCLEO ~ 10-14 m

Protón

Neutrón

NUCLEÓN ~ 10-15 m

Quarks

¿CUALES SON LOS LADRILLOS DE LA MATERIA ORDINARIA?

Modelos de la materia: EL ATOMISMO Siglo V a.C. Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incompresibles e invisibles. Los átomos se diferencian solo en forma y tamaño, pero no por cualidades internas. Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos. Son entidades infinitamente pequeñas y, por tanto, imperceptibles para los sentidos,

Modelos de la materia: LAS 4 RAICES Siglo V a.C.

Agua Aire Tierra Fuego

Modelos de la materia: los 4 ELEMENTOS

Las raices pasa a llamarlas elementos Exiten 2 fuerzas: el amor y el odio

Aristoteles

Modelos de la materia:VUELTA AL ATOMISMO Siglo XVII Estudio de los gases Descubrimiento de la Ley de Boyle

Modelos de la materia: TEORIA ATOMICA Principios S. XIX Elementos: formados por átomos Atomos de un elemento: Indistinguibles Los átomos son: indivisibles, indestructibles, indivisibles y muy pequeños Se combinan dado lugar a reac. químicas John Dalton

Modelos de la materia: TEORIA ATOMICA MODELO DE THOMPSON Descubrimiento de los e- y los isotopos Modelo del “pastel de cerezas”

J.J. Thomson

Modelos de la materia: TEORIA ATOMICA MODELO DE BOHR 1. Los electrones se encuentra en unas orbitas especificas (con radio definido), que son estables, alrededor del núcleo. (n=1 (K), n=2 (L), n=3 (M)…). El nº de e en cada orbita es de 2n². 2. Se produce emisión o absorción de energía cuando un electrón pasa de una orbita a otra.

Modelos de la materia: TEORIA ATOMICA MODELO SCHRÖDINGER

Proporciona predicciones de los estados de Energía del átomo de H incluso bajo la presencia de campos eléctricos y magnéticos Los electrones se encuentran en orbitales, sin radio fijo definido. Estos orbitales proporcionan la probabilidad de encontrar al electrón en una determinada área No es capaz de explicar la estabilidad del núcleo

Modelos de la materia: TEORIA ATOMICA MODELO SCHÖDINGER

Fuerzas Fundamentales: GRAVITATORIA

Alcance infinito La carga de la Fuerza es lo que denominamos masa Es atractiva Tiene muy poca importancia a escala atómica

Fuerzas Fundamentales: ELECTROMAGNÉTICA

Alcance infinito La carga de la Fuerza es lo que denominamos CARGAS ELECTRICAS Es atractiva o repulsiva Es la responsable de la estructura atómica y de la mayor parte de perdida de energía de los choques de los electrones al atravesar la materia

Fuerzas Fundamentales: NUCLEAR DEBIL

Alcance muy corto (escala nuclear) Afecta a leptones y quarks Es atractiva o repulsiva Es 1013 mas débil que la llamada Nuclear Fuerte Es la responsable de la desintegracion beta de los nucleos y del cambio de entidad de las particulas, como la desintegración del neutrón.

Fuerzas Fundamentales: NUCLEAR FUERTE

Alcance muy corto (escala nuclear) Afecta a particulas formadas por quarks. Es atractiva Es la que presenta un campo más intenso en toda la naturaleza. Es la responsablede vencer la repulsión electrica de los protones y mantener a los nucleos unidos

ESTRUCTURA NUCLEAR • Compuesto de protones(+) y neutrones. • La fuerza nuclear fuerte es la responsable de la estabilidad nuclear. Es una fuerza de corto alcance. • Presenta distintos niveles de energía y se emite o se absorbe radiación cuando pasa de un estado a otro.

NUCLEIDOS • NOMENCLATURA

A Z

X es el símbolo del elemento. A número total de nucleones. Z número total de protones.

EJEMPLOS 14 6

12 6

40 20

17 9

99 43

39 19 17 8 99 m 43

ISÓTOPOS: mismo Z

Ca ISÓTONOS: mismo nº neutrones

ISÓBAROS: mismo nº nucleones ISÓMEROS: distinto estado

ESTABILIDAD NUCLEAR • Cuando el núcleo tiene exceso de energía, se emite esta en forma de rad., el núcleo se queda en estado de menor energía, más estable.

RADIACTIVIDAD • Fue descubierta por Henri Becquerel en 1896 • Es un fenómeno natural, aleatorio, por el cual los núcleos se desintegran espontáneamente emitiendo radiación, ya sea en forma de partículas o radiación electromagnética. • Las partícula emitidas pueden ser, núcleos de helio, electrones, positrones, protones…

ACTIVIDAD • Es el número de desintegraciones por segundo de una muestra radiactiva. • Unidad Becquerelio 1 Bq = 1dps • Unidad Ci: se define tomando como unidad la actividad de 1 g de radio. 1 Ci = 3,7E10 dps. • Cte. de decaimiento (λ): probabilidad por seg. para que ocurra la desintegración. • T1/2: periodo de semidesintegración, tiempo necesario para reducir la actividad,

LEY EXPONENCIAL

TIPOS DE RADIACIÓN 1.DESINTEGRACIÓN ALFA. 2.DESINTEGRACIÓN BETA: Emisión de electrones. Emisión de positrones. 3.DESINTEGRACIÓN GAMMA.

DESINTEGRACIÓN ALFA • Se produce en núcleos con Z> 82 donde la fuerza de repulsión es muy intensa y supera a la fuerza nuclear. • Se emite una partícula compuesta por dos protones y dos neutrones, denominada partícula α (núcleo de helio). • Esta partícula alfa es emitida siempre con la misma energía cinética por el mismo núcleo, que suele estar comprendida entre 5 y 10 MeV

DESINTEGRACIÓN ALFA

DESINTEGRACIÓN BETA • Emisión del núcleo de un electrón (β) o un positrón (β+). • Procesos que generan estas partículas en el núcleo: n → p + β + antineutrino p → n + β+ + neutrino Procesos gobernados por la interacción débil que afecta a la estructura interna de p y n.

EMISIÓN DE ELECTRÓN

A Z

−

X → Y + β +ν + Q A Z +1

−

EMISIÓN DEL ELECTRÓN • Ocurre en núcleos con alta relación n/p. • La energía cinética del electrón puede ser desde 0 hasta Q (varios MeV)en espectro continuo de energía • Emisores de electrones se usan en terapia: Dosis en forma local evitando tejidos circundantes. Algunos ejemplos: 131 53

32 15

89 38

90 39

186 75

I , P, Sr , Y ,

169 68

153 62

Re, Er , Sm

EMISIÓN DE POSITRÓN

A Z

X → Y + β +ν +Q A Z −1

EMISIÓN DE POSITRÓN • Ocurre en núcleos con baja relación n/p. • La energía cinética del positrón puede ser desde 0 hasta Q: espectro continuo de energía • Emisores de positrones se usan en diagnóstico. Algunos ejemplos: 11 6

13 7

15 8

18 9

C , N , O, F

DESINTEGRACIÓN GAMMA

A Z

X → X +γ *

A Z

DESINTEGRACIÓN GAMMA • En muchas desintegraciones gamma el núcleo excitado pierde energía inmediatamente. • Otras veces el núcleo excitado, persiste 99 m 99 durante un tiempo en ese estado que Tc → 43 43Tc + γ (140 KeV ) denominamos metaestable: • El fotón se lleva la diferencia de energía entre los dos estados del núcleo. • Radiación gamma muy penetrante, se usa en radioterapia. Unidades de Cobalto60.

DIFERENTES TIPOS DE RADIACIÓN

RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL • Se produce cuando se bombardean núcleos estables (no emiten radiación) con partículas apropiadas, y con energía apropiada para penetrar en el núcleo y crear una reacción nuclear. • Se obtiene un núcleo inestable que posteriormente se desintegra radiactivamente. • Fue descubierto por Irene Curie (hija de Marie Curie), premio Nobel de Química en 1935: “Por su trabajo en la síntesis de nuevos elementos radiactivos”.

Las reacciones o cambios químicos que sufren las materiales ocurren en la vida diaria o pueden provocarse en el laboratorio; como la fermentación, la oxidación, las combustiones espontáneas, son ejemplos de reacciones o cambios que suceden a diario.

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Una reacción química es la manifestación de un cambio en la materia y la isla de un fenómeno químico. A su expresión gráfica se le da el nombre de ecuación química, en la cual, se expresan en la primera parte los reactivos y en la segunda los productos de la reacción. A+B ⇄ C+D Reactivos Productos Para equilibrar o balancear ecuaciones químicas, existen diversos métodos. En todos el objetivo que se persigue es que la ecuación química cumpla con la ley de la conservación de la materia.

Una reacción química consiste en el cambio de una o mas sustancias en otra(s). Los reactantes son las sustancias involucradas al inicio de la reacción y los productos son las sustancias que resultan de la transformación.

En una ecuación química que describe una reacción, los reactantes, representados por sus fórmulas o símbolos, se ubican a la izquierda de una flecha; y posterior a la flecha, se escriben los productos, igualmente simbolizados.

Para representar una Reacción Química, se utilizan las ECUACIONES QUÍMICAS: I. II. III.

Muestran las sustancias que inician una reacción, las cuales se denominan REACTIVOS. Muestran las sustancias que se forman debido a la reacción, las cuales se denominan PRODUCTOS. Muestran la dirección a la cual progresa una reacción mediante una FLECHA (no es una igualdad).

Flecha: produce

coeficiente

reactivos catalizador

2A + B2

condiciones

subíndice

2AB productos

Temperatura, presión, solventes

Símbolo

Significado

Separa 2 o más reactivos o productos

→

Separa reactivos de productos

(s)

Identifica el estado sólido

(l)

Identifica el estado líquido

(g)

Identifica el estado gaseoso

(ac)

Identifica la solución en agua

Representación de una reacción química

C3H8 + O2

CO2 + H2O

Reactantes

C3H8 + O2 (g)

Productos

(g)

CO2 + H2O (g)

(g)

• La flecha: indica produce. • Catalítico – sustancia que acelera la velocidad de reacción sin consumirse o alterarse permamentemente. • Coeficientes: son los números a la derecha de la fórmula. • Subíndice: son los números pequeños que indican el número de átomos de cada clase que hay en la fórmula química.

•

Cambio físico – la composición química de una sustancia permanece constante. – Fundir hielo

•

Cambio químico – la composición química de una sustancia cambia. – Oxidación del hierro

•

Reacción química – a la sustancia le ocurre un cambio químico y forma una nueva sustancia.

•Síntesis •Descomposición •Desplazamiento simple •Desplazamiento doble •Combustión

• En estas reacciones, dos o más elementos o compuestos se combinan, resultando en un solo producto • Síntesis Química: la combinación de dos o mas sustancias para formar un solo compuesto. • A + B -> C • (donde A y B pueden ser elementos o compuestos)

Resultan al combinar un óxido básico + agua hidróxido O al combinar el óxido de un no metal + agua  oxi-ácido Na2O + H2O → 2Na (OH)

SO3 + H2O → H2SO4

Dan al combinar un no metal + con hidrógeno, hidrácido. Cl2+ H2 → 2HCl

La oxidación de un metal, también es una reacción de síntesis o de combinación. 4Na + O2 → 2Na2O

Síntesis

A + B ⇄ AB

2Na (s) + Cl2 (g) ⇄ 2 NaCl (s)

Hidrógeno + Azufre + Oxígeno → Ácido Sulfúrico

H2 + S + O2→ H2SO4

• Estas reacciones son inversas a la síntesis y son aquellas en la cuales se forman dos o más productos a partir de un solo reactante, usualmente con la ayuda del calor o la electricidad. • Descomposición Química: la formación de dos o más sustancias a partir de un solo compuesto. • A -> B + C • (donde B y C pueden ser elementos o compuestos)

Las reacciones de descomposición (ó análisis) son aquellas en las cuales a partir de una sola sustancia se obtienen varios productos. En estas reacciones generalmente se necesita la acción del calor  Clorato de potasio → Cloruro de potasio + oxígeno



KClO3 → KCl + O2

A + BX ⇄ AX + B Mg (s) + Cu2SO4 (s) ⇄ MgSO4(s) + Cu (s)

• Estas reacciones son aquellas en las cuales un átomo toma el lugar de otro similar pero menos activo en un compuesto. En general, los metales reemplazan metales (o al hidrógeno de un ácido) y los no metales reemplazan no metales. • Desplazamiento Químico: un elemento reemplaza a otro similar y menos activo en un compuesto. AB + C ⇾ CB + A ó AB + C ⇾ AC + B (dónde C es un elemento más activo que un metal A o un no metal B)

AB + C ⇾ AC + B Cloruro de Hidrógeno + Zinc → Cloruro de Zinc + Hidrógeno

HCl + Zn → ZnCl2 + H2

El óxido de mercurio II se descompone para formar los elementos de mercurio y oxígeno:

2HgO  2Hg + O2.

El hidróxido de sodio se descompone en hidrógeno y sodio

2NaH  2Na + H2

Descomposición del grafito

2C(grafito) + H2  C2H2

• Estas reacciones son aquellas en las cuales el ion positivo (catión) de un compuesto se combina con el ion negativo (anión) del otro y viceversa, habiendo así un intercambio de átomos entre los reactantes. • Doble desplazamiento químico: los reactantes intercambian átomos el catión de uno se combina con el anión del otro y viceversa. AB + CD ⇄ AD + CB

2NaOH (ac) + CuCl2 (ac)

⇄ 2NaCl(ac) + Cu(OH)2 (s)

AB + CD ⇄ AD + BC Cloruro de sodio + Nitrato de plata → Nitrato de sodio + Cloruro de plata

NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl

Hay un intercambio entre elementos de dos compuestos:

H2SO4 + 2NaOH compuesto + compuesto

NaSO4 + 2H2O compuesto + compuesto

• Estas reacciones ocurren cuando un hidrocarburo orgánico (un compuesto que contiene carbono e hidrógeno) se combina con el oxígeno, formando agua y dióxido de carbono como productos de la reacción y liberando grandes cantidades de energía. • Combustión: un hidrocarburo orgánico reacciona con el oxígeno para producir agua y dióxido de carbono. hidrocarburo + O2 ⇾ H2O + CO2

En este tipo de reacciones el oxígeno se combina con otra sustancia y libera energía en forma de luz y calor. Las reacciones de combustión son muy comunes •

Combustión de energía eléctrica: C (s) + O2 (g)

carbón

para

producir

CO2 (g)

• Combustión del gas natural para producir energía mecánica y térmica. CH4 (g) + 2O2 (g)

CO2 (g) + 2H2O (l)

COMBUSTIBLE + OXÍGENO

→ DIÓXIDO DE CARBONO + AGUA

COMBUSTIÓN DEL GAS METANO

CH4 + O2 → CO2 + H2O

Sustancia + Oxigeno

C (s)

O2(g)

2H 2 (g) + O2(g)

Sustancia

CO2 (g) 2H2O (g)

Reacción de la glucosa: C6H12O6 + O2  H2O + CO2

Al prender un mechero

Cuando quemas un papel

se quema un auto

Metal + O2 (gas) 2Mg(s) + O2(g) metal

oxígeno

2MgO(s) óxido de metal

No-metal + O2(gas) S(s) + O2(g)

no-metal

oxígeno

SO2(g)

óxido de no-metal

Metal y no-metal 2Na(s) + Cl2(g) metal

no-metal

2NaCl(s) compuesto iónico

Combinación de yodo con zinc

yodo zinc

yoduro de zinc

Combinación de hidrógeno con cloro

Descomposición del agua

Metal y ácido en solución acuosa Fe(s) + H2SO4(ac)

FeSO4(ac) + H2(g)

Metal activo y agua Ca(s) + 2H2O(l)

Ca(OH)2(ac) + H2(g)

Sustitución del hidrógeno del ácido por hierro

Sustitución de la plata por el cobre

Sustitución del hidrógeno del agua por el sodio

Precipitación de cromato de plomo (II)

N2 + H2 ⇄ NH3 • Los coeficientes son usados para balancear la ecuación y esto permitirá que el número de átomos sea igual en ambos lados. • Hay 2 N en la izquierda. Para que hayan 2 N en el lado derecho, colocar el coeficiente 2 al NH3: N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 • Ahora hay dos moléculas de NH3 y 2x3 = 6 H del lado derecho. • Poner coeficiente 3 al H2. • La ecuación quedó balanceada.

N2 + 3H2 ⇄ 2NH3

átomo

izquierda

derecha

1x2=2

2x1=2

3x2=6

2x3=6

Izquierda

derecha

N2 + 3H2 ⇄ 2NH3

1 molécula de nitrógeno (con 2 átomos) reacciona con

3 moléculas de hidrógeno (con 2 átomos) para formar:

1 mol de nitrógeno (N2) reacciona con

3 moles de hidrógeno (H2) para formar:

2 moléculas de amóníaco (cada molécula contiene 1 N y 3 átomos de H) 2 moles de amoníaco (NH3)

LAS REACCIONES QUÍMICAS LOS CAMBIOS EN LA MATERIA La materia puede sufrir cambios mediante diversos procesos. No obstante, todos esos cambios se pueden agrupar en dos tipos: cambios físicos y cambios químicos. CAMBIOS FÍSICOS En estos cambios no se producen modificaciones en la naturaleza de las sustancia o sustancias que intervienen. Ejemplos de este tipo de cambios son:    

Cambios de estado. Mezclas. Disoluciones. Separación de sustancias en mezclas o disoluciones.

CAMBIOS QUÍMICOS En este caso, los cambios si alteran la naturaleza de las sustancias: desaparecen unas y aparecen otras con propiedades muy distintas. No es posible volver atrás por un procedimiento físico (como calentamiento o enfriamiento, filtrado, evaporación, etc.) Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias, llamadas reactivos, se transforman en otra u otras sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos. En una reacción química, los enlaces entre los átomos que forman los reactivos se rompen. Entonces, los átomos se reorganizan de otro modo, formando nuevos enlaces y dando lugar a una o más sustancias diferentes a las iniciales. CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES QUÍMICAS A. La o las sustancias nuevas que se forman suelen presentar un aspecto totalmente diferente del que tenían las sustancias de partida. B. Durante la reacción se desprende o se absorbe energía:  Reacción exotérmica: se desprende energía en el curso de la reacción.  Reacción endotérmica: se absorbe energía durante el curso de la reacción. C. Se cumple la ley de conservación de la masa: la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos. Esto es así porque durante la reacción los átomos ni aparecen ni desaparecen, sólo se reordenan en una disposición distinta.

ECUACIONES QUÍMICAS Una reacción química se representa mediante una ecuación química. Para leer o escribir una ecuación química, se deben seguir las siguientes reglas: 

Las fórmulas de los reactivos se escriben a la izquierda, y las de los productos a la derecha, separadas ambas por una flecha que indica el sentido de la reacción.



A cada lado de la reacción, es decir, a derecha y a izquierda de la flecha, debe existir el mismo número de átomos de cada elemento.

Cuando una ecuación química cumple esta segunda regla, se dice que está ajustada o equilibrada. Para equilibrar reacciones químicas, se ponen delante de las fórmulas unos números llamados coeficientes, que indican el número relativo de átomos y moléculas que intervienen en la reacción. Nota: estos coeficientes situados delante de las fórmulas, son los únicos números en la ecuación que se pueden cambiar, mientras que los números que aparecen dentro de las fórmulas son intocables, pues un cambio en ellos significa un cambio de sustancia que reacciona y, por tanto, se trataría de una reacción distinta. Si se quiere o necesita indicar el estado en que se encuentran las sustancias que intervienen o si se encuentran en disolución, se puede hacer añadiendo los siguientes símbolos detrás de la fórmula química correspondiente:     

(s) = sólido. (metal) = elemento metálico. (l) = líquido. (g) = gas. (aq) = disolución acuosa (en agua).

CÁLCULO DE LA MASA Y EL VOLUMEN A PARTIR DE ECUACIONES QUÍMICAS Las ecuaciones químicas permiten calcular, a partir de una cantidad determinada de alguno de los reactivos y productos que intervienen en una reacción, la cantidad necesaria del resto de los componentes de la misma. Cálculos masa - masa En este caso nos aprovechamos de la relación que hay entre cantidad de sustancia (en mol), masa de sustancia y masa molar, tal como indica la relación: cantidad de sustancia =

masa en gramos masa molar

; n (mol) =

m(g) M (g/mol)

Para ver cómo se hace, lee el enunciado del problema siguiente y, a continuación pulsa sobre el gráfico: Se quiere calcular la cantidad de cloruro de calcio que se obtiene cuando 50 g de carbonato de calcio se hacen reaccionar con la cantidad suficiente de ácido clorhídrico, en una reacción en la que se obtienen, además, agua y dióxido de carbono Cálculos volumen - volumen La ley de Avogadro dice lo siguiente: Volumenes iguales de diferentes gases en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas Esta ley implica que números iguales (por ejemplo, un mol) de partículas , átomos o moléculas, ocupan el mismo volumen, lo cual es muy útil para realizar cálculos de volúmenes en aquellas reacciones en las que intervengan gases. Al igual que en el caso anterior, pulsa sobre el gráfico para ver cómo se plantea y soluciona un problema de este tipo. VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN QUÍMICA Para saber si una reacción es rápida o lenta, hay que conocer la velocidad a la que transcurre. Podemos definir velocidad de reacción como la variación de cantidad de sustancia formada o transformada por unidad de tiempo. En general, para determinar la velocidad de una reacción, hay que medir la cantidad de reactivo que desaparece o la cantidad de producto que se forma por unidad de tiempo. Factores que afectan a la velocidad de reacción La velocidad de una reacción se ve influida por una serie de factores; entre ellos se pueden destacar:

Naturaleza de los reactivos

Se ha observado que según los reactivos que intervengan, las reacciones tienen distinta velocidad, pero no se ha podido establecer aún unas reglas generales. Concentración de los reactivos La velocidad de reacción aumenta con la concentración de los reactivos. Para aumentar la concentración de un reactivo:  

Si es un gas, se consigue elevando su presión. Si se encuentra en disolución, se consigue cambiando la relación entre el soluto y el disolvente.

Superficie de contacto de los reactivos Cuanto más divididos están los reactivos, más rápida es la reacción. Esto es así porque se aumenta la superficie expuesta a la misma. Temperatura En general, la velocidad de una reacción química aumenta conforme se eleva la temperatura. Presencia de catalizadores Un catalizador es una sustancia, distinta a los reactivos o los productos, que modifican la velocidad de una reacción. Al final de la misma, el catalizador se recupera por completo e inalterado. En general, hace falta muy poca cantidad de catalizador. Los catalizadores aumentan la velocidad de la reacción, pero no la cantidad de producto que se forma. IMPORTANCIA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS Estamos rodeados por reacciones químicas; tienen lugar en laboratorios, pero también en fábricas, automóviles, centrales térmicas, cocinas, atmósfera, interior de la Tierra... Incluso en nuestro cuerpo ocurren miles de reacciones químicas en cada instante, que determinan lo que hacemos y pensamos. De toda la variedad de reacciones posibles, vamos a ver dos: las de neutralización y las de combustión. Pero antes de verlas, es necesario conocer y dominar el concepto de ácido y base. Ácidos y bases Las características de los ácidos y las bases se resumen en el siguiente cuadro:

Ácidos ▪Tienen sabor agrio (ácido). ▪Reaccionan con ciertos metales, como Zn, Mg o Fe, para dar hidrógeno ▪Reaccionan con las bases para dar sales Son sustancias ácidas: el ácido clorhídrico (HCl); el ácido bromhídrico (HBr); el ácido nítrico (HNO3); el ácido carbónico (H2CO3) y el ácido sulfúrico (H2SO4), entre otros

Bases ▪Tienen sabor amargo. ▪Reaccionan con las grasas para dar jabones. ▪Reaccionan con los ácidos para dar sales. Son sustancias básicas el hidróxido de amonio o amoniaco disuelto en agua (NH4OH); y los hidróxidos de los metales alcalinos (LiOH, NaOH, KOH,...) y alcalinotérreos, como el Ca(OH)2, y Mg(OH)2, entre otros

Para distinguir si una sustancia es ácida o básica, se utiliza la escala de pH, comprendida entre el 1 y el 14:   

Si una sustancia tiene un pH igual a 7, se dice que es neutra, ni ácida ni básica (por ejemplo, el agua pura). Si una sustancia tiene un pH menor que 7, tiene carácter ácido. Si una sustanica tien un pH mayor que 7, tiene carácter básico.

En los laboratorios y aquellos otros lugares donde es necesario determinan esta propiedad (como en un análisis de agua potable, por ejemplo), se utiliza un indicador ácido-base, que es una sustancia que presenta un color distinto según sea el pH del medio. Algunos ejemplos se muestran en la tabla siguientes:

Para ahorrar tiempo y trabajo, se utiliza mucho el papel indicador universal, que es un papel impregnado con una mezcla de indicadores y que adquiere un color distinto según los distintos pH.

Clasificación de las Reacciones Químicas Los fenómenos pueden ser clasificados en químicos (producen nuevas sustancias) y físicos (no producen sustancias nuevas). A los fenómenos químicos les damos el nombre de: REACCIONES QUÍMICAS El Oxido de Calcio más agua produce Hidróxido de Calcio. Cuando sustituimos los nombres de las sustancias por sus fórmulas y las palabras por símbolos, obtendremos una: ECUACIÓN QUÍMICA.

Las sustancias que inician una reacción son los reactivos y constituyen el primer miembro de la ecuación. En el ejemplo presentado, CaO y H20 son los reactivos y Ca (OH)2 es el producto. Las ecuaciones químicas poseen fórmulas y coeficientes para mostrar el aspecto cualitativo y cuantitativo de la reacción.

En una reacción química, el número total de átomos de los reactivos es igual al número total de átomos de los productos.

Básicamente podemos clasificar las reacciones químicas en: a) Reacción de síntesis o adición b) Reacción de análisis o descomposición c) Reacción de desplazamiento o simple sustitución d) Reacción de doble desplazamiento o doble sustitución Reacción de Síntesis o Adición Es cuando una o más sustancias reactivas producen apenas una única.

Si todos los reactivos fuesen sustancias simples la síntesis es total y si tiene por lo menos una sustancia compuesta la síntesis será parcial.

Reacción de Análisis o Descomposición Es cuando una única sustancia reactiva origina dos o más sustancias como producto

Si en la reacción de análisis fuesen producidas apenas sustancias simples ella será total y si por lo menos uno de los productos fuese una sustancia compuesta ella será parcial. Las reacciones de análisis pueden recibir nombres particulares, de acuerdo con el agente causante de la reacción. Pirólisis = descomposión por el calor Fotolísis = descomposición por la luz Electrólisis = descomposición por la electricidad Hidrólisis = descomposición por el agua Reacción de desplazamiento o simple sustitución Son las reacciones en que un elemento químico sustituye otro elemento de un compuesto, liberándolo como sustancia simple.

Algunos ejemplos de estas reacciones son:

Reacción de doble desplazamiento o doble sustitución Es cuando dos sustancias compuestas intercambian entre si partes de sus estructuras. Un ejemplo puede ser:

Las reacciones que presentan elementos químicos sufriendo oxidación o reducción son denominadas como reacciones de reducción-oxidación u oxi-reducción. El fósforo sufre oxidación y el nitrógeno sufre reducción Las reacciones químicas en cuanto al calor involucrado, pueden ser clasificadas en: ENDOTÉRMICAS Son aquellas reacciones que ocurren absorbiendo calor externo

EXOTÉRMICAS Son aquellas reacciones que ocurren liberando calor para el medio ambiente.

Podemos también clasificar las reacciones en reversibles e irreversibles. REACCIONES O PROCESOS REVERSIBLES Son reacciones o procesos en que reactivos y productos son consumidos y producidos al mismo tiempo. Los reactivos y productos de estas reacciones son separados por una flecha doble.

La reacción que ocurre de la izquierda para la derecha se llama REACCIÓN DIRECTA; mientras que la que ocurre de la derecha para la izquierda se llama REACCION INVERSA.

Reacciones o procesos irreversibles Son reacciones o procesos que ocurren en un único sentido.

Condiciones para la existencia de algunas reacciones REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO Las reacciones de desplazamiento ocurren cuando el elemento que sustituye otro, de la sustancia compuesta, es más reactivo.

El zinc es más reactivo que el hidrógeno. El orden de reactividad de los principales metales es observada en la tabla que sigue:

El cloro es más reactivo que el bromo. El orden de reactividad de los principales no metales es presentado en la tabla que sigue:

Reacciones de doble desplazamiento Algunas condiciones para que ocurra una reacción de doble desplazamiento son:  Formación de un precipitado 

Formación de una sustancia volátil



Formación de una sustancia más débil (menos ionizada o disociada)

Ecuaciones iónicas netas e iónicas completas ¿Qué es una ecuación iónica neta? Revise sus conceptos químicos Hay diferentes formas de escribir las ecuaciones para las reacciones químicas. Tres de los más comunes son ecuaciones no balanceadas, que indican las especies involucradas; ecuaciones químicas balanceadas , que indican el número y tipo de las especies; y ecuaciones iónicas netas, que sólo se ocupan de las especies que contribuyen a una reacción. Básicamente, lo que necesita saber cómo escribir los dos primeros tipos de reacciones para obtener la ecuación iónica neta. Definición La ecuación iónica neta es una ecuación química para una reacción que enumera sólo aquellas especies que participan en la reacción. La ecuación iónica neta se utiliza comúnmente en ácido-base reacciones de neutralización , las reacciones de desplazamiento doble , y las reacciones redox . En otras palabras, la ecuación iónica neta se aplica a reacciones que son fuertes electrolitos en agua. Ionic Ecuación Ejemplo Net La ecuación iónica neta para la reacción que resulta de la mezcla de HCl 1 M y NaOH 1 M es: H + (ac) + OH - (aq) → H 2 O (l) El Cl - y Na + iones no reaccionan y son no figura en la ecuación iónica neta . Cómo escribir una ecuación iónica neta Hay tres pasos para escribir una ecuación iónica neta: 1. Equilibrar la ecuación química. 2. Escribir la ecuación en términos de todos los iones en la solución. En otras palabras, romper todos los electrolitos fuertes en los iones que se forman en solución acuosa. Asegúrese de indicar la fórmula y la carga de cada ion, utilizar coeficientes (números en frente de una especie) para indicar la cantidad de cada ion, y escribir (aq) después de cada ion para indicar que está en solución acuosa. 3. En la ecuación iónica neta, todas las especies con (s), (l), y (g) no será modificada. Cualquier (aq) que permanecen a ambos lados de la ecuación (reactantes y productos) puede ser cancelada fuera. Estos se llaman “los iones espectadores” y no participan en la reacción.

Consejos para escribir la ecuación iónica neta La clave para saber qué especies se disocian en iones y que forman sólidos (precipitados) es ser capaz de reconocer compuestos moleculares e iónicos, conocer los ácidos y bases fuertes, y predecir la solubilidad de compuestos, compuestos moleculares, como la sacarosa o el azúcar, no se disocian en agua. Los compuestos iónicos, como cloruro de sodio, se disocian de acuerdo con reglas de solubilidad. Los ácidos fuertes y bases se disocian completamente en iones, mientras que los ácidos y bases débiles solamente se disocian parcialmente. Para los compuestos iónicos, que ayuda a consultar las normas de solubilidad. Seguir las reglas en este orden:  Todas las sales de metales alcalinos son solubles. (por ejemplo, las sales de Li, Na, K, etc. - consultar una tabla periódica si no está seguro)  Todos los NH 4 + sales son solubles.  Todo NO 3 - , C 2 H 3 O 2 - , ClO 3 - , y ClO 4 - sales son solubles.  Todo Ag + , Pb + 2 , y Hg 2 2+ sales son insolubles.  Todos Cl - , Br - , y - sales son solubles.  Todo CO 3 2- , O 2- , S 2- , OH - , PO 4 3- , CrO 4 2- , Cr 2 O 7 2- , y SO 3 2- sales son insolubles (con excepciones).  Todos los SO 4 2- sales son solubles (con excepciones). Por ejemplo, siguiendo estas reglas que conoces sulfato de sodio es soluble, mientras que el sulfato de hierro no lo es. Los seis ácidos fuertes que se disocian completamente son HCl, HBr, HI, HNO 3 , H 2 SO 4 , HClO 4 . Los óxidos e hidróxidos de alcalinos (grupo 1A) y alcalinotérreos (grupo 2A) metales son bases fuertes que se disocian completamente. Ejemplo Net Ionic ecuación de problema Por ejemplo, considere la reacción entre cloruro de sodio y nitrato de plata en agua. Vamos a escribir la ecuación iónica neta. En primer lugar, es necesario conocer las fórmulas de estos compuestos. Es una buena idea para memorizar los iones comunes , pero si no los conoces, esta es la reacción, escrito con (ac) dependiendo de la especie para indicar que están en el agua: NaCl (aq) + AgNO 3 (aq) → de NaNO 3 (aq) + AgCl (s) ¿Cómo sabes nitrato de plata y forma cloruro de plata y cloruro de plata que es un sólido? Utilice las reglas de solubilidad para determinar ambos reactivos se disocian en agua. Con el fin de que ocurra una reacción, que deben intercambiar iones. Una vez más utilizando las reglas de solubilidad, sabes nitrato de sodio es soluble (permanece acuoso) porque todas las sales de metales alcalinos son solubles. Las sales de cloruro son insolubles, por lo que saben AgCl precipita. Sabiendo esto, puede volver a escribir la ecuación para mostrar todos los iones (la ecuación iónica completa ): Na + ( aq ) + Cl - ( aq ) + Ag + ( aq ) + NO 3 - ( aq ) → Na + ( aq ) + NO 3 - ( aq ) + AgCl ( s )

Los iones de sodio y nitrato están presentes en ambos lados de la reacción y no se cambian por la reacción, por lo que puede cancelarlos desde ambos lados de la reacción. Esto le deja con la ecuación iónica neta: Cl - (aq) + Ag + (aq) → AgCl (s) Cómo escribir una ecuación iónica neta Las ecuaciones iónicas netas son un tema importante en química ya que sirven para representar solo las entidades que sufren un cambio en una reacción química. Normalmente se utilizan en reacciones de oxidoreducción (redox), reacciones de doble desplazamiento y neutralizaciones ácido-base. Para escribir una ecuación iónica neta, debes seguir tres pasos básicos: balancear la ecuación molecular, transformarla en una ecuación iónica completa (cómo existe cada especie dentro de la solución) y luego escribir la ecuación iónica neta. Parte 1 de 2: Comprender los componentes de una ecuación iónica 1. Aprende la diferencia entre compuestos iónicos y moleculares. El primer paso para escribir una ecuación iónica neta es identificar los compuestos iónicos de la reacción. Los compuestos iónicos son aquellos que se ionizan en una solución acuosa y tienen una carga. Los compuestos moleculares son compuestos que nunca tienen carga. Están hechos de dos no metales y a menudo se los conoce como compuestos covalentes.  

Los compuestos iónicos pueden formarse entre metales y no metales, metales y iones poliatómicos, o entre varios iones poliatómicos. Si tienes dudas acerca de un compuesto, busca los elementos de ese compuesto en la tabla periódica. 2. Identifica la solubilidad de un compuesto. No todos los compuestos iónicos son solubles en una solución acuosa y por lo tanto no se disociarán en iones individuales. Antes de continuar con el resto de la ecuación, debes identificar la solubilidad de cada compuesto. Aquí debajo verás un breve resumen de las reglas de solubilidad. Para buscar más información y ver las excepciones a la regla, observa una tabla de solubilidad.

    

Sigue las reglas que aparecen a continuación, respetando su orden: Todas las sales Na+, K+, y NH4+ salts are soluble. Todas las sales NO3-, C2H3O2-, ClO3-, y ClO4- son solubles. Todas las sales Ag+, Pb2+, y Hg22+ son insolubles. Todas las sales Cl-, Br-, y I- son solubles.

 

Todas las sales CO32-, O2-, S2-, OH-, PO43-, CrO42-, Cr2O72-, y SO32- son insolubles (con algunas excepciones). Todas las sales SO42- son solubles (con algunas excepciones). 3. Determina el catión y el anión en un compuesto. Los cationes son los iones positivos de un compuesto y generalmente son metales. Los aniones son los iones negativos de un compuesto y son no metales. Algunos no metales son capaces de formar cationes, pero los metales siempre forman cationes.[6]



Por ejemplo, en el NaCl, el Na es el catión con carga positiva porque es un metal, mientras que el Cl es el anión con carga negativa porque es un no metal. 4. Reconoce los iones poliatómicos en una reacción. Los iones poliatómicos son moléculas cargadas que se enlazan con tanta fuerza que no pueden desasociarse durante las reacciones químicas.[7] Es importante reconocer los iones poliatómicos ya que tienen una carga específica y no se separan en componentes individuales. Los iones poliatómicos pueden tener tanto carga positiva como carga negativa.

  

Si vas a estudiar estos temas para una clase estándar de química, te pedirán que memorices algunos de los iones poliatómicos más comunes. Algunos de los iones poliatómicos más comunes son CO32-, NO3-, NO2-, SO42-, SO32-, ClO4, y ClO3-.[8] Existen muchos más y puedes encontrarlos en tablas de tu libro de química o en línea.[9]

Parte 2 de 2: Escribir una ecuación iónica neta 1. Balancea la ecuación molecular completa. Antes de escribir una ecuación iónica neta, debes asegurarte de que tu ecuación inicial se encuentra completamente balanceada. Para balancear una ecuación, debes agregar coeficientes delante de los compuestos hasta igualar la cantidad de átomos de cada elemento en ambos lados de la ecuación.    

Escribe la cantidad de átomos que comprende cada compuesto en ambos lados de la ecuación. Agrega un coeficiente delante de los elementos que no sean oxígeno ni hidrógeno para balancear ambos lados. Balancea los átomos de hidrógeno. Balancea los átomos de oxígeno.

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Cuenta nuevamente la cantidad de átomos de ambos lados de la ecuación para asegurarte de que sea exactamente la misma. Por ejemplo, Cr + NiCl2 --> CrCl3 + Ni se transformaría en 2Cr + 3NiCl2 --> 2CrCl3 + 3Ni. 2. Identifica los estados de la materia de cada compuesto de la ecuación. A menudo es posible identificar palabras clave en el problema que te indicarán cuál es el estado de la materia de cada compuesto. Hay algunas reglas que pueden ayudarte a determinar el estado de un elemento o compuesto.[10]

  

Si no te proporcionan el estado de un elemento, utiliza el estado que se encuentra en la tabla periódica. Si te dicen que un compuesto es una solución, puedes asumir que su estado es acuoso, o (aq). Si hay agua en la ecuación, determina si el compuesto iónico se disolverá o no utilizando una tabla de solubilidad.[11] Si tiene una alta solubilidad, el compuesto será acuoso (aq), si tiene una baja solubilidad, será sólido (s). Si no hay agua, el compuesto iónico es un sólido (s). Si el problema menciona algo sobre ácidos o bases, entonces es acuoso (aq). Por ejemplo, 2Cr + 3NiCl2 --> 2CrCl3 + 3Ni. El Cr y el Ni en su forma elemental son sólidos. El NiCl2 y CrCl3 son compuestos iónicos solubles, y por lo tanto son acuosos. La ecuación reescrita quedará de la siguiente forma: 2Cr(s) + 3NiCl2(aq) --> 2CrCl3(aq) + 3Ni(s). 3. Determina qué especies se disociarán (separarán en cationes y aniones) en la solución. Cuando una especie o compuesto se disocia, se separa en sus componentes positivos (cationes) y negativos (aniones). Estos serán los componentes que se balancean al final para la ecuación iónica neta.

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

Los sólidos, líquidos, gases, compuestos moleculares, compuestos iónicos de baja solubilidad, iones poliatómicos y ácidos débiles no se disociarán. Los compuestos iónicos de alta solubilidad (consulta la tabla de solubilidad) y ácidos fuertes se ionizarán al 100% (HCl(aq), HBr(aq), HI(aq), H2SO4(aq), HClO4(aq), y HNO3(aq)).[12] Ten presente que, a pesar de que los iones poliatómicos no se siguen disociando, cuando son componentes de un compuesto iónico, sí se disocian de ese compuesto. 4. Calcula la carga de cada ion disociado. Recuerda que los metales serán el catión (positivo), mientras que los no metales serán el anión (negativo). Utilizando la tabla periódica puedes determinar qué elemento tendrá carga. También debes balancear las cargas de cada ion con el compuesto.

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En el ejemplo anterior, el NiCl2 se disocia en Ni2+ y Cl- mientras que el CrCl3 se disocia en Cr3+ y Cl-.



El Ni tiene carga +2 porque el Cl tiene carga negativa, pero son dos átomos de ese elemento. Por lo tanto, debe balancear los dos iones negativos de Cl. Cr tiene una carga 3+ porque debe balancear los 3 iones negativos de Cl. Recuerda que los iones poliatómicos tiene su propia carga específica.[13] 5. Rescribe la ecuación con los compuestos iónicos solubles separados en sus iones individuales. Todo lo que se disocie o ionice (ácidos fuertes) simplemente se separarán en dos iones diferentes. El estado de la materia seguirá siendo (aq) pero debes asegurarte de que la ecuación siga estando balanceada.



Los sólidos, líquidos, gases, ácidos débiles y compuestos iónicos de baja solubilidad no cambiarán de estado ni se separarán en iones, así que simplemente déjalos como están. Las sustancias moleculares solo se dispersarán en la solución, así que su estado cambiará por (aq). Solo hay tres excepciones que no se convertirán en (aq): CH4(g), C3H8(g), y C8H18(l). Siguiendo con el ejemplo, la ecuación iónica total quedará de esta forma: 2Cr (s) + 3Ni2+(aq) + 6Cl-(aq) --> 2Cr3+(aq) + 6Cl-(aq) + 3Ni(s). Cuando el Cl no es un compuesto, no es diatómico, y por lo tanto se multiplica el coeficiente por la cantidad de átomos del compuesto para obtener 6 iones de Cl en ambos lados de la ecuación. 6. Elimina los iones espectadores cancelando los iones idénticos en ambos lados de la ecuación. Puedes cancelar solamente si son 100 % iguales en ambos lados (también las cargas, subíndices, etc.). Rescribe la acción excluyendo las especies canceladas.



Para finalizar el ejemplo, existen 6Cl- iones espectadores en cada lado que puedes cancelar. La ecuación iónica neta final es 2Cr(s) + 3Ni2+(aq) --> 2Cr3+(aq) + 3Ni(s).  Para hacer una revisión y comprobar si la respuesta es correcta, la carga total en el lado de los reactivos debe ser igual a la carga total en el lado del producto en la ecuación iónica neta. Consejos 

Incluye todos los estados de materia para todas las especies en todas las ecuaciones. Si no lo haces, perderás puntos en tu examen. La reacción de doble sustitución, de doble desplazamiento o de metátesis, es aquella en la que ocurre un doble intercambio de iones entre dos compuestos, sin que ninguno de estos se oxiden o se reduzcan. Constituye una de las reacciones químicas más elementales. Los nuevos enlaces se forman por las grandes fuerzas de atracción electrostáticas entre los iones. Asimismo, la reacción favorece la formación de las especies más estables, como la

molécula de agua, principalmente. En la imagen inferior se ilustra la ecuación química general para la reacción de doble sustitución.

  

Los compuestos iniciales AX y BY reaccionan intercambiando “sus parejas” y así forman dos nuevos compuestos: AY y BX. Esta reacción transcurre si y solo si A e Y son más afines que A y B, o si los enlaces BX son más estables que los de BY. Dado que la reacción es un simple intercambio de iones, ninguno de estos gana o pierde electrones (reacción redox). Así, si A es un catión de carga +1 en el compuesto AX, tendrá la misma carga +1 en el compuesto AY. Lo mismo ocurre con el resto de las “letras”. Este tipo de reacción es el soporte de las reacciones ácido-base y de formación de precipitados. Tipos: Neutralización Un ácido fuerte reacciona con una base fuerte para producir sales solubles y agua. Cuando uno de los dos —el ácido o la base— es débil, la sal producida no se encuentra completamente ionizada; esto es, en medio acuoso capaz de hidrolizarse. Igualmente, el ácido o la base pueden ser neutralizados con una sal. Lo anterior puede nuevamente ser representado por la ecuación química con las letras AXBY. Sin embargo, dado que la acidez de Brønsted se indica solo por los iones H + y OH–, estos vienen a representar entonces las letras A e Y: HX + BOH => HOH + BX Esta ecuación química corresponde a la neutralización, que es simplemente la reacción entre un ácido HX y una base BOH para producir HOH (H2O) y la sal BX, la cual bien puede ser soluble o no en agua. Su esqueleto puede variar de acuerdo con los coeficientes estequiométricos o a la naturaleza del ácido (si es orgánico o inorgánico).

Precipitación En este tipo de reacción uno de los productos es insoluble en el medio, generalmente acuoso, y precipita (sedimenta el sólido del resto de la disolución). El esquema es como sigue: se mezclan dos compuestos solubles, AX y BY, y uno de los productos, AY o BX, precipita, lo cual dependerá de las reglas de solubilidad: AX + BY => AY(s) + BX AX + BY => AY+ BX(s) En el caso de que tanto AY y BX fueran insolubles en agua, precipitará aquel par de iones que presente las interacciones electrostáticas más fuertes, lo cual puede reflejarse cuantitativamente en sus valores de constantes de solubilidad (Kps). Sin embargo, en la mayoría de las reacciones de precipitación, una sal es soluble y la otra precipita. Ambas reacciones —la de neutralización y precipitación— pueden ocurrir en una misma mezcla de sustancias. Ejemplos Ejemplo 1 HCl(ac) + NaOH(ac) => H2O(l) + NaCl(ac) ¿Qué tipo de reacción es esta? El ácido clorhídrico reacciona con el hidróxido de sodio generando como consecuencia agua y cloruro de sodio. Debido a que el NaCl es muy soluble en medio acuoso, y que además se formó una molécula de agua, la reacción del ejemplo 1 es de neutralización. Ejemplo 2 Cu(NO3)2(ac) + Na2S(ac) => CuS(s) + 2NaNO3(ac) En esta reacción no están presentes ni el ion H+ ni el OH–, y tampoco se observa la molécula de agua en el lado derecho de la ecuación química. El nitrato de cobre (II), o nitrato cúprico, intercambia iones con el sulfuro de sodio. El sulfuro de cobre es insoluble, precipitando a diferencia del nitrato de sodio, sal soluble.

La solución de Cu(NO3)2 es azulada, mientras que la de Na2S es amarillenta. Cuando ambas se mezclan desaparecen los colores y precipita el CuS, el cual es un sólido negruzco. Ejemplo 3 CH3COOH(ac) + NaOH(ac) => CH3COONa(ac) + H2O(l) Nuevamente, esta es otra reacción de neutralización. El ácido acético reacciona con el hidróxido de sodio para formar la sal acetato de sodio y una molécula de agua. A diferencia del ejemplo 1, el acetato de sodio no es una sal que está totalmente ionizada, ya que el anión se hidroliza: CH3COO–(ac) + H2O(l) <=> CH3COOH(ac) + OH–(ac) Ejemplo 4 2HI(ac) + CaCO3(s) => H2CO3(ac) + CaI2(ac) En esta reacción —que si bien no aparenta ser de neutralización— el ácido yodhídrico reacciona completamente con la piedra caliza para generar ácido carbónico y yoduro de calcio. Además, el desprendimiento de calor (reacción exotérmica) descompone el ácido carbónico en dióxido de carbono y agua: H2CO3(ac) => CO2(g) + H2O(l) La reacción global queda como: 2HI(ac) + CaCO3(s) => CO2(g) + H2O(l) + CaI2(ac) Asimismo, el carbonato de calcio, sal básica, neutraliza el ácido yodhídrico. Ejemplo 5 AgNO3(ac) + NaCl(ac) => AgCl(s) + NaNO3(ac) El nitrato de plata intercambia iones con el cloruro de sodio, formando así la sal insoluble cloruro de plata (precipitado blancuzco) y el nitrato de sodio.

Ejemplo 6 2H3PO4(ac) + 3Ca(OH)2(ac) => 6H2O(l) + Ca3(PO4)2(s) El ácido fosfórico es neutralizado por el hidróxido de calcio, formando en consecuencia la sal insoluble fosfato de calcio y seis moles de moléculas de agua. Este es un ejemplo de una reacción de doble sustitución de ambos tipos: la neutralización del ácido y la precipitación de una sal insoluble. Ejemplo 7 K2S(ac) + MgSO4(ac) => K2SO4(ac) + MgS(s) El sulfuro de potasio reacciona con el sulfato de magnesio, reuniéndose en solución los iones S2– y Mg2+ para formar la sal insoluble sulfuro de magnesio y la sal soluble sulfato de potasio. Ejemplo 8 Na2S(ac) + HCl(ac) → NaCl(ac) + H2S(g) El sulfuro de sodio neutraliza al ácido clorhídrico, generando cloruro de sodio y sulfuro de hidrógeno. En esta reacción no se forma agua (a diferencia de las neutralizaciones más comunes) sino la molécula no electrolítica sulfuro de hidrógeno, cuyo olor a huevos podridos es muy desagradable. El H2S escapa de la disolución en forma gaseosa y el resto de las especies permanecen disueltas. Referencias 1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química. (8va ed.). CENGAGE Learning, p 150155. 2. Quimicas.net (2018). Ejemplos de Reacción de Doble Sustitución. Recuperado 28 de mayo de 2018, de: quimicas.net 3. Metathesis Reactions. Recuperado el 28 de mayo 2018, de: science.uwaterloo.ca 4. Khan Academy. (2018). Double replacement reactions. Recuperado el 28 de mayo de 2018, de: khanacademy.org 5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (08 de mayo de 2016). Double Replacement Reaction Definition. Recuperado el 28 de mayo de 2018, de: thoughtco.com

 TEORÍA DE LEWIS  Símbolos de Lewis  Estructuras de Lewis  Polaridad de los enlaces. Electronegatividad  Enlace iónico y enlace covalente  Orden de enlace y energía de enlace  Cargas formales  Resonancia  Geometría de las moléculas. Teoría de repulsión de pares de electrones de valencia (TRPEV)  Polaridad de las moléculas. Momento dipolar  MÉTODO É DEL ENLACE DE VALENCIA  Hibridación  Enlaces covalentes múltiples  MÉTODO DE ORBITALES MOLECULARES Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Teoría de Lewis G N L i I L i y W. Kossel WK l formularon una importante f l i G. N. Lewis, I. Langmuir propuesta sobre el enlace químico: los átomos se combinan para adquirir configuraciones electrónicas como las de los gases nobles. A partir de este modelo se desarrolló la teoría de Lewis: Los electrones de la capa de valencia juegan un papel Los electrones de la capa de valencia juegan un papel fundamental en el enlace químico. En algunos casos se transfieren electrones de un átomo a otro → enlace iónico. En otros casos se comparten pares de electrones entre los átomos → átomos → enlace covalente. enlace covalente Los electrones se transfieren o comparten de manera que los q g g átomos adquieren una configuración electrónica de gas noble → Regla del octeto. Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Símbolos de Lewis Los símbolos de Lewis son una representación de los átomos de acuerdo con la teoría de Lewis. Consisten en símbolos químicos que representan el núcleo y los electrones internos, junto con puntos alrededor del símbolo que representan los electrones de valencia. representan los electrones de valencia. Colocamos puntos en los lados del símbolo hasta un máximo de 4 y después emparejamos puntos hasta alcanzar un octeto. y después emparejamos puntos hasta alcanzar un octeto. Ejemplos:

N: 1s2 2s2 2p p3 Ne: 1s2 2s2 2p p6 Al: [Ne]3s [ ] 2 3p S: [Ne]3s p [ ] 2 3p p4 internos valencia Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Estructuras de Lewis Las estructuras de Lewis son una combinación de símbolos de Lewis que representa la transferencia (enlace iónico) o compartición (enlace covalente) de electrones en el enlace ti ió ( l l t )d l t l l químico. Ejemplos:

Na x + → Cl Hx

+ → Cl

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Na+ x Cl H x Cl

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–

IÓNICO COVALENTE

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Estructuras de Lewis Polaridad de los enlaces Electronegatividad Polaridad de los enlaces ‐ Electronegatividad (EN): capacidad de un átomo para competir por los electrones con otros átomos a los que está unido. L. Pauling → escala de electronegatividades: EN EN

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Estructuras de Lewis Polaridad de los enlaces Electronegatividad Polaridad de los enlaces ‐ Se puede describir la polaridad de un enlace mediante la diferencia de electronegatividades, EN, que es el valor absoluto de la diferencia de EN de los átomos enlazados. Si el valor de EN es muy pequeño, el enlace es esencialmente covalente. Cuando EN es muy grande, es probable que se forme un enlace iónico. P Para valores intermedios de EN, el enlace es covalente polar. l i t di d EN l l l t l

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Estructuras de Lewis Polaridad de los enlaces Electronegatividad Polaridad de los enlaces ‐

Ejemplos: Na (EN = 0.9), Cl (EN = 3.0). EN = 2.1 → Na+Cl– (iónico) H (EN = 2.1),  (EN = 2.5). EN = 0.4 → H─ (covalente) H (EN = 2.1), Cl (EN = 3.0). EN = 0.9 → H Cl (covalente polar) Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Estructuras de Lewis Polaridad de los enlaces Electronegatividad Polaridad de los enlaces ‐ En los enlaces covalentes entre átomos distintos, la nube de carga tiende a desplazarse hacia el átomo más electronegativo, dando lugar a una polarización del enlace (enlace covalente polar). Hay una separación de cargas: una carga parcial positiva ( Hay una separación de cargas: una carga parcial positiva (+) sobre +) sobre el átomo menos electronegativo y una carga parcial negativa (–) sobre el más electronegativo. Ejemplo:

H Cl H

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+ –

H─Cl H Cl

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Estructuras de Lewis ENLACE IÓNICO ENLACE IÓNICO En la estructura de Lewis de un compuesto iónico: El símbolo de Lewis del ion metálico no tienen puntos si ha perdido todos los electrones de valencia. g Se indican las cargas de los iones.

Na Al Al

+ → Cl

Na+ Cl

–

O 3+

+ → 2 3 Al O O

2 2–

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Estructuras de Lewis ENLACE COVALENTE ENLACE COVALENTE Regla del octeto: en la estructura de Lewis cada átomo está rodeado de 8 electrones Excepción: el átomo de H solo puede rodeado de 8 electrones. Excepción: el átomo de H solo puede tener 2 electrones en la capa de valencia. La compartición de un par de electrones da lugar a un enlace covalente simple. Los pares de electrones que forman parte de un enlace se denominan pares enlazantes Los pares de electrones que no denominan pares enlazantes. Los pares de electrones que no intervienen en el enlace se llaman pares solitarios. Es habitual reemplazar los pares de electrones por guiones. solitarios

H x Cl

+ → Cl

o o H Cl

H Cl

enlazantes Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Estructuras de Lewis P Pasos para escribir estructuras de Lewis: ibi t t d L i 1) Determinar el número total de electrones de la capa de valencia. 2) Identificar el átomo o átomos centrales y los átomos terminales. • El átomo central suele ser el de menor electronegatividad. • El hidrógeno nunca es un átomo central. 3) Escribir el esqueleto y unir los átomos mediante enlaces simples. 4) Por cada enlace, descontar 2 electrones de valencia. 5) Con los electrones restantes, completar en primer lugar los octetos de los átomos terminales y, después, en la medida de los posible, los octetos de los átomos centrales octetos de los átomos centrales. 6) Si a algún átomo central le falla un octeto, formar enlaces covalentes múltiples transformando electrones de pares solitarios de los átomos terminales en electrones de pares enlazantes. Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Estructuras de Lewis Ej l HCN Ejemplo: HCN Nº electrones capa valencia = 1 + 4 + 5 = 10 El átomo menos electronegativo (sin considerar el H) es el C: esqueleto: H ─ C ─ N Quedan 10 – 2∙2 = 6 electrones para completar los octetos de los átomos terminales: H─C─N Transformamos electrones de pares solitarios del N en electrones de pares enlazantes para completar el octeto del C l t d l t l t l t t d lC (enlaces covalentes múltiples). H─C─N Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

H─C═N 2011/2012

H─CN ENLACE

Estructuras de Lewis Orden de enlace y energía de enlace Orden de enlace y energía de enlace Atendiendo al número de pares de electrones compartidos, los enlaces se clasifican en simples, dobles y triples. Se dice que el orden de enlace es 1, 2 y 3, respectivamente. En general, para un determinado par de átomos enlazados, cuanto mayor es el orden de enlace, menor es la longitud del mismo y l í d l l mayor es la energía del enlace. Ejemplo: rCC = 120 pm < rC═C = 134 pm < rC─C = 154 pm / EC═C = 611 kJ/mol > E / / ECC = 837 kJ/mol > C─C C C = 347 kJ/mol Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Estructuras de Lewis Cargas formales Cargas formales Ejemplo: CO2 Nº l t Nº electrones capa valencia = 4 + 2∙6 = 16 l i 4 + 2 6 16 El átomo menos electronegativo es el C: O ─ C ─ O Quedan 16 – d 2∙2 = 12 electrones l O─C─O Al transformar electrones de pares solitarios de los oxígenos en electrones de pares enlazantes para completar el octeto del C, tenemos varias opciones: tenemos varias opciones: O═C═O

OC─O

O─CO

¿cuál es la más adecuada? → cargas formales Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Estructuras de Lewis Cargas formales Cargas formales A veces, aun existiendo varias estructuras plausibles para una molécula algunas tienen más peso que otras Las cargas formales molécula, algunas tienen más peso que otras. Las cargas formales permiten estimar cuál o cuáles serán predominantes. La carga formal de un átomo en una estructura de Lewis es la g diferencia entre el número de electrones de valencia en el átomo sin enlazar y el número de electrones que se le asigna en la estructura de Lewis (un electrón por cada enlace que forme el átomo más de Lewis (un electrón por cada enlace que forme el átomo más todos los electrones no enlazantes del átomo). +

O═C═O

─

OC─O

─

O─CO

6‐6=0 6‐6=0 6‐5=+1 6‐7=‐1 6‐7=‐1 6‐5=+1 4 4=0 4‐4=0 4‐4=0 4‐4=0 4 4=0 4 4=0 Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Estructuras de Lewis Cargas formales Cargas formales Reglas: La suma de las cargas formales debe ser igual a cero en La suma de las cargas formales debe ser igual a cero en moléculas neutras e igual a la carga en iones. En caso de ser necesarias las cargas formales, éstas deben ser lo menores posible. Las cargas formales negativas suelen aparecer en los átomos más l t ti l f l iti l át electronegativos y las cargas formales positivas en los átomos menos electronegativos. Las estructuras con cargas formales del mismo signo en átomos Las estructuras con cargas formales del mismo signo en átomos adyacentes son poco probables. Ejemplo: en la molécula CO2 la estructura más probable es: O═C═O Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Estructuras de Lewis RESONANCIA En ocasiones, se puede escribir más de una estructura de Lewis aceptable sin que ninguna de ellas tenga más peso. En ese caso, se dice que hay resonancia. Ejemplo: O3

O═O─O

↔

O─O═O

estructuras estructuras resonantes

La evidencia experimental indica que los dos enlaces son iguales con una longitud de enlace de 1.278 Å, intermedia entre un enlace simple y uno doble. rOO (O2) = 1.207 Å; ) = 1 207 Å; rOO (O3) = 1.278 Å; ) = 1 278 Å; rOO (H2O2) = 1.475 Å ) = 1 475 Å La estructura es un híbrido de resonancia de las posibles estructuras contribuyentes (estructuras aceptables con el mismo estructuras contribuyentes (estructuras aceptables con el mismo esqueleto y que solo difieren en la distribución electrónica). Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Estructuras de Lewis RESONANCIA: benceno RESONANCIA: benceno Un caso especialmente interesante de resonancia es el de la molécula de benceno, C6H6. Experimentalmente se encuentra que: rCC (C2H4) = 1.330 Å; rCC (C6H6) = 1.397 Å; rC (C2H6) = 1.536 Å Estructuras de Kekulé:

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Estructuras de Lewis Excepciones a la regla del octeto Excepciones a la regla del octeto Especies con número impar de electrones: si el nº de electrones de valencia es impar tiene que haber electrones desapareados de valencia es impar, tiene que haber electrones desapareados (especies paramagnéticas). j p Ejemplo: NO

N═O

Octetos incompletos: en algunos compuestos de Be, B, Al y P es frecuente encontrar estructuras de Lewis en las que algún átomo frecuente encontrar estructuras de Lewis en las que algún átomo tiene menos de 8 electrones en su capa de valencia. j p Ejemplo: BF 3

F F─B─F F

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Estructuras de Lewis Excepciones a la regla del octeto Excepciones a la regla del octeto Capas de valencia expandidas: algunas estructuras pueden tener hasta 12 electrones alrededor del átomo central. Generalmente, suelen ser átomos metálicos situados a partir del tercer periodo enlazados a átomos muy electronegativos. y g Ejemplo: PCl5, SF6

Cl Cl Cl Cl P Cl Cl Cl Cl

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F F F

F S F

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F F

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Geometría de las moléculas Una de las propiedades más importantes de las moléculas es su geometría, que determina muchas de sus propiedades físicas y químicas. La geometría viene determinada por las posiciones que adoptan en el espacio los núcleos de los átomos que forman la molécula. l l ú l l á f l lé l Frecuentemente, la geometría se especifica en forma de distancias entre núcleos de átomos enlazados (distancias de enlace) y entre núcleos de átomos enlazados (distancias de enlace) y ángulos entre enlaces (ángulos de enlace). La forma de la nube electrónica que rodea a los núcleos depende La forma de la nube electrónica que rodea a los núcleos depende de las posiciones de estos.

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Geometría de las moléculas Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) R. J. Gillespie y R. S. Nyholm desarrollaron una teoría basada en el modelo de estructuras de Lewis para predecir geometrías de modelo de estructuras de Lewis para predecir geometrías de moléculas, conocida como teoría de repulsión de pares de electrones de valencia (TRPEV): Los pares de electrones se repelen entre sí, tanto si están en pares enlazantes como solitarios. L d l li i i d á l Los pares de electrones solitarios se extienden más que los pares de electrones enlazados. El orden de fuerzas repulsivas es: par solitario par solitario – par solitario

par solitario par solitario – > > par enlazante

par enlazante par enlazante – par enlazante

Los pares de electrones se disponen alrededor de un átomo de p p forma que se minimizan las repulsiones entre ellos. Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Geometría de las moléculas Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Para aplicar el modelo, cada par solitario cuenta como un grupo de electrones de valencia y cada enlace con independencia de su electrones de valencia y cada enlace, con independencia de su orden, cuenta también como un grupo. Ejemplo:

O═C═O

• Cada átomo de O está rodeado por 3 grupos de electrones: 1 grupo correspondiente a electrones enlazantes y 2 grupos correspondientes a electrones solitarios. • El átomo de C está rodeado por 2 grupos de electrones, que corresponden a electrones enlazantes. p

En las moléculas con más de un átomo central, el método se aplica a cada uno de los átomos no terminales a cada uno de los átomos no terminales. Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Geometría de las moléculas Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Ejemplo: HCl

H Cl

H─Cl lineal

Ejemplo: CO2 O═C═O

O─C─O lineal

El átomo central de C está rodeado por 2 grupos de electrones; la geometría que minimiza las repulsiones entre los 2 grupos es la lineal.

Ejemplo: BF3

F F ─ B ─ F

F F B F

trigonal plana trigonal‐plana

El átomo central de B está rodeado por 3 grupos de electrones; la geometría que minimiza las repulsiones entre los 3 grupos es la trigonal‐ plana. Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Geometría de las moléculas Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Ejemplo: CH4

H ─ C ─ H H

tetraédrica

El átomo central de C está rodeado por 4 grupos de electrones; la geometría que minimiza las repulsiones entre los 4 grupos es la de un í i i i l li l l d tetraedro con el átomo de C en el centro.

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Geometría de las moléculas Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Ejemplo: O3 O═O─O

↔

O─O═O

O O angular El átomo de O central está rodeado por 3 grupos de electrones; El átomo de O central está rodeado por 3 grupos de electrones; la geometría que minimiza las repulsiones entre los 3 grupos es la trigonal‐plana. Sin embargo, la forma de la molécula es la determinada por la posición de los núcleos (angular), los pares solitarios “no se ven”. Por tanto, hay que distinguir entre: Por tanto hay que distinguir entre • Geometría de grupos de electrones: distribución geométrica de los grupos de electrones. • Geometría molecular: distribución geométrica de los núcleos atómicos. Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Geometría de las moléculas Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Teoría repulsión pares electrones valencia (TRPEV) Ejemplo: H2O H─O─H

H H angular

El átomo central de O está rodeado por 4 grupos de electrones; la geometría de grupos de electrones es tetraédrica, pero como hay 2 pares de electrones no enlazantes, la geometría molecular es angular. p , g g Ejemplo: CH3NCO

H H ─ C ─ N ═ C ═ O H Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

H H

N C

C O

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Geometría de las moléculas nº grupos Geometría nº pares Notación de grupos de solitarios TRPEV electrones electrones 2

AX2

AX3

lineal

trigonal‐ plana

Geometría molecular X─A─X lineal

Ángulos enlace Ejemplo ideales 180º

BeCl2

120º

BF3

120º

SO2

trigonal‐ plana

AX2E g angular

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Geometría de las moléculas nº grupos n grupos Geometría Geometría nº pares Notación de grupos de solitarios TRPEV electrones electrones

Geometría molecular

AX4

Ángulos Ángulos enlace Ejemplo ideales

109.5º

CH4

109.5º

NH3

109.5º

H2O

tetraédrica

AX3E

tetraédrica pirámide‐ trigonal

AX2E2 angular

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Geometría de las moléculas nº grupos nº grupos Geometría Geometría nº pares Notación de grupos de solitarios TRPEV electrones electrones

Ángulos Ángulos enlace Ejemplo ideales

AX5 bipirámide‐ p trigonal

Geometría molecular

90º, 120º 20º

PCl5

90º, 90º 120º

SF4

bipirámide‐ trigonal

AX4E b l í balancín

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Geometría de las moléculas nº grupos nº pares Geometría Notación de grupos de solitarios TRPEV electrones electrones

Ángulos enlace Ejemplo ideales

90º

ClF3

180º

XeF2

AX3E2 bipirámide‐ ti trigonal l

Geometría molecular

forma de T

AX2E3 lineal

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Geometría de las moléculas nº grupos nº grupos Geometría Geometría nº pares Notación de grupos de solitarios TRPEV electrones electrones

Geometría molecular

Ángulos Ángulos enlace Ejemplo ideales

AX6

90º 90

SF6

90º

BrF5

octaédrica 6

octaédrica

AX5E pirámide‐ á d cuadrada

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Geometría de las moléculas nº grupos nº grupos Geometría Geometría nº pares Notación de grupos de solitarios TRPEV electrones electrones

Geometría molecular

Ángulos Ángulos enlace Ejemplo ideales

90º

AX4E2

XeF4

octaédrica plano‐cuadrada …

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…

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Geometría de las moléculas Polaridad de las moléculas momento dipolar Polaridad de las moléculas ‐ momento dipolar La polaridad de una molécula viene dada en términos de su momento dipolar, que es una medida de la magnitud del t di l did d l it d d l desplazamiento de la carga en un enlace covalente polar:

 = ∙d

→ momento dipolar momento dipolar → carga parcial d → distancia

El momento dipolar de las moléculas habitualmente se expresa en Debye (D): 1 D = 3.33564∙10–30 Cm Si el momento dipolar de una molécula es nulo, la molécula es apolar; en caso contrario, es polar.

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Geometría de las moléculas Polaridad de las moléculas momento dipolar Polaridad de las moléculas ‐ momento dipolar En las moléculas diatómicas, el momento dipolar de la molécula se puede identificar con el momento dipolar de enlace. Ejemplos: Molécula

EN



1.9

1.91 D

HCl

09 0.9

1 03 D 1.03 D

HBr

0.7

0.79 D

0.4

0.38 D

0 D

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+ + –

H─Cl

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Geometría de las moléculas Polaridad de las moléculas momento dipolar Polaridad de las moléculas ‐ momento dipolar El momento dipolar de las moléculas poliatómicas depende de la geometría de grupos de electrones. Ejemplos:

O─C─O = 0 



H = 0

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H ≠ 0

No hay momento de enlace, pero ≠ 0 ya que el par de electrones solitario constituye otro centro de carga

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Geometría de las moléculas Limitaciones Limitaciones del modelo de Lewis y de la TRPEV del modelo de Lewis y de la TRPEV El modelo de Lewis no es un modelo físico de las moléculas. No se puede atribuir entidad física a las reglas ni a las estructuras. d t ib i tid d fí i l l i l t t No justifica la existencia de moléculas con número impar de electrones. electrones La teoría TRPEV no permite hacer predicciones o explicaciones cuantitativas. En ocasiones falla en su predicción. Por ejemplo, para la molécula SH2 predice una geometría angular con un ángulo próximo a 109.5º, cuando en realidad es casi recto (92º). Ambos dan una idea de la molécula como un ente estático.

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Método del enlace de valencia La molécula de acuerdo con la mecánica cuántica La molécula de acuerdo con la mecánica cuántica La mecánica cuántica permite hacerse una imagen de la molécula como un conjunto de cargas puntuales positivas rodeadas de una j t d t l iti d d d nube de carga negativa. Los núcleos no permanecen quietos sino que vibran en torno a Los núcleos no permanecen quietos sino que vibran en torno a ciertas posiciones de equilibrio. El movimiento de los electrones es mucho más rápido que el de los p q núcleos, de manera que estos se mueven bajo la acción del potencial que genera la repulsión nuclear y la energía electrónica. Para una determinada molécula, existen distintas formas de distribuir la nube de carga electrónica en el espacio, lo que se denominan estados electrónicos. Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Método del enlace de valencia La molécula de acuerdo con la mecánica cuántica La molécula de acuerdo con la mecánica cuántica No todos los estados electrónicos conducen a la formación de la molécula En algunos la molécula tiende a disociarse (estados molécula. En algunos, la molécula tiende a disociarse (estados antienlazantes). Los estados en los que hay formación de la molécula (estados q y ( enlazantes) se caracterizan porque la energía potencial asociada al movimiento de los núcleos tiene uno o varios mínimos locales.

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Método del enlace de valencia Solapamiento de orbitales atómicos Solapamiento de orbitales atómicos El método de enlace de valencia describe la formación del enlace covalente por solapamiento de orbitales atómicos. l t l i t d bit l tó i Al aproximarse dos átomos, si se produce un solapamiento de orbitales que de lugar a un aumento de la densidad electrónica en orbitales que de lugar a un aumento de la densidad electrónica en la región internuclear, se formará un enlace. Según el método del enlace de valencia, el enlace covalente se g , forma generalmente por solapamiento de orbitales semillenos, pero a veces los solapamientos implican un orbital lleno y otro vacío. vacío

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Método del enlace de valencia Solapamiento de orbitales atómicos Solapamiento de orbitales atómicos Descripción de los orbitales en las moléculas: Parte más interna de la nube electrónica (core): permanece básicamente igual que en los átomos separados, es decir, se mantienen los orbitales atómicos sin cambios mantienen los orbitales atómicos sin cambios. Nube externa (valencia): se toman combinaciones lineales de los orbitales de valencia del átomo aislado, adaptados a la , p simetría definida por los enlaces del átomo.

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Método del enlace de valencia Solapamiento de orbitales atómicos Solapamiento de orbitales atómicos Ejemplo: H2S S: [Ne]3s23p4

H: 1s

3s 3px 3py 3pz

H +

3py 3px

H + 3pz

H +

(El valor experimental del ángulo de enlace H–S–H es ángulo de enlace H H es 92º) Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Método del enlace de valencia Solapamiento de orbitales atómicos Solapamiento de orbitales atómicos Ejemplo: PH3

3s 3p px py pz x 3p y 3p

P: [Ne]3s23p3 → H: 1s →

H +

H+ H +

((El valor experimental de los l l i ld l ángulos de enlace H–P–H es 93‐94º)

H +

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Método del enlace de valencia HIBRIDACIÓN La molécula de metano, CH4, tiene forma tetraédrica: el núcleo del átomo de carbono está en el centro del tetraedro y los núcleos de átomo de carbono está en el centro del tetraedro y los núcleos de los átomos de hidrógeno se encuentran en los vértices. Los orbitales atómicos más externos del carbono (2s, 2px, 2py, 2pz) son poco apropiados para describir los enlaces en el metano. C: 1s2 2s2 2p2

2py 2px

2s 2px 2py 2pz

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? pz z 2p

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H H

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H H

Método del enlace de valencia HIBRIDACIÓN Se pueden construir orbitales mejor adaptados a la descripción de los enlaces tomando combinaciones lineales independientes de los los enlaces tomando combinaciones lineales independientes de los orbitales 2s, 2px, 2py, 2pz.

De esta forma se obtienen 4 nuevos orbitales, dirigidos en forma tetraédrica y que tienen energías intermedias entre las de los 2s y tetraédrica y que tienen energías intermedias entre las de los 2s y los 2p. Este proceso matemático de sustituir orbitales atómicos puros por Este proceso matemático de sustituir orbitales atómicos puros por orbitales atómicos redefinidos para los átomos enlazados se denomina hibridación, y los nuevos orbitales resultantes se denominan orbitales híbridos denominan orbitales híbridos. Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Método del enlace de valencia HIBRIDACIÓN

sp3 hibridación sp3

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Método del enlace de valencia 2px

2py

2pz

atómicos puros sp3

sp3

híbridos híbridos sp3

Representación conjunta de los híbridos sp3 Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

Geometría tetraédrica 2011/2012

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Método del enlace de valencia HIBRIDACIÓN

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CH4

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Método del enlace de valencia HIBRIDACIÓN En el caso del CH4, los nuevos orbitales resultantes se denominan orbitales híbridos sp3: hibridación de un orbital s orbitales híbridos sp : hibridación de un orbital s y tres orbitales p. y tres orbitales p. De forma similar, se obtienen otros orbitales híbridos: Orbitales híbridos sp • Orbitales híbridos sp3: 1 orbital s : 1 orbital s y 3 orbitales p. y 3 orbitales p • Orbitales híbridos sp2: 1 orbital s y 2 orbitales p. Orbitales híbridos sp: 1 orbital s y 1 orbital p. y 1 orbital p • Orbitales híbridos sp: 1 orbital s • Orbitales híbridos sp3d: 1 orbital s, 3 orbitales p y 1 orbital d. 3d2: 1 orbital s, 3 orbitales p y 2 orbitales d. • Orbitales híbridos sp O bi l híb id 1 bi l 3 bi l 2 bi l d

• …

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Método del enlace de valencia HIBRIDACIÓN

2p hibridación sp2

2p sp2

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Método del enlace de valencia s

atómicos puros

híbridos sp2

Representación conjunta de los híbridos sp2 de los híbridos sp Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

Geometría trigonal‐plana trigonal plana 2011/2012

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Método del enlace de valencia HIBRIDACIÓN

2p hibridación sp

2p sp

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Método del enlace de valencia s

atómicos puros

híbridos sp

Geometría lineal

Representación conjunta de los híbridos sp de los híbridos sp Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Método del enlace de valencia HIBRIDACIÓN Geometría de algunos orbitales híbridos: Orbitales híbridos sp sp2 sp p3 sp3d sp3d2

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Geometría Lineal Lineal Trigonal‐plana Tetraédrica Bipirámide‐trigonal Octaédrica

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Método del enlace de valencia HIBRIDACIÓN Para determinar el esquema de hibridación de una molécula es necesario conocer previamente su geometría molecular. Esta necesario conocer previamente su geometría molecular. Esta puede ser estimada mediante la estructura de Lewis y la TRPEV. Por tanto, para describir el enlace en las moléculas según el método de enlace valencia, seguimos los siguientes pasos: 1) Escribir la estructura de Lewis. 2) Predecir la geometría de GRUPOS DE ELECTRONES mediante la TRPEV. 3) Seleccionar el esquema de hibridación correspondiente a esa Seleccionar el esquema de hibridación correspondiente a esa geometría.

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Método del enlace de valencia HIBRIDACIÓN Ejemplos:

F─B─F F ─

F B F

el B tiene hibridación sp2

trigonal‐plana

H─O─H

H H

el O tiene hibridación sp el O tiene hibridación sp3

tetraédrica

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Método del enlace de valencia ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES Cuando se describen los enlaces múltiples por el método del enlace de valencia, aparecen dos tipos de solapamientos. l d l i d ti d l i t Ejemplo: C2H4

H C

C H

SSegún la TRPEV, cada átomo de C tiene una ordenación trigonal‐ ú l TRPEV d át d C ti d ió t i l plana y los ángulos de enlace H–C–H y H–C–C están en torno a 120º. Pero esta teoría no dice nada sobre la orientación relativa de los dos grupos –CH2.

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Método del enlace de valencia ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES El esquema de hibridación para esta geometría es sp2:

2p sp2

El resultado es un conjunto de orbitales sp2+p.

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Método del enlace de valencia ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES Uno de los enlaces C–C se forma por solapamiento de los orbitales híbridos sp2 solapamiento de los orbitales híbridos sp de ambos átomos, que tiene lugar a lo largo de la línea internuclear: solapamiento frontal → solapamiento frontal → enlace . enlace 

esqueleto 

Además, se forma un segundo enlace por solapamiento entre los orbitales p sin hibridar. En este caso el aumento de g p densidad electrónica tienen lugar por encima y debajo de la línea internuclear: solapamiento lateral → enlace .

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enlace 

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Método del enlace de valencia ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES Ejemplo: C2H2

Lineal → hibridación sp → conjunto de orbitales sp+2p. Un enlace  y dos enlaces . Un enlace  y dos enlaces 

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Método de orbitales moleculares Asigna los electrones de la molécula a una serie de orbitales que p pertenecen a la molécula completa: orbitales moleculares (OM). p Los OM son el resultado de la interferencia entre orbitales atómicos al aproximarse los átomos para formar una molécula. Si la interferencia es constructiva da lugar a un OM enlazante ya que aumenta la densidad de carga electrónica entre los núcleos y, por tanto reduce las repulsiones entre los núcleos por tanto, reduce las repulsiones entre los núcleos. Si la interferencia es destructiva da lugar a un OM antienlazante con una densidad de carga electrónica entre los núcleos muy baja. con una densidad de carga electrónica entre los núcleos muy baja.

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Método de orbitales moleculares El número de OM que se forman es el mismo que el número de orbitales atómicos (OA) que se combinan. Cuando se combinan dos OA, se forman dos OM: un OM enlazante, que tiene menor energía que los OA de partida, y un OM antienlazante cuya energía es mayor antienlazante, cuya energía es mayor. En la configuración del estado fundamental de la molécula, los electrones se coloca en los OM disponibles de menor energía. p g Principio de exclusión de Pauli: el número máximo de electrones en un OM es dos (con distinto espín). Regla de Hund: en la configuración del estado fundamental los electrones se colocan en los OM degenerados de forma desapareada antes de emparejarse desapareada antes de emparejarse. Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Método de orbitales moleculares Una molécula es estable si tiene más electrones en OM enlazantes que antienlazantes (orden de enlace > 0). noelectrones en OMenlazantes  noelectrones en OMantienlazantes Orden de enlace  2

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Método de orbitales moleculares Combinación de orbitales atómicos s Combinación de orbitales atómicos s Átomos separados A y B Átomos separados A y B Molécula AB Molécula AB + – +

*(antienlazante) +

(enlazante)

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Método de orbitales moleculares Combinación de orbitales atómicos s Combinación de orbitales atómicos s Ejemplo: H2 (2 electrones)

H+H H + H H H2

H H H H2

+ – +

1s

1s 1s

1s

H2: 12s

Orden enlace → Orden enlace  2  0  1 → H—H H H 2 Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Método de orbitales moleculares Combinación de orbitales atómicos s Combinación de orbitales atómicos s Ejemplo: He+2 (3 electrones) y He2 (4 electrones) 1s

1s

1s 1s

1s 1s 1s

He+2: 12s 1s

He2: 12s (1s )2

Orden enlace  2 1  1 2 2

Orden enlace  22  0 2

(He He)+

(He—He)

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Método de orbitales moleculares Combinación de orbitales atómicos p Combinación de orbitales atómicos p Combinación frontal (1)

– –

+ 2 2p

–

2p

+ – 2 2p

–

Combinación lateral (2)

–

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–

+ + –

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– 2p

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2p

2p 2p 67

Método de orbitales moleculares Combinación de orbitales atómicos p Combinación de orbitales atómicos p Esquema energético de OM para Z ≥ 8: 2pz 2px 2py 2px 2py 2pz

2px 2py 2pz

2p 2p x

2p 2p

2p  2p ,2p x

2p  2pz

    Orden energético de OM para Z ≥ 8: 1s 1s 2s 2s 2p 2p 2p 2p 

2p  2p

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2p  2px ,2py 68

Método de orbitales moleculares Combinación de orbitales atómicos p Combinación de orbitales atómicos p Esquema energético de OM para Z ≤ 7: 2pz 2px 2py 2px 2py 2pz

2px 2py 2pz

2p

2p 2p x

    Orden energético de OM para Z ≤ 7: 1s 1s 2s 2s 2p 2p 2p 2p 

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Método de orbitales moleculares Configuraciones electrónicas Configuraciones electrónicas Moléculas diatómicas homonucleares: H2 : 1s H2 : 12s He2 : 12s 1s He2 : 12s (1s )2 Li2 : 12s (1s )2 2s Li2 : 12s (1s )2 22s Be2 : 12s (1s )2 22s (2s )2 B2 : 12s (1s )2 22s (2s )2 22p C2 : 12s (1s )2 22s (2s )2 24p N2 : 12s (1s )2 22s (2s )2 22p 24p O2 : 12s (1s )2 22s (2s )2 22p 24p (2p )2  Fundamentos de Química (1º Grado en Física)

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Método de orbitales moleculares Configuraciones electrónicas Configuraciones electrónicas Moléculas diatómicas heteronucleares: Los OA que se combinan son aquellos que tienen energías más parecidas entre sí y que pertenezcan a la misma simetría. Eso no siempre sucede para OA Eso no siempre sucede para OA de dos heteroátomos de dos heteroátomos con los con los mismos valores de n, . Depende de lo alejados que estén los átomos en el sistema periódico.

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Método de orbitales moleculares Moléculas poliatómicas Moléculas poliatómicas Es necesario calcular en cada caso los OM y su ordenamiento energético. Estos cálculos se hacen con programas informáticos desarrollados para ello. ll

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Método de orbitales moleculares Electrones deslocalizados – benceno Electrones deslocalizados El método de OM permite explicar la deslocalización de parte de la nube electrónica en las moléculas aromáticas, como el benceno. Densidad electrónica del benceno: d d l ó d lb

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Enlace metálico: teoría de bandas

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Enlace metálico: teoría de bandas Bandas de metales alcalinotérreos Bandas de metales alcalinotérreos

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Enlace metálico: teoría de bandas Bandas de semiconductores intrínsecos Bandas de semiconductores intrínsecos

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Enlace metálico: teoría de bandas Bandas de semiconductores extrínsecos Bandas de semiconductores extrínsecos

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Enlace metálico: teoría de bandas Bandas de aislantes Bandas de aislantes

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QUÍMICA GENERAL GASES IDEALES

INTRODUCCIÓN  TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES  LEYES DE LOS GASES IDEALES

TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES  DEFINICIÓN Entre 1850 y 1880 Clausius y Boltzmann desarrollaron esta teoría, basada en la idea de que todos los gases se comportan de forma similar en cuanto al movimiento de partículas se refiere.



 

MODELO MOLECULAR: Los gases están constituidos por partículas (átomos o moléculas) separadas por espacios vacíos. Las partículas de un gas están en constante movimiento en línea recta, al azar en todas la direcciones. El volumen total de las partículas de un gas es muy pequeño (y puede despreciarse) en relación con el volumen del recipiente que contiene el gas. Las partículas de un gas chocan entre sí y con las paredes del recipiente que lo contiene. Estos choques son elásticos, es decir, las partículas no ganan ni pierden energía cinética en ellos. La presión del gas se produce por las colisiones de las partículas con las paredes del recipiente. La energía cinética de las partículas aumenta con la temperatura del gas. Las fuerzas atractivas y repulsivas entre las partículas se pueden considerar despreciables.

TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES CARACTERÍSTICAS DE LOS GASES  Partículas de un gas se mueven con total libertad y tienden a separarse, aumentando la distancia entre ellas hasta ocupar todo el espacio disponible.  Adoptan la forma y ocupan el volumen del recipiente que los contiene.  Partículas son independientes unas de otras y están separadas por enormes distancias con relación a su tamaño.  Gran compresibilidad.  Cuando están en el mismo recipiente se mezclan total y uniformemente.  Sus densidades son < que la de los sólidos y líquidos.  Incoloros en su mayoría, excepto: F2, Cl2 y NO2.  Partículas en constante movimiento recto. Cambian de dirección cuando chocan entre ellas y con las paredes del recipiente. Las colisiones son rápidas y elásticas.  Los choques de las partículas del gas con las paredes del recipiente que lo contiene son los responsables de la presión que ejerce el gas sobre toda la superficie con la que entran en contacto.

PROPIEDADES

 Comprensión Tomando como referencia el tamaño de las partículas de un gas, existe una gran distancia de espacio vació entre ellas, lo que hace posible su comprensión o compresibilidad, es decir, la reducción o disminución de los espacios vacíos entre sus moléculas; lo cual se logra aumentando la presión y/o disminuyendo la temperatura.  Expansión Cuando se calienta una muestra de gas, aumenta la velocidad promedio de sus partículas, las cuales se mueven en un espacio mayor, dando como resultado que todo el gas aumenta su volumen se han expandido.

 Difusión Cuando dos gases entran en contacto, se mezclan hasta quedar uniformemente repartidas las partículas de uno en otro, esto es posible por el gran espacio existente entre sus partículas y por el continuo movimiento de estas.

TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES VARIABLES FUNDAMENTALES 

UNIDADES FÍSICAS

Presión: se define como la fuerza aplicada por unidad de área P=F/A Donde: P= presión, F= fuerza, A= área. Las unidades de medida de la presión se representan por el cociente de las unidades de fuerza entre las de superficie: g/cm², kg/cm², lb/in², atmósferas, Torricelli, etc. Volumen: se define como el espacio ocupado por un cuerpo. Las unidades de medida del volumen son: centímetros cúbicos (cm³) decímetros cúbicos (dm³), metros cúbicos (m³), litros (L) mililitros (mL), kilolitros (kL), etc. Equivalencias 1L = 1000 mL , 1 dm³ = 100 cm³, Temperatura: La temperatura es una propiedad de los sistemas que nos indica cuando dos sistemas han alcanzado el equilibrio térmico. Para el modelo de gases ideales, la temperatura se define como la medida de la energía cinética promedio que tienen las partículas de un sistema.

 Unidades químicas Mol : Unidad de medida (SI) de la cantidad de sustancia (n) Un mol se define como la unidad de cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0.012 kg de carbono 12 (14a. Conferencia General de Pesas y Medidas - 1971, resolución 3). Pero ¿Cuántos átomos hay en 12 g de C 12? 6.022x1023 átomos A este número se le conoce como Número de Avogadro en honor al Químico Italiano Amadeo Avogadro.

LEYES DE LOS GASES IDEALES LEY DE BOYLE Y MARIOTTE: “El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que soporta (temperatura y cantidad de materia ctes)”.

PV  C

PV 1 1  PV 2 2

LEY DE JACQUES ALEXANDER CHARLES:

“El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta (a presión y cantidad de materia constantes)”.

V C T

V1 V2  T1 T2

LEYES DE LOS GASES IDEALES LEY DE GAY-LUSSAC: “La presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta (a volumen y cantidad de materia constantes)”.

LEY DE AVOGADRO “El volumen que ocupa un gas, cuando la presión y la temperatura se mantienen constantes, es proporcional al número de partículas”.

NA= 6,022.1023 moléculas en un mol de moléculas o átomos en un mol de átomos. mol: unidad que se utiliza para determinar cant. de sustancia o partículas.

LEYES DE LOS GASES IDEALES LEY COMBINADA DE LOS GASES ECUACIÓN DEL GAS IDEAL

CONDICIONES NORMALES

En condiciones normales de presión y temperatura (CNPT) [ P = 1 atm y T = 273 ºK ] un lito de hidrógeno pesa 0,09 g y un litro de oxígeno pesa 1,43 g. Según la hipótesis de Avogadro ambos gases poseen la misma cantidad de moléculas. La proporción de los pesos entre ambos gases es: 1,43 : 0,09 = 15,9 (aproximadamente) 16. Es la relación que existe entre una molécula de oxígeno e hidrógeno es 16 a 1. Las masas atómicas relativas que aparecen en la tabla periódica están consideradas a partir de un volumen de 22,4 litros en CNPT.

VIDEOS LINK  http://www.youtube.com/watch?v=6-hdVZ5sq1E

LINK:  http://www.youtube.com/watch?v=tUgRe mB86Sg

UNIVERSIDAD SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE HUMANIDADES SEDE COATEPEQUE PROFESORADO DE ENSEÑANZA MEDIA EN PEDAGOGÍA Y CIENCIAS NATURALES CON ORIENTACION AMBIENTAL

Curso: AEP1 - Q1 Química I Catedrático: Lic. Abner Samuel Cifuentes de León Trabajo: Mapa Conceptual

Estúdiate: Luis Carlos Barrios de León Carné: 201117796

Termino del nomadismo

La Alquimia es un conjunto de especulaciones y experiencias

Alquimia Árabe • consideraba la transmutación como algo real y dejaba de ser un fenómeno enigmático

Alquimia Medieval • Debido a sus fuertes conexiones con las culturas griega y romana, la alquimia fue bastante fácilmente aceptada por la filosofía cristiana

Alquimia Egipcia • La leyenda cuenta que el fundador de la alquimia egipcia fue el Dios Thot.

Este período comprende la edad de piedra El descubrimiento del fuego le permite defenderse de depredadores, protegerse del frio y cocinar.

Prehistoria En la antigüedad, no hay en realidad, química científica, solo es empírica; más que una ciencia era un arte.

ALQUIMIA

Alquimia China • Planteaba la inmortalidad física, con drogas mágicas denominadas el “elixir de la vida”.

ORIGEN DE LA QUÍMICA

Hipótesis Atómica

Los filósofos griegos discutieron mucho sobre la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más sencillo de lo que parecía

Antigüedad

Periodo Griego

Proponen la existencia de los llamados “elementos”. A partir de ellos se constituirían todas las cosas y organismos en la naturaleza

A los sabios o filósofos no solo les preocupaba estudiar el aspecto intelectual y moral del hombre

Se preocupaban de estudio del universo mediante las ciencias físicas y naturales.

Nombre: Luis Barrios de León 201117796

Resonde lg a s r

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q u sl

i e

°<:I

Horizontal

4. Se defino como todo aquello que posee masa (materia) 5. Estado donde tiene forma definida, sus partículas están muy unidas (sólidos) 6. La química que en sus compuesto no tiene carbono (inorgánica) 7. Química que estudia la reacción química de los seres vivos (bioquímica) 9. Propiedad de la materia que se define por el color, olor y forma (cualitativo) 1 O. Parte de la ciencia que se ocupa de la expansión, estructura propiedades y transformaciones de la materia (química)

Vertical

1. Estado donde sus partículas se mueven con gran libertad y ocupan todo el espacio disponible (gaseosa) 2. Es la química con compuestos de carbono en su estructura (orgánica) 3. La química que estudia la estructuras de las sustancias, la rapidez con que reaccionan (fisicoquímica) 8. Estado donde adquiere la forma del recipiente que lo contiene (liquida)

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Resonde 1

Horizontal

4. Se defino como todo aquello que posee masa 5. Estado donde tiene forma definida, sus partículas están muy unidas 6. La química que en sus compuesto no tiene carbono 7. Química que estudia la reacción química de los seres vivos 9. Propiedad de la materia que se define por el color, olor y forma 1 O. Parte de la ciencia que se ocupa de la expansión, estructura propiedades y transformaciones de la materia

Vertical

1. Estado donde sus partículas se mueven con gran libertad y ocupan todo el espacio disponible 2. Es la química con compuestos de carbono en su estructura 3. La química que estudia la estructuras de las sustancias, la rapidez con que reaccionan 8. Estado donde adquiere la forma del recipiente que lo contiene

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UNIVERSIDAD SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE HUMANIDADES SEDE, COATEPEQUE

DOCENTE: Lic. Abner Samuel Cifuentes de León

CURSO: Química I

TEMA: Canción Elementos de la Tabla Periódica

Cesar Augusto Miranda Calderón

9151841

María de los Angeles Escobar Mazariegos

201519519

José Miguel Calderón de León

201711962

Melby Azucena Pérez Guzmán.

201708131

Kenya Vanessa Salome Hernández

201519613

Silvia María Ruiz Pérez

201217318

Alex Homero Vicente López Yaquelin Carolina Escobar Calderón.

201704391 201850086

Marta Sarai Aguilar Orozco

201519594

Luis Carlos Barrios de León

201117796

https://drive.google.com/file/d/1BvLo9JOMSYd9tekrKPQXc9akGEfh8zdm/view?usp=sha ring

UNIVERSIDAD SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE HUMANIDADES SEDE COATEPEQUE PROFESORADO DE ENSEÑANZA MEDIA EN PEDAGOGÍA Y CIENCIAS NATURALES CON ORIENTACION AMBIENTAL

Curso: Q1 Química I Catedrático: Lic. Abner Samuel Cifuentes de León Trabajo: Capitulo 1

Estúdiate: Luis Carlos Barrios de León Carné: 201117796

ESQUEMA DE LA INVESTIGACIÓN Capítulo I (El Marco Conceptual) 1. Línea de Investigación Educación Ambiental 2. Tema El valor de crear conciencia en el cuidado del medio ambiente a orillas de ríos y riachuelos en los estudiantes de básico del Instituto por Cooperativa de Caserío el Refugio Coatepeque Quetzaltenango. 3. Problema de la Investigación La contaminación de ríos, aguas subterráneas y cualquier otra fuente natural de agua promueve la producción de patógenos infecciosos, que causan problemas de salud humana y otros daños a largo y corto plazo. A medida que la población sigue creciendo, el uso y abuso del agua se contaminan cada vez más por las actividades humanas, porque cuanto mayor es la población, mayor es la demanda de alimentos, ropa, etc. La destrucción de la cuenca afecta el ecosistema cercano a las fuentes naturales de agua y la calidad de vida humana. Las personas jóvenes cada vez tienen más conciencia de la necesidad de cuidar el planeta, y velar por la no contaminación de ríos y aunque no lo demuestran y practican mucho, ellos tienen mayor posibilidad de hacer entender de esto a sus padres, hermanos, amigos y familia. Podemos decir que este grupo social, puede hacer rodar más la ola de pensar en la naturaleza que debemos cuidar por ser nuestro hogar. 4. Los antecedentes del problema La contaminación de cuerpos de agua (ríos, lagos, océanos y agua subterránea) ocurre cuando los contaminantes son descargados directamente o indirectamente en cuerpos de agua sin un adecuado tratamiento que remueva los componentes dañinos. La contaminación del agua afecta plantas y organismos que viven en estos cuerpos de agua, y en la mayoría de los casos afecta dañando no solamente a las especies individuales y las poblaciones así como en las comunidades biológicas. El agua de dichos cuerpos se ha contaminado mediante sustancias tóxicas como ácidos, solventes orgánicos, pinturas, metales y demás, derivados de actividades industriales, agrícolas, ganaderas, domésticas, dicha agua ya no es apta para el consumo. La descarga de contaminantes específicos no es la única causa de contaminación

del agua, también la construcción de presas, embalses y desviaciones de ríos pueden degradar seriamente su calidad (Heinke et al., 1999). La contaminación aumentó en la mayoría de los ríos de África, Asia y América Latina entre 1990 y 2010, por lo que cientos de millones de personas están en riesgo de contraer enfermedades que pueden ser letales, entre ellas cólera, según alerta la ONU. La contaminación también amenaza a la producción de alimentos y a las economías, según el informe Snapshot of the World’s Water Quality (panorama de la calidad del agua del mundo), lanzado esta semana por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) . El vertido de residuos en ríos y represas es un tema educativo y cultural que causa problemas en un grupo de personas. Uno de los problemas más latentes, es el desbordamiento, que se produce por el bloqueo provocado por la acumulación de residuos no degradables, y estos desbordamientos no se descomponen para producir una fuente de contagio y favorecer la aparición de nidos de mosquitos. Los residuos arrojados en la calle o al aire libre, sin el apropiado tratamiento de disposición final, obstruyen el flujo de caños de desagües, canales, etc. 5. Justificación del problema La suciedad y contaminantes que se generan por no limpiar un cauce es una acción destructiva de instalaciones básicas de abastecimiento, saneamiento, drenaje y comunicación cercanas al cauce, el comportamiento del ser humano destruye las instalaciones básicas Es necesario que la sociedad en su conjunto y los estudiantes flexibilice la posición, brinde soluciones que tiendan a adaptarse a la situación existente y respeten la convivencia de la urbanización y el espacio fluvial, evitando tanto lugares irreversibles como solapamientos. Es importante que por medio de los estudiantes se genere una disposición para poder coadyuvar a proteger los ríos y limpiar los mismos y flexionar a las personas a no contaminar los ríos por su propia salud y la de los demás. 6. Objetivos (general y específicos) Orientar a los estudiantes y sembrar el valor de tener una conciencia mas humana en el trato de los ríos y a su vez que ellos por medio de su ejemplo eduquen a demás personas, para así restaurar las cuencas de los ríos que pasan por sus comunidades. Objetivos Específicos Explicarles la importancia limpiar los caudales de agua y los alrededores de los ríos.

Darles a conocer la importancia de extraer y no permitir que al agua de los ríos no lleguen patógenos contaminantes, mismos que dañan el ecosistema de los animales y la salud de las personas Que aprendan que las aguas de los ríos son de utilidad de todos. Que identifiquen todas las enfermedades que produce el consumo de agua contaminada. Que los estudiantes aprendan la química básica de los compuestos del paisaje bio ecológico en una parte de un rio. 7. Variables Educación, Ambiente, Valores, Concientizar, Caudal, Rio, Patógenos, contaminación hídrica, Desbordamiento, Estructura molecular del agua, Agua Desemboque, Enfermedades. 8. Definición de Variables Caudal En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal, …) por unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Rio Corriente natural de agua que fluye permanentemente y va a desembocar en otra, en un lago o en el mar. Patógenos Los patógenos son agentes infecciosos que pueden provocar enfermedades a su huésped. Este término se emplea normalmente para describir microorganismos como los virus, bacterias y hongos, entre otros. Estos agentes pueden perturbar la fisiología normal de plantas, animales y humano. Contaminación Hídrica La contaminación hídrica o la contaminación del agua es una modificación de esta, generalmente provocada por el ser humano, que la vuelve impropia o peligrosa para el consumo, la industria, la agricultura, la pesca y las actividades, así como para los animales.

Desbordamiento. Acción de desbordarse un líquido u otra cosa contenida en un recipiente, o un río de su cauce. Estructura molecular del agua El agua es la molécula más abundante en los seres vivos, y representa entre el 70 y 90% del peso de la mayor parte de los organismos. El contenido vario de una especie a otra; también es función de la edad del individuo (su % disminuye al aumentar la edad) y el tipo de tejido. Agua El agua es una sustancia que se compone por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno (H2O) y se puede encontrar en estado sólido (hielo), gaseoso (vapor) y líquido (agua). Desembocar Desaguar una corriente de agua en otra mayor: Enfermedad El término enfermedad viene del latín infirmitas, que significa literalmente «falto de firmeza». La definición de enfermedad según la Organización Mundial de la Salud (OMS), es la de «Alteración o desviación del estado fisiológico en una o varias partes del cuerpo, por causas en general conocidas, manifestada por síntomas y signos característicos, y cuya evolución es más o menos previsible Educación Formación destinada a desarrollar la capacidad intelectual, moral y afectiva de las personas de acuerdo con la cultura y las normas de convivencia de la sociedad a la que pertenecen. Ambiente Atmósfera o aire que se respira o rodea a los seres vivos. Valores Los valores son aquellas cualidades que se destacan en cada individuo y que, a su vez, le impulsan a actuar de una u otra manera porque forman parte de sus creencias, determinan sus conductas y expresan sus intereses y sentimientos.

Concientizar Tanto concientización como concienciación tienen asociado el mismo significado: ambas se refieren a la acción y efecto de concienciar o concientizar, es decir, al hecho de que alguien sea consciente de algo o tome conciencia de una cosa. Medio Ambiente Conjunto de circunstancias o factores físicos y biológicos que rodean a los seres vivos e influyen en su desarrollo y comportamiento. Cultura ambientalista La cultura ambiental es la forma como los seres humanos se relacionan con el medio ambiente, y para comprenderla se debe comenzar por el estudio de los valores; estos, a su vez, determinan las creencias y las actitudes y, finalmente, todos son elementos que dan sentido al comportamiento ambiental. 9. Definición conceptual y operativa de las variables Variable

Definición

Caudal

En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal, …) por unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Corriente natural de agua que fluye permanentemente y va a desembocar en

Rio

Indicador Lo que se va a evaluar La formación ambiental que se ha inculcado hasta el momento

Índice Como se va a evaluar A través de encuesta.

Pregunta Una pregunta ¿Tiene conocimiento de la relación entre usted y su entorno?

Si determina A través de su la comunidad observación como su atmosfera social.

¿Cuál es su actitud ante el cuidado del ambiente?

otra, en un lago o en el mar. Patógenos Los patógenos son agentes infecciosos que pueden provocar enfermedades a su huésped. Este término se emplea normalmente para describir microorganismos como los virus, bacterias y hongos, entre otros. Estos agentes pueden perturbar la fisiología normal de plantas, animales y humano. Contaminación La contaminación Hídrica hídrica o la contaminación del agua es una modificación de esta, generalmente provocada por el ser humano, que la vuelve impropia o peligrosa para el consumo, la industria, la agricultura, la pesca y las actividades, así como para los animales. Agua El agua es una sustancia que se compone por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno

Cual es el A través de ¿Alguna vez nivel de la ha sembrado observación un árbol? valores éticos y sociales con que cuentan los estudiantes.

Como los A través de estudiantes la han actuado observación en equilibrio con el medio ambiente

¿Qué haría usted si observa a alguien tirar basura en la calle?

Reconoce A través de su una comunidad entrevista como y su relación con su hábitat.

¿Qué es el medio ambiente para usted?

Educación

(H2O) y se puede encontrar en estado sólido (hielo), gaseoso (vapor) y líquido (agua).. Formación destinada a desarrollar la capacidad intelectual, moral y afectiva de las personas de acuerdo con la cultura y las normas de convivencia de la sociedad a la que pertenecen.

Con que A través de Puede enseñanzas una mencionar el encuesta algo que estudiante a usted haya crecido para aprendido en su casa o en entender que cultura el instituto ambiental que tenga conoce y que ver con práctica. preservar el medio ambiente.

10. El Planteamiento del Problema La contaminación de ríos es un proceso que permite a las personas investigar problemas con enfermedades por contaminación hídricas, destrucción de hábitat de animales acuáticos y consistencias en las formaciones químicas de lo desechos, para determinar la solución de algunos químicos para contrarrestar la contaminación Por lo anterior se requiere que los valores en los jóvenes alcancen características que se adapten a la conservación del medio ambiente, necesitamos que sea una prioridad el mantenimiento equilibrado del medio ambiente, porque los jóvenes dejaron ya de tomarle importancia a este tema o por ende perdieron el valor de cuidar el ambiente iniciando por su hábitat. 11. Delimitación Alcances: La investigación abarcará los ríos y/o riachuelos colindantes del Instituto Mixto de Educación Básica por Cooperativa de Enseñanza del Caserío el Refugio municipio de Coatepeque, departamento de Quetzaltenango, tomando en cuenta al Director, docentes y estudiantes de todo el centro educativo, debido a que son pocos los estudiantes los que convergen a estudiar en dicho centro educativo.

UNIVERSIDAD SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE HUMANIDADES SEDE COATEPEQUE PROFESORADO DE ENSEÑANZA MEDIA EN PEDAGOGÍA Y CIENCIAS NATURALES CON ORIENTACION AMBIENTAL

Curso: AEP1 - Q1 Química I Catedrático: Lic. Abner Samuel Cifuentes de León Trabajo: Infografías teorías atómicas

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La materia estaba constituida por diminutas partículas que no podían ser divididas en otras mas pequeñas. Llamo a estas partículas átomos. Atribuyo a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles. La materia esta formada por minúsculas partículas indivisibles llamadas átomos. Todos los átomos de un elemento poseen las mismas propiedades químicas. Los átomos de los elementos distintos tienen propiedades diferentes. Demostró que dentro de los átomos hay una partículas distintas, con carga eléctrica negativa, a las que llamo electrones. Dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaba incrustados los electrones. Demostró que los átomos estaban vacíos en su mayor parte y en su centro había un diminuto núcleo. Numero infinito de órbitas. Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente. El electrón no puede girar en cualquier orbita, solo en un cierto numero de orbitas estables . Cuando un electrón gira en estas orbitas no emite energía. Cuando un átomo estable sufre un interacción, como puede ser el impacto de un electrón o el choque con otro átomo, uno de sus electrones puede pasar a otra orbita estable o se arrancado del átomo.

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Curso: Q1 Química I Catedrático: Lic. Abner Samuel Cifuentes de León Trabajo: Balanceo de Ecuaciones

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Cr + O2 = Cr2O3 4 6

Cr O

4 6

4 Cr + 3 O2 = 2 Cr2O3

MgS + AlCl3 = MgCl2 + Al2S3

3 Mg 3 2 Al 2 3 Cl 3 3 S 3 R

3 MgS + 2 AlCl3 = 3 MgCl2 + Al2S3

K + H2O = KOH + H2

2 4 2 R

K H O

2 4 2

2 K + 2 H2O = 2 KOH + H2

LiI + AgNO3 = LiNO3 + AgI

1 LI 1 1 I 1 1 Ag 1 1 N 1 3 O 3 R

LiI + AgNO3 = LiNO3 + AgI

Mg + HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O + N2

5 3 12 1

R 6

5 3 12 1

5 Mg + 12 HNO3 = 5 Mg(NO3)2 + 6 H2O + N2 KCIO3 = KCI + O2

2 3 6

Mg N H O

K Cl O

2 3 6

2 KCIO3 = 2 KCI + 3 O2 BaCl2 + Na2SO4 = NaCl + BaSO4

1 Ba 1 2 Na 2 2 Cl 2 1 S 1 4 O 4 R 8

BaCl2 + Na2SO4 = 2 NaCl + BaSO4 Fe + HBr = FeBr3 + H2 2 Fe 2 6 Br 6 3 H 3

2 Fe + 6 HBr = 2 FeBr3 + 3 H2

KClO3 = KclO4 + KCl + O2 2 Fe 2 6 Br 6 3 H 3

2 Fe + 6 HBr = 2 FeBr3 + 3 H2

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Curso: Q1 Química I Catedrático: Lic. Abner Samuel Cifuentes de León Trabajo: PESO MOLECULAR, FÓRMULA EMPÍRICA

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Curso: Q1 Química I Catedrático: Lic. Abner Samuel Cifuentes de León Trabajo: Animación Powtoon

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FACULTAD DE HUMANIDADES SECCIÓN COATEPEQUE CURSO: Q01 QUÍMICA 1 Lic. Abner Samuel Cifuentes de León

HOJA DE TRABAJO NO. 1 Bloque IV INDICACIONES: Debe realizar una presentación en Powtoon.com o Animaker.com, con la información proporcionada en la sesión del 17 de abril, Líquidos, Sólidos y Gases… Dando énfasis al tema de los Gases. No. Carné: 201117796 Apellidos y nombres: Barrios de León Luis Carlos RUBRICA PARA CALIFICAR LA PRESENTACIÓN EN POWTOON Y ANIMAKER. (5 puntos posibles) Aspecto a Calificar 1. Información contenida en la presentación.

Valor Alto La información contenida en la presentación es coherente y es descriptiva, se puede verificar claramente el contenido del tema seleccionado. (3 pts)

2. Creatividad al incluir las imágenes.

Las imágenes están de acuerdo a los temas seleccionados y utiliza la creatividad para incluirlas en la presentación. (2 pts)

Valor Medio La información contenida en la presentación no es coherente y no es descriptiva, no se puede verificar claramente el contenido del tema seleccionado. (1.5 pt) Las imágenes no están de acuerdo a los temas seleccionados y no utiliza la creatividad para incluirlas en la presentación. (1 pt)

Valor Bajo No hay ninguna evidencia de su trabajo (0 pts)

No hay evidencia de su trabajo (0 pts)

Total

Enlaces para los vídeos en Powtoons Primera Parte: https://www.powtoon.com/s/aZnSh3lz9IR/1/m Segunda Parte: https://www.powtoon.com/s/dtuWT7tYXeq/1/m

Total

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Curso: Q1 Química I Catedrático: Lic. Abner Samuel Cifuentes de León Trabajo: Repaso

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LAS REACCIONES QUÍMICAS

REACCIONES QUÍMICAS

LOS CAMBIOS EN LA MATERIA La materia puede sufrir cambios mediante diversos procesos. No obstante, todos esos cambios se pueden agrupar en dos tipos: cambios físicos y cambios químicos.

CAMBIOS FÍSICOS En estos cambios no se producen modificaciones en la naturaleza de las sustancias o sustancias que intervienen. Ejemplos de este tipo de cambios son:  Cambios de estado.  Mezclas.  Disoluciones.  Separación de sustancias en mezclas o disoluciones.

CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES QUÍMICAS A. La o las sustancias nuevas que se forman suelen presentar un aspecto totalmente diferente del que tenían las sustancias de partida. B. Durante la reacción se desprende o se absorbe energía:  Reacción exotérmica: se desprende energía en el curso de la reacción.

Las reacciones químicas son procesos termodinámicos de transformación de la materia. Dos o más sustancias están involucradas en estas reacciones, que varían significativamente en el proceso y pueden consumir o liberar energía para producir dos o más sustancias llamadas productos.

CAMBIOS EN LA MATERIA Los cambios físicos en la materia son cambios en su forma sin cambiar su composición, es decir, sin cambiar el tipo de sustancia en cuestión. Estos cambios están relacionados con cambios en el estado agregado de la materia y otras propiedades físicas. Por ejemplo, al hervir agua, podemos convertir un líquido en gas, pero el vapor resultante todavía está formado por moléculas de agua. Si congelamos el agua, se vuelve sólida, pero químicamente es la misma sustancia.

 Reacción endotérmica: se absorbe energía durante el curso de la reacción. C. Se cumple la ley de conservación de la masa: la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos. Esto es así porque durante la reacción los átomos ni aparecen ni desaparecen, sólo se reordenan en una disposición distinta.

ECUACIONES QUÍMICAS Una reacción química se representa mediante una ecuación química. Para leer o escribir una ecuación química, se deben seguir las siguientes reglas:  Las fórmulas de los reactivos se escriben a la izquierda, y las de los productos a la derecha, separadas ambas por una flecha que indica el sentido de la reacción.  A cada lado de la reacción, es decir, a derecha y a izquierda de la flecha, debe existir el mismo número de átomos de cada elemento. Cuando una ecuación química cumple esta segunda regla, se dice que está ajustada o equilibrada. Para equilibrar reacciones químicas, se ponen delante de las fórmulas unos números llamados coeficientes, que indican el número relativo de átomos y moléculas que intervienen en la reacción. Nota: estos coeficientes situados delante de las fórmulas, son los únicos números en la ecuación que se pueden cambiar, mientras que los números que aparecen dentro de las fórmulas son intocables, pues un cambio en ellos significa un cambio de sustancia que reacciona y, por tanto, se trataría de una reacción distinta. Si se quiere o necesita indicar el estado en que se encuentran las sustancias que intervienen o si se encuentran en disolución, se puede hacer añadiendo los siguientes símbolos detrás de la fórmula química correspondiente:  (s) = sólido.  (metal) = elemento metálico.  (l) = líquido.  (g) = gas.  (aq) = disolución acuosa (en agua). CÁLCULO DE LA MASA Y EL VOLUMEN A PARTIR DE ECUACIONES QUÍMICAS

CARACTERISTICAS DE LAS REACCIONES QUIMICAS Otro tema importante en las reacciones químicas es la velocidad a la que ocurren, ya que el control de su velocidad es fundamental para su uso en la industria, medicina, etc. En este sentido, existen métodos para aumentar o disminuir la velocidad de una reacción química. Un ejemplo es el uso de un catalizador, que aumenta la velocidad de una reacción química. Estas sustancias no participan en las reacciones, solo controlan la velocidad a la que ocurren. También existen sustancias llamadas inhibidores que se utilizan de forma similar pero tienen el efecto contrario, es decir, ralentizan la reacción.

ECUACIONES QUIMICAS Una reacción química está representada por una ecuación química. Cuando una ecuación química cumple con esta segunda regla, se considera equilibrio.

Las ecuaciones químicas permiten calcular, a partir de una cantidad determinada de alguno de los reactivos y productos que intervienen en una reacción, la cantidad necesaria del resto de los componentes de la misma.

REACCIÓN QUIMICA

Cálculos masa - masa En este caso nos aprovechamos de la relación que hay entre cantidad de sustancia (en mol), masa de sustancia y masa molar, tal como indica la relación: La ley de Avogadro dice lo siguiente: Volúmenes iguales de diferentes gases en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas Esta ley implica que números iguales (por ejemplo, un mol) de partículas , átomos o moléculas, ocupan el mismo volumen, lo cual es muy útil para realizar cálculos de volúmenes en aquellas reacciones en las que intervengan gases. Al igual que en el caso anterior, pulsa sobre el gráfico para ver cómo se plantea y soluciona un problema de este tipo.

Las reacciones químicas requieren una duración prescrita que varía según la naturaleza de las sustancias que reaccionan y el entorno en el que se produce la reacción.

Los factores que afectan la velocidad de las reacciones químicas suelen ser el

VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN QUÍMICA Para saber si una reacción es rápida o lenta, hay que conocer la velocidad a la que transcurre. Podemos definir velocidad de reacción como la variación de cantidad de sustancia formada o transformada por unidad de tiempo. En general, para determinar la velocidad de una reacción, hay que medir la cantidad de reactivo que desaparece o la cantidad de producto que se forma por unidad de tiempo. Factores que afectan a la velocidad de reacción La velocidad de una reacción se ve influida por una serie de factores; entre ellos se pueden destacar: Naturaleza de los reactivos Se ha observado que según los reactivos que intervengan, las reacciones tienen distinta velocidad, pero no se ha podido establecer aún unas reglas generales. Concentración de los reactivos La velocidad de reacción aumenta con la concentración de los reactivos. Para aumentar la concentración de un reactivo:  Si es un gas, se consigue elevando su presión.  Si se encuentra en disolución, se consigue cambiando la relación entre el soluto y el disolvente. Superficie de contacto de los reactivos

aumento de temperatura. Las altas temperaturas tienden a incrementar la velocidad de las reacciones químicas. Aumento de presión. El aumento de la presión generalmente aumenta la velocidad de las reacciones químicas. Esto suele ocurrir cuando reaccionan sustancias sensibles a los cambios de presión, como los gases. En el caso de líquidos y sólidos, los cambios de presión no provocan cambios significativos en las velocidades de reacción. Estado de agregación con reactivos.

Cuanto más divididos están los reactivos, más rápida es la reacción. Esto es así porque se aumenta la superficie expuesta a la misma. Temperatura En general, la velocidad de una reacción química aumenta conforme se eleva la temperatura. Presencia de catalizadores Un catalizador es una sustancia, distinta a los reactivos o los productos, que modifican la velocidad de una reacción. Al final de la misma, el catalizador se recupera por completo e inalterado. En general, hace falta muy poca cantidad de catalizador. Los catalizadores aumentan la velocidad de la reacción, pero no la cantidad de producto que se forma.

R eacciones químicas ocurren porque las moléculas se están moviendo E s todo proceso termodinámico en el cual dos o más especies químicas o sustancias (llamadas reactantes o reactivos), se transforman A la representación simbólica de cada una de las reacciones se le denomina ecuación química C ambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico C ambian su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos I ncluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga eléctrica y la masa total. Ó bservar a simple vista es imposible en los fenomenos quimicos N nos referimos a las reacciones de la química orgánica como base a diferentes tipos de compuestos E ntre los grupos funcionales más importantes de la quimica organica tenemos a los dobles y triples enlaces S olvente: Muchas reacciones tienen lugar en solución, y las propiedades del solvente afectan la velocidad de reacción. Q uimica es la ciencia que estudia la composición y las propiedades de la materia y de las transformaciones que esta experimenta. U na reacción que normalmente libera mucha energía como el hidróxido de potasio (KOH) e hidrógeno (H2) es muy peligrosa. Í ndustrailmente muhcos materiales empleados son obtenidos a partir de sustancias mas simples combinadas mediante una o diversas reacciones químicas M ateria y sus cambios sufre en condiciones naturales o creadas por el hombre (y que a menudo generan materiales valiosos) son solo un ejemplo de ello. I nvolucran la formación o destrucción de enlaces químicos entre las moléculas de los reactivos, generando una pérdida o ganancia de energía. C aracterísticas de una reacción química son generalmente procesos irreversibles A sí sustancias diferentes a las iniciales, aunque siempre en una misma proporción, pues la materia no puede crearse ni destruirse, sólo transformarse. S sustancias que aumentan la velocidad de las reacciones químicas. Y B alanceo de ecuaciones no es mas que una consecuencia de la ley de conservación de la masa de Lavoisier, por lo que la masa de los reactivos debe ser igual

A la masa de los productos, esto implica que la cantidad y variedad de átomos presentes en L os reactivos debe mantenerse en los productos, (lo único que varía es la forma en que están combinados). A la especie que se reduce, (la que gana electrones), se le denomina el agente oxidante N o confundas oxidación con oxidante, ni reducción con reductor C asos especiales: Hay algunas reacciones en las cuales identificar al oxidante y al reductor no parece sencillo, pues una misma especie actúa como oxidante y reductor al mismo tiempo E n estas reacciones, algunos de los átomos de un elemento en un estado de oxidación intermedio se oxidan y pasan a un estado de oxidación alto (perdiendo electrones) Ó xido-reducción puede ser una clasificación de una reacción química. D onde se te proporciona casi toda la información en cuanto a las especies que reaccionan y que se producen en esta, es un tipo de balanceo E cuación química balanceada es una ecuación algebraica con todos los reaccionantes en el primer miembro E cuación química los números relativos de moléculas de los reaccionantes y de los de los productos están indicados por los C oeficientes de las fórmulas que representan estas moléculas. U n átomo sustituye a otro en una molécula A las sustancias que se escriben a la izquierda de la flecha se les llama reactivos o reactantes y constituyen el primer miembro de la ecuación. C ombinando las sustancias ocurre un rompimiento de los enlaces que mantienen unidos a los átomos que las conforman. I nvestigación de la química son muy numerosos, fruto de la especialización tanto de procesos como de investigadores O tro lado, la realidad es que una buena parte del bienestar social conseguido por nuestra sociedad se sustenta en las aportaciones de la química. N aturaleza, la velocidad con la que se llevan a cabo las reacciones químicas es variable. E l hierro en estado sólido reacciona con cloro en estado gaseoso para producir el sólido cloruro de hierro S ustancias nuevas es todo aquel proceso que se lleva a cabo en la naturaleza, el cual da lugar a su formación

ANALISIS DE LA DIDACTICA El primer semestre del año 2021 para la carrera de profesorado en enseñanza media en pedagogía en ciencias naturales con orientación ambiental particularmente solo recibí un curso de los cinco a los que se podía asignar, esto debido a que los demás cursos dentro del pensum ya los tengo aprobados a excepción del curso de Química I por el cual me inscribí este año y por el cual estoy asignado a hacer este trabajo. La experiencia en este curso es muy notable, puesto que se requirió de gran concentración y esfuerzo durante la el proceso de enseñanza y aprendizaje de los temas tales como el balance de ecuaciones o el de las reacciones químicas en diferentes substancias. Este año mucho más acostumbrado al proceso de enseñanza a distancia, se puede asegurar que los conocimientos llegaron ampliamente, al parecer en alguna manera se esta haciendo cotidiano este tipo de aprendizaje, que genera mas que aprender formulas químicas, sino que también genera la construcción de herramientas comunicativas y didácticas para poder aprender. En cuanto a la metodología didáctica puedo asegurar que en un porcentaje mas de la mitad a un entero, fue satisfactorio, las aplicaciones tecnológicas han de tener un papel super importante en estos años, en donde se tuvieron que maximizar debido a la pandemia. Destacando mi análisis que a continuación escribiré, me parece importante sugerir que en cuanto al proceso de didáctica para mejorar los aprendizajes o para evaluar los mismos, se pueda hacer un diseño mas conveniente, sin perder claro las competencias que se quieren registrar en el estudiante. Es decir. Una metodología didáctica debe ser inspirada en la competencia, remarcando durante los ejercicios entrelazar todos los aprendizajes que se puedan. Un ejemplo de lo anterior es; una plana de caligrafía puede contener una definición a un concepto, esto obligaría al estudiante uno; a mejorar su letra, y dos; a estudiar ese concepto durante las repeticiones. Particularmente yo tengo los recursos físicos, cognitivos y software apropiado para concretar tareas didácticas, pero muchos no tienen uno o varios de estos saberes, pero no debería de ser excusa para no aprender. Siguiendo con mi particularidad, puedo dar otro ejemplo, el docente me deja una actividad en la que se me incita a utilizar powtoon para realizarla, esto a pesar que no se nada de powtoon me da la posibilidad de aprender no solo en la actividad del curso si no también aprender esta aplicación y porque no decirlo después de saber utilizarla, aplicarla también en la docencia. Para finalizar creo que todos tememos la capacidad de aprender y que mejor que cada día aprendamos algo más o nos hagamos de un dispositivo o software más. Pero es importante vuelvo a recalcar que los docentes deben de diseñar los métodos didácticos, tomando muy en cuenta algunos factores como: 1. Que sea una tarea que motive y no lo contrario. 2. Que tenga un objetivo claro sin

desgastar al estudiante. 3. Que se aplique un buen sistema para evaluar. Y 4. Que no exista por cumplir una ponderación. Algo para recordar; La didáctica es el arte de enseñar. Así, esta es una pedagogía, inscrita en la ciencia de la educación, tiene la tarea de investigar e intervenir en el proceso de enseñanza-aprendizaje con el fin de optimizar métodos, técnicas y herramientas relacionadas. La palabra se deriva de la palabra griega ό, que denota que "pertenece o pertenece a la enseñanza". A nivel teórico, el currículo de ciencias investiga, analiza, describe y explica el proceso de enseñanza-aprendizaje, de esta manera, crea conocimiento de los procesos educativos y proporciona estándares y etiqueta, constituye y orienta la teoría de la enseñanza.

UNIVERSIDAD SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE HUMANIDADES SEDE, COATEPEQUE

DOCENTE: Lic. Abner Samuel Cifuentes de León

CURSO: Química I

TEMA: Marco Metodológico y Operativo

Silvia María Ruiz Pérez María de los Angeles Escobar Mazariegos Luis Carlos Barrios de León Cesar Augusto Miranda Calderón José Miguel Calderón de León

201217318 201519519 201117796 9151841 201711962

CAPITULO III MARCO METODOLOGICO

1. Medios Por motivos de la pandemia que afecta actualmente el país la investigación es de tipo documental, por lo tanto, se utilizaron los siguientes medios para obtener la información: 1.1 Recursos Humanos  Catedráticos  Estudiantes

1.2 Recursos Materiales  Computadora  Calculadora  Internet  Telefonos celulares  Google meet  Google form  Zoom

2. Metodología La investigación se realiza utilizando la metodología descriptiva y documental para recabar la información necesaria y evitar el contagio del COVID-19.

i. Descriptiva: Es uno de los métodos cualitativos que se usan en investigaciones que tienen como objetivo la evaluación de alguna característica de una población o situación en particular. El objetivo es describir el comportamiento o estado de un número de variables.

ii. Documental: Es el método investigativo basado en la revisión

de textos, artículos, bibliografías, videos, películas entre otros, ya que existen sobre un tema y que pueden ser utilizadas para dar inicio o traer a flote un tema ya tratado. Es una técnica de recolección de datos a través de fuentes existentes.

3. Sujetos: Sujetos Estudiantes Docentes TOTAL

Cantidad de encuestados 21 25 46

4. Muestra Se encuestaron al sesenta por ciento de estudiantes y al diez por ciento de docentes.

5. Técnica Martha Pulido polo (2015) cita a Ander-EGG , quien indica que el concepto de técnicas. En el ámbito de investigación científica, hace referencia a los procedimientos y medios que hacen operativos los métodos. La técnica es el procedimiento de la actuación concreta que debe seguirse para recorrer las diferentes fases del método científico. Existen técnicas de recolección de datos entre ellas la observación, encuesta y la entrevista.

3.5.1 Encuesta: Para Trespalacios, Vázquez y Bello (2018), las encuestas son instrumentos de investigación descriptiva que precisan identificar a priori las preguntas a realizar, las personas seleccionadas en una muestra representativa de la población, especificar las respuestas y determinar el método empleado para recoger la información que se vaya obteniendo.

3.5.2 Entrevista Claudia Troncoso Pantoja (2016) cita a Vargas I, enfatizando que la entrevista, una de las herramientas para la recolección de datos más utilizadas en la investigación cualitativa, permite la obtención de datos o información del sujeto de estudio mediante la interacción oral con el investigador. También está consciente del acceso a los aspectos cognitivos que presenta una persona o a su percepción de factores sociales o personales que condicionan una determinada realidad. Así, es más fácil que el entrevistador comprenda lo vivido por el sujeto de estudio

3.5.3 Observación Sierra y Bravo, citado por Lidia Díaz San Juan (2016) la define como: “la inspección y estudio realizado por el investigador, mediante el empleo de sus propios sentidos, con o sin ayuda de aparatos técnicos, de las cosas o hechos de interés social, tal como son o tienen lugar espontáneamente”; así mismo cita a Van Dalen y Meyer quienes consideran que “la observación juega un papel muy importante en toda investigación

porque

fundamentales; los hechos”

proporciona

uno

sus

elementos

6. Instrumentos. Guía del Instrumentos (Encuesta para docentes )

Nosotros los estudiantes de la Carrera de P.E.M. en Pedagogía y Ciencias Naturales con Orientación Ambiental de la Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Humanidades, sede Coatepeque, nos encontramos en el proceso de la Investigación en el Curso Q1 de Química por lo que le solicitamos contestar las siguientes interrogantes.

Encuesta para docentes 1. ¿La cultura de hábitos y valores que demuestran los estudiantes en el centro educativo es adecuada? SI NO

2. ¿Cree usted que los estudiantes practican las normas de higiene en el centro educativo? SI NO 3. ¿Considera usted que los estudiantes en el centro educativo mantienen ungrado de higiene aceptable? SI NO 4 ¿Considera que la cultura de hábitos y valores que demuestran los estudiantes en el centro educativo es adecuada? SI NO 5 ¿Los estudiantes practican las normas higiénicas establecidas en el centro educativo? SI NO 6. ¿Considera usted que el centro educativo refleja buena higiene en todas sus áreas?

SI NO 7. ¿Los estudiantes cuidan adecuadamente las instalaciones del centro educativo, practicando las normas higiénicas establecidas? SI NO 8. ¿Selecciones los malos hábitos de cuidado al medio ambiente que ha observado en los estudiantes (puede seleccionar varios) Depositar la basura en lugares inadecuados 7. Mantener sucio y desordenado su salón de clases 8. 9.

Conservar su espacio personal en el salón de clases Rayar las paredes y/o escritorios del centro educativo

9 ¿Como docente fomenta la práctica de valores de limpieza e higiene además del conocimiento científico en el centro educativo? SI NO 10. ¿Considera que los hábitos de higiene que practican los estudiantes en el centro educativo contribuyen para la conservación del medio ambiente? SI NO

Guía del Instrumentos (Encuesta para Estudiantes)

Encuesta para Estudiantes

1. ¿Usted practica el reciclaje de los desechos sólidos? SI NO 2. ¿Practica las normas de higiene como el lavado de manos, baño diario y cepillado constante de dientes? SI NO 3. ¿Considera usted que en el centro educativo mantiene un grado de higiene aceptable? SI NO 4. ¿Considera que la cultura de hábitos y valores que denuestan en el centro educativo es adecuada? SI NO 5. ¿Usted y sus compañeros practican las normas higiénicas establecidas en el centro educativo? SI NO 6. ¿Considera usted que el centro educativo refleja buena higiene en todas sus áreas? SI

NO 7. ¿Cuida adecuadamente las instalaciones del centro educativo practicando las normas higiénicas establecidas? SI NO 8, ¿Seleccione los malos hábitos de cuidado al medio ambiente que usted practica o ha practicado en algunas ocasiones (puede seleccionar varias) Depositar la basura en lugares inadecuados Mantener sucio y desordenado su salón de clases Conservar sucio su espacio personal en el salón de clases Rayar las paredes y/o escritorios del centro educativo

9. ¿El aprendizaje que se obtiene en el centro educativo fomenta la practica de valores de limpieza e higiene además del conocimiento científico? SI NO 10. ¿Como estudiante considera que practicar hábitos del cuidado al medio ambiente? SI NO

7. Diseño de la investigación Análisis Estadístico Link de la Encuesta UNIVERSIDAD SAN CARLOS DE GUATEMALA (google.com)

8. Análisis Se confronta los resultados obtenidos, mediante los diferentes instrumentos con los antecedentes, marco teórico y criterio de la investigación en la cual se referenciaron las características obtenidas que identifican el aporte del reciclaje en la educación ambiental.

8.1 Estadística Inferencial

La estadística inferencial emplea usualmente mecanismos que le permiten llevar a cabo dichas deducciones, tales como pruebas de estimación puntual (o de intervalos de confianza), pruebas de hipótesis, pruebas paramétricas (como de media, de diferencia de medias, proporciones, etc.) y no paramétricas (como la prueba del chi-cuadrado, etc.). También le son útiles los análisis de correlación y de regresión, las series cronológicas, el análisis de varianza, entre otros. Por ende, la estadística inferencial es sumamente útil en el análisis de poblaciones y tendencias, para hacerse una idea posible de las acciones y reacciones de la misma de cara a condiciones específicas. Esto no significa que se las pueda predecir fielmente, ni que estemos en presencia de una ciencia exacta, pero sí de una aproximación posible al resultado final.

8.2 Estadística Descriptiva Son métodos idóneos para la organización de la información que contiene y poner en evidencia sus características esenciales. Dicho en otras palabras, se trata de la estadística “objetiva”, comprometida con la presentación de los datos (textual, gráfica o por cuadros) y las operaciones matemáticas que pueden aplicarse para obtener mayores márgenes de datos, nuevas informaciones o frecuencias y variabilidades

8.3 Moda

La moda es el valor que aparece mas dentro conglomerado en un grupo pude dos modas y se conoce bimodal. Es el valor que representa la mayor

frecuencia absoluta en tablas de frecuencia con datos agrupados se habla de intervalo modal

8.4 Mediana

Conjunto de un valor que se encuentra a la mitad de los otros valores, es decir, que al ordenar los números de menor a mayor este se encuentra justamente en medio entre los que están por arriba. Se utiliza para distribuciones normales de números con una cantidad de números atípicos.

8.5

Media Aritmética

La media aritmética es un tipo de media que otorga la misma ponderación a todos los valores es lo que se conoce como media al uso. Sumamos todos los valores y lo dividimos entre la cantidad de observaciones.

CAPITULO IV MARCO OPERATIVO

DOCENTES

Si No

19 6

ANÀLISIS: El 76% de los docentes respondieron que los estudiantes demuestran que sus hábitos y valores sin son los adecuados y el 24% que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que los hábitos y valores de los estudiantes es adecuada y un porcentaje bajo de docentes dicen que no son adecuados sus hábitos y valores.

Siempre

A veces

Nunca

ANÀLISIS: El 48% de los docentes respondieron que los estudiantes siempre practican normas de higiene en el centro educativo, el 52% dice que a veces y el 0% que nunca.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que los estudiantes a veces practican normas de higiene en el centro educativo y el resto de los docentes dicen que siempre.

Si No

21 4

ANÀLISIS: El 84% de los docentes respondieron que los estudiantes mantienen un grado de higiene aceptable en el centro educativo y el otro 16% dijo que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que los estudiantes mantienen un grado de higiene aceptable en el centro educativo y el resto dijo que no mantienen un grado de higiene aceptable.

Si No

17 8

ANÀLISIS: El 68% de los docentes respondieron que los estudiantes demuestran que sus hábitos y valores sin son los adecuados y el 32% que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que los hábitos y valores de los estudiantes es adecuada y un porcentaje bajo de docentes dicen que no son adecuados sus hábitos y valores.

Si No

20 5

ANÀLISIS: El 80% de los docentes respondieron que los estudiantes practican las normas de higiene establecidas en el centro educativo y el 20% respondieron que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que los estudiantes si practican las normas de higiene establecidas en el centro educativo.

Si No

19 6

ANÀLISIS: El 76% de los docentes respondieron que el centro educativo si refleja buena higiene en todas sus áreas y el 24% respondieron que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que el centro educativo donde laboran si se refleja buena higiene en todas sus áreas.

ANÀLISIS: El 60% de los docentes respondieron que los estudiantes cuidan adecuadamente las instalaciones del centro educativo y el 40% responden que no lo cuidan.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que los estudiantes cuidan adecuadamente las instalaciones del centro educativo.

ANÀLISIS: 15 de los docentes afirman que los estudiantes depositan la basura en lugares inadecuados, 5 de ellos afirman que los estudiantes mantienen sucio y desordenado el salón de clase, 4 de ellos rayan las paredes y 1 de ellos conservan sucio su espacio personal en el aula.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que los alumnos depositan la basura en lugares inadecuados, de segunda opción afirman que los alumnos mantienen desordenado y sucio el salón de clases, lo siguiente es que los estudiantes rayan la pared y escritorios del centro educativo y por ultimo conservan sucio su espacio personal en el salón de clases.

Si No

24 1

ANÀLISIS: El 96% de los docentes respondieron que si fomentan la práctica de valores de limpieza en los estudiantes y el 4% dijeron que no lo fomentan.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que si fermentan la práctica de valores de limpieza en los estudiantes.

Si No

20 5

ANÀLISIS: El 80% de los docentes respondieron que los hábitos de higiene que practican los estudiantes si contribuyen a la conservación del medio ambiente y el 20% respondieron que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que los hábitos de higiene que practican los estudiantes si contribuyen a la conservación del medio ambiente y unos respondieron que no.

ESTUDIANES

Si No

12 9

ANÀLISIS: El 57.1% de los estudiantes respondieron que si practican el reciclaje de los desechos sólidos y el 42.9% respondieron que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los estudiantes respondieron que practican el reciclaje de los desechos sólidos.

Siempre

A veces

Nunca

ANÀLISIS: El 90.5% de los estudiantes respondieron que si practican las normas de higiene diario y el 9.5% respondieron que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los estudiantes respondieron que si practican las normas de higiene diario.

ANÀLISIS: El 52.4% de los estudiantes respondieron que no mantienen un grado de higiene aceptable en el centro educativo y el otro 47.6% dijo que si.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los docentes afirman que los estudiantes mantienen un grado de higiene aceptable en el centro educativo y el resto dijo que no mantienen un grado de higiene aceptable.

Si No

18 3

ANÀLISIS: El 85.7% de los estudiantes respondieron que si demuestran que sus hábitos y valores son los adecuados y el 14.3% que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los estudiantes afirman que los hábitos y valores es adecuada y un porcentaje bajo de estudiantes dicen que no son adecuados sus hábitos y valores de higiene.

Si No

18 3

ANÀLISIS: El 85.7% de los estudiantes respondieron que si practican las normas de higiene establecidas en el centro educativo y el 14.3% respondieron que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los estudiantes afirman que si practican las normas de higiene establecidas en el centro educativo.

Si No

12 9

ANÀLISIS: El 57.1% de los estudiantes respondieron que el centro educativo si refleja buena higiene en todas sus áreas y el 42.9% respondieron que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los estudiantes afirman que el centro educativo si se refleja buena higiene en todas sus áreas.

Si No

21 0

ANÀLISIS: El 100% de los estudiantes respondieron que si cuidan adecuadamente las instalaciones del centro educativo.

INTERPRETACIÒN: Todos los estudiantes afirman que cuidan adecuadamente las instalaciones del centro educativo.

ANÀLISIS: 15 de los estudiantes afirman que depositan la basura en lugares inadecuados, 5 de ellos afirman que mantienen sucio y desordenado el salón de clase, 4 de ellos rayan las paredes y 1 de ellos conservan sucio su espacio personal en el aula.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los estudiantes afirman que depositan la basura en lugares inadecuados, de segunda opción afirman que mantienen desordenado y sucio el salón de clases, lo siguiente es que rayan la pared y escritorios del centro educativo y por ultimo conservan sucio su espacio personal en el salón de clases.

Si No

18 3

ANÀLISIS: El 85.7% de los estudiantes respondieron que si fomentan la práctica de valores de limpieza los docentes y el 14.3% afirman que no se fomentan.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los estudiantes afirman que si fomentan la práctica de valores de limpieza en el centro educativo.

Si No

20 1

ANÀLISIS: El 95.2% de los estudiantes considera que la práctica de hábitos si ayudan al cuidado del medio ambiente y el 4.8% afirma que no.

INTERPRETACIÒN: La mayoría de los estudiantes afirman que la práctica de valores de higiene si ayuda al cuidado del medio ambiente

3. Recursos 3.1 Humanos  Estudiantes de la Facultad de Humanidades  Docentes  Estudiantes 3.2 Institucionales  Universidad de San Carlos de Guatemala 3.3 Tecnológicos  Computadora  Calculadora  Internet  Telefonos celulares  Google meet  Google form  Zoom

4. Presupuesto El grupo de estudiantes de Tercer Ingreso de PEM en Ciencias Naturales con Orientación Ambiental, cubrieron los gastos de la investigación quedando de la siguiente manera: Nombres

Aporte

Silvia María Ruiz Pérez

Q 50.00

Luis Carlos Barrios de León

Q 50.00

Cesar Augusto Miranda Calderón

Q 50.00

José Miguel Calderón de León

Q 50.00

María de los Angeles Escobar Mazariegos

Q 50.00

Total

Q 250.00

Elección del tema de investigación.

Entrega de Marco conceptual y Marco Teorico

Encuesta a docentes y estudiantes

Tabulación de encuestas

Entrega de Marco metodológico y operativo

30/04/2021

25/04/2021

22/04/2021

26/02/2021

Actividad realizada

17/02/2021

5. Cronograma

ENSAYO QUIMICA I Durante el paso por curso en este tiempo se han tenido muchos temas en los cuales se puede observar los elementos químicos que componen las cosas, esencialmente todo lo que conocemos dependen o son parte de la química, por lo que es importante hablar sobre lo que es la química. La química es una ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, incluida su relación con la energía, así como los cambios que pueden ocurrir en ella a través de las llamadas reacciones. Es una ciencia que estudia las sustancias y partículas que las componen, así como las diferentes dinámicas que pueden ocurrir entre ellas. Esta ciencia ofrece explicaciones funcionales y comprobables del comportamiento complejo de materiales conocidos, capaces de explicar tanto su estabilidad como sus cambios. Por otro lado, el conocimiento químico está presente en la vida cotidiana, en la medida en que usamos sustancias naturales y creamos otras artificiales. Por otro lado, el dominio de la química posibilitó el surgimiento de la industria: la transformación de materiales según la voluntad del hombre de crear objetos útiles. Ya explicado un pequeño fragmento de lo que es la química podemos mencionar un poco mas del origen de la ciencia que se encarga de los diferentes materiales, substancias y reacciones. Estrictamente hablando, la historia de la química comenzó en tiempos prehistóricos cuando los humanos empezaron a interesarse por los materiales, la fabricación, la cocina y el horneado. Su vínculo con el progreso tecnológico de la humanidad es indiscutible. La palabra química proviene del latín ars chimia, derivado a su vez del término árabe alquimia, con el que fue nombrado alrededor del año 330 a la práctica pseudocientífica de los investigadores de la piedra filosofal, con la que podían convertir plomo y otros metales en oro. para otorgar inmortalidad u omnisciencia. Sin embargo, a partir de 1661, con la publicación de "El químico escéptico" por el científico irlandés Robert Boyle, el término adquirió un significado menos esotérico y más relacionado con la ciencia. Por otro lado, la definición de química ha variado enormemente a lo largo del tiempo. En particular porque su campo ha crecido y evolucionado enormemente, renunciando a esta disciplina. Hacia 1662, el científico suizo Christopher Glaser definió la química como el arte científico de disolver cuerpos de diferentes materiales, porque en 1730 el alemán Georg Stahl la llamó el arte de comprender la dinámica de las mezclas. En cambio, lo entendemos hoy como el estudio de la materia y sus cambios, como lo definió el famoso químico de Hong Kong Raymond Chang.

Sin embargo, la química como ciencia se originó en el siglo XVIII, cuando los primeros experimentos científicos verificables sobre la materia tuvieron lugar en la Europa moderna, especialmente después de la postulación de la teoría atómica de 1983 por John Dalton. Desde entonces, la química ha dado lugar a numerosos descubrimientos y revoluciones. Además, tuvo un impacto significativo en la ciencia y disciplinas similares, como la biología, la física y la ingeniería. Vale la pena también mencionar algunos de los demás temas que fueron estudiados en este curso y es que me llama mucho la atención mas que otros conocimientos el de las reacciones químicas y la mezcla de los compuestos. Las reacciones químicas son procesos termodinámicos de transformación de la materia. Estas reacciones involucran dos o más sustancias, que cambian drásticamente en el proceso, y pueden consumir o liberar energía para generar dos o más sustancias llamadas productos. Cada reacción química somete la materia a una transformación química, cambiando su estructura y composición molecular. Los cambios químicos suelen producir nuevas sustancias, diferentes a las que teníamos al principio. Las reacciones químicas pueden ocurrir espontáneamente en la naturaleza, o también pueden ser generadas por humanos en un laboratorio bajo condiciones controladas. Muchos de los materiales que utilizamos a diario se obtienen industrialmente a partir de sustancias más simples combinadas por una o más reacciones químicas. En resumen es importante saber las cualidades de las sustancias para no solo apoyarnos dentro de los medicamentos y su composición, si no también dentro de las aulas es importante que los estudiantes en sus primeros niveles sepan la teoría básica de la ciencias químicas y puedan experimentar. Creo que a este curso le falto el aspecto de la experimentación pero debido a las condiciones sanitarias es de entender, pero la tecnología puede hacer lo suyo a través de videos bastante explícitos si bien no pueden reemplazar a la practica se asemejan mucho.