Actividad Interactiva 1

Para saber un poco más de los materiales y sus compuestos, en la siguiente sopa de letras vienen las palabras que estarán relacionadas en este 1er. Tema.

Mezclas y Sustancias Puras

1 Clasificación de los materiales

Aprendizaje: Establecer criterios para clasificar materiales cotidianos en mezclas, compuestos y elementos considerando su composición y pureza. Representación y diferencias de mezclas, compuestos y elementos con base en el modelo corpuscular.

1.1 Mezclas y sustancias puras: compuestos y elementos.

La materia la podemos encontrar en la naturaleza en forma de sustancias puras y mezclas.

• Las sustancias puras son aquellas cuya naturaleza y composición no varían sea cual sea su estado. Se dividen en dos grandes grupos: elementos y compuestos.

• Elementos: Son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras sustancias puras más sencillas por ningún procedimiento. Ejemplo: Los elementos de la tabla periódica se representan mediante símbolo químico y se   conocen 118 en la actualidad.

• Compuestos: Son sustancias puras que están constituidas por dos o más elementos combinados en proporciones fijas. Los compuestos se pueden descomponer mediante procedimientos químicos en los elementos que los constituyen. Ejemplo: Agua, de fórmula H2O, esta constituida por los elementos hidrógeno (H) y oxígeno (O) y se pueden descomponer en ellos mediante la acción de una corriente eléctrica (electrólisis).

• Las mezclas se encuentran formadas por dos o más sustancias puras unidas físicamente, pero no combinadas químicamente. En una mezcla no ocurre una reacción química y cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades químicas. Su composición es variable. Se clasifican en mezclas homogéneas  y mezclas heterogéneas.

• Mezclas Homogéneas: También llamadas disoluciones. Son mezclas en las que no se puede distinguir sus componentes a simple vista. Ejemplo: Disolución de sal en agua, el aire, una aleación de oro y cobre, etc.

• Mezclas Heterogéneas: Son mezclas en las que se pueden distinguir a los componentes a simple vista: Ejemplos, Agua con aceite, granito, arena en agua, etc.

1.2 Elementos y Compuestos

Elementos Químicos

Están formados siempre por átomos del mismo tipo , con igual número de protones y de electrones. Por esta razón habrá tantos tipos de elementos químicos como tipos de átomos existan.

Pueden estar formados por moleculas que solo  contengan átomos idénticos 

No pueden ser descompuestos en otras sustancias más simples.

Se representan con los simbolos químicos .

Cada uno de los elementos presenta propiedades físicas y químicas específicas. 

La mayoría son sólidos, 11 son gases y solo 2 son líquidos a temperatura ambiente. Se ordenan en la tabla periódica de los elementos químicos. 




Compuestos Químicos

Resultan de la unión de dos o más elementos químicos, combinados en cantidades exactas y fijas, llamadas moléculas.

Se pueden separar en sus componentes por diferentes procedimientos.

Se presentan por fórmulas que son dos o más símbolos de los elementos que componen, indicando la proporción en que están combinados. Por ejemplo, la fórmula del agua, H2O, nos dice que tiene 2 átomos de hidrógenos y uno de oxígeno.

Presentan propiedades muy diferentes a las de cada elemento que lo constituye.

El número de compuestos químicos conocidos sobrepasa con facilidad los 10 millones y cada día se elaboran miles de nuevos compuestos.

1.3 ¿Qué tipo de sustancia?

El estudio experimental de sus propiedades permite establecer la existencia de cuatro tipos de sustancias, de forma que cualquier sustancia conocida se puede asignar a uno de los cuatro grupos.

Características experimentales

Las sustancias metálicas tienen puntos de fusión variables, desde bajos hasta altos, pero son todas sólidas a temperatura ambiente, con la excepción del mercurio. Su dureza también es variable. Forman estructuras cristalinas regulares. Son sustancias que conducen bien la corriente eléctrica y no son solubles en ningún líquido.

Las sustancias covalentes tienen puntos de fusión muy altos, por lo que en todos los casos son sólidas a temperatura ambiente, formando estructuras cristalinas regulares. Son muy duras, insolubles en cualquier líquido y no conductoras de la corriente eléctrica.

Las sustancias iónicas tienen puntos de fusión medios o altos, siendo siempre sólidas a temperatura ambiente, formando también estructuras cristalinas regulares. Tienen una dureza media, y son solubles en mayor o menor medida en agua. En estado sólido no conducen la corriente eléctrica, pero sí lo hacen al fundirlas o al disolverlas en agua.

Las sustancias moleculares tienen puntos de fusión bajos, pudiendo ser sólidas, líquidas o gaseosas a temperatura ambiente. En estado sólido pueden forman estructuras cristalinas, o masas sólidas sin formas regulares. Son sustancias blandas, con solubilidad variable y que no conducen la corriente eléctrica.

Utilizando estos criterios experimentales es sencillo clasificar una sustancia concreta dentro de un grupo. Por ejemplo, si una sustancia es gaseosa a temperatura ambiente, es seguro que se trata de una sustancia molecular. Y si conduce bien la corriente eléctrica, casi puedes asegurar que se trata de un metal.

2 Estructura de los materiales

Aprendizaje 1: Identificar los componentes del modelo atómico de Bohr (protones, neutrones y electrones), así como la fusión de los electrones de valencia para comprender la estructura de los materiales.

Aprendizaje 2: Representa el enlace químico mediante los electrones de valencia a partir de la estructura de Lewis. 

Aprendizaje 3: Representa mediante la simbología química elementos, moleculas, átomos, iones (aniones y cationes)

2.1 Modelo atómico de Bohr

Según Bohr los electrones de un átomo solamente pueden estar en órbitas determinadas

Los postulados del modelo atómico de Bohr o de la teoría atómica de Bohr son esencialmente tres:

1. En un átomo, un electrón sólo puede tener ciertos estados de movimiento definidos y estacionarios. En cada uno de ellos tiene una energía fija. Estos estados reciben el nombre de niveles energéticos principales o niveles cuánticos principales.

2. En cualquiera de esos estados, el electrón se mueve describiendo órbitas circulares alrededor del núcleo, siendo únicamente posibles aquellas órbitas en las que se cumple que el momento angular del electrón es un múltiplo de h (constante de Planck), es decir, L = nh(2p) (p = pi). Cada valor de n (número entero) corresponde a un nivel energético, siendo el nivel de n= 1 el más próximo al núcleo y menos energético.

3. Un electrón puede pasar de una órbita a otra absorbiendo energía (si pasa de un nivel inferior a uno superior) o emitiendo energía en forma de fotón de energía igual a la diferencia entre los dos niveles energéticos. Al paso de un electrón de un nivel de energía a otro se le denomina transición electrónica.

2.2 El núcleo atómico.

El núcleo atómico es la pequeña parte central del átomo, con carga eléctrica positiva y en la que se concentra la mayor parte de la masa del átomo.

Las principales partículas subatómicas de los núcleos de los átomos son los protones y los neutrones o los nucleones (excepto el del hidrógeno ordinario o protio, que contiene únicamente un protón). Un mismo elemento químico está caracterizado por el el número de protones del núcleo que determina la carga positiva total. Éste número se denomina número atómico. El número másico es el total de protones y neutrones.

2.3 Estructura de Lewis

En el siguiente vídeo podrás entender los enlaces covalentes a partir de las teorías de Gilbert Newton Lewis.

3 ¿Cual es la importancia de rechazar, reducir, reusar y reciclar los metales?

Aprendizaje 1: Identifica algunas propiedades de los metales (maleabilidad, ductilidad, brillo,conductividad térmica y eléctrica. 

Aprendizaje 2:Identifica en su comunidad aquellos productos elaborados con diferentes metales (cobre, aluminio, plomo, hierro), con el fin de tomar decisiones para promover su rechazo, reducción, reuso y reciclado. 

 

3.1 Propiedades de los Metales

Expediente de conocimiento:

Después de la edad de piedra, las etapas posteriores de la historia de la humanidad, en virtud del uso y manejo de los materiales, se clasifican en: Edad de bronce, edad de cobre, el estaño, el mercurio, el plomo y el hierro (este último lo encontraron en meteoritos). Desde la antigüedad, el ser humano conoció y aprovecho las propiedades de los metales; construyo sus herramientas, descubrió que podían golpear los metales y darles grosor requerido, mezclarlos y obtener aleaciones con lo cual adquirirían mayor dureza y durabilidad tal fue el caso de la primera aleación conocida como bronce (cobre con estaño). Con el tiempo se fabricaron  trastos que al ponerlos al fuego, permitían preparar mejor los alimentos.

Posteriormente surgió la orfebrería. Actualmente las aplicaciones de los metales son tan variadas y tan importantes que existe una rama de la ciencia  llamada metalurgia que se dedica a estudiar los métodos de obtención  y tratamiento de estos elementos. Los avances logrados. Los avances logrados en esta área han generado nuevas aleaciones metálicas  cada vez más ligeras  y resistentes para construir aviones supersónicos, cohetes espaciales, veloces autos y complejos aparatos electrónicos que cada vez son más pequeños. Sin embargo, se debe tomar en cuenta que los metales no son recursos renovables y su explotación irracional podría ocasionar su extinción para garantizar su existencia, se tienen que administrar mejor los recursos renovables.

3.2 Las 4- R

Cada día es más importante tener presente las "cuatro erres" de la conservación  y la administración de recursos son:

• Rechazo
• Reducción
• Reúso
• Reciclado

Podcats 2

En el siguiente podcats hablaremos de las propiedades de los metales, esperando sea de tu agrado.

4 Segunda Revolución de la Química

Aprendizaje 1: Identifica el análisis y la sistematización de resultados como características del trabajo científico realizado por Cannizzaro, al establecer la distinción entre masa molecular y masa atómica.
Aprendizaje 2: Identifica la organización y sistematización de elementos con base en su masa atómica, en la tabla periódica de Mendeleiev, que lo llevo a la predicción de algunos elementos aun desconocidos.

4.1 El orden en la diversidad de las sustancias aportaciones de trabajo de Cannizzaro y Mendeleiev.

La clasificación de Mendeleiev es la mas conocida y elaborada de todas las primeras clasificaciones periódicas. Clasificó lo 63 elementos conocidos  hasta entonces utilizando el criterio de masa atómica usado hasta entonces, ya que hasta bastantes años después no se definió el concepto de número
atómico puesto que no se habían descubierto los protones

4.2 Predicción de Propiedades

En años recientes, los líquidos iónicos (LIs) han generado especial atención por sus potenciales usos como solventes medioambientalmente benignos y como posibles reemplazantes de los tradicionales solventes orgánicos volátiles. Son definidos como fluidos formados solamente por iones con temperaturas de fusión inferiores a 100ºC. A temperatura ambiente, también se conocen como líquidos iónicos y permanecen líquidos en un amplio intervalo de temperatura. Ningún solvente molecular, excepto algunos polímeros, puede igualar el intervalo líquido de estos compuestos, que es del orden de 300ºC. Estos líquidos han sido conocidos desde comienzos del siglo pasado, siendo el nitrato de etilamonio, EtNH₃-NO₃, el primer líquido iónico descubierto, en el año 1914 (Rogers y Seddon, 2002). El interés de parte de los científicos y la industria por los líquidos iónicos ha ido creciendo rápidamente en todo el mundo, demostrado por el acelerado número de publicaciones y patentes sobre los líquidos iónicos. En el año 1990, los trabajos no superaban las 100 publicaciones llegando a más de 1000 artículos publicados en el año 2004, y a casi 2500, el año 2008 (ISI, 2009), además de más de 200 libros publicados en los últimos diez años (GB, 2009). El interés por usar líquidos iónicos como disolventes en diferentes procesos químicos se debe a que estos compuestos son térmicamente estables, tienen una elevada polaridad, permanecen inalterados cuando se mezclan con diferentes compuestos orgánicos y catalizadores, tienen una presión de vapor muy pequeña, son líquidos en un amplio intervalo de temperatura y son capaces de ser miscibles e inmiscibles con sustancias orgánicas o inorgánicas. Este conjunto de propiedades permite diseñar sistemas de reacción muy atractivos que pueden resolver los principales inconvenientes de algunos métodos de síntesis empleados actualmente o abordar nuevos procedimientos para fabricar productos (Wasserscheid  y Welton, 2002; Welton, 1999).

4.2.1 ¿Como organizó los elementos Mendeleiev?

Realiza una breve síntesis de la siguiente presentación y mándala por correo, recuerda poner tu nombre y número de lista.

Actividad 2

Practicando habilidades de memoria, ¿Que tantos elementos conoces? Tabla Periodica

5 Tabla Periódica: Organización y Regularidades de los elementos químicos.

Aprendizaje 1: Identifica la información de la tabla periódica, analiza sus regularidades y su importancia en la organización de los elementos químicos,

Aprendizaje 2: Identifica que los átomos de los diferentes elementos caracterizan por el número de protones que los forman.

Aprendizaje 3: Relaciona la abundancia de los elementos (C, H,O,N, P, S) con su importancia para los seres vivos,

5.1 Regularidades en la Tabla Periódica de los elementos químicos representativos.

La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico agrupando elementos. 

Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeleyev quien ordenó los elementos basándose en sus propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos. 

La estructura actual fue diseñada por Alfred Werner a partir de la versión de Mendeléyev.