BLOQUE II "LA DIVERSIDAD DE PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y SU CLASIFICACIÓN"

MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS

LA CLASIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS.

Clasificación de sustancias químicas según la ONU

Clase 1. EXPLOSIVOS

Son sustancias sólidas o líquidas, o mezclas de ellas, que por sí mismas son capaces de reaccionar químicamente produciendo gases a tales temperaturas, presiones y velocidades que pueden ocasionar daños graves en los alrededores. Se consideran 6 subclases de acuerdo con la forma como una sustancia puede explotar. 

Subclase 1.1: corresponde a sustancias o artículos que ofrecen peligro de explosión en masa. Es decir, que afecta toda la carga en forma instantánea.

Subclase 1.2: Sustancias o artículos que ofrecen peligro de proyección mas no explosión en masa.

Subclase 1.3: sustancias o artículos que ofrecen peligro de fuego y en menor grado proyección de partículas, o ambos, mas no peligro de explosión en masa.

Subclase 1.4: Sustancias o artículos que no representan peligro significativo. Pueden entrar en ignición eventualmente.

Subclase 1.5: Sustancias o artículos muy insensibles que ofrecen en condiciones especiales, peligro de explosión en masa.

Subclase 1.6: Sustancias o artículos extremadamente insensibles que no tienen peligro de explosión en masa.

Ejemplos de sustancias o artículos explosivos son: La Dinamita, el TNT, Pólvora negra, Nitroglicerina, Nitrato de pentaeritritol.

Clase 2. GASES

Clase 2. GASES. Son sustancias que se encuentran totalmente en estado gaseoso a 20ºC y una presión estándar de 101.3 Kpa. Existen gases: 

COMPRIMIDOS, que se encuentran totalmente en estado gaseoso al ser empacados o envasados para el transporte, a 20ºC. Ej. Aire comprimido

LICUADOS, que se encuentran parcialmente en estado líquido al ser empacados o envasados para el transporte a 20ºC. Ej. GLP

Gas Inflamable CRIOGÉNICOS, que se encuentran parcialmente en estado líquido al ser empacados o envasados para el transporte a muy bajas temperaturas. Ej. Nitrógeno criogénico

EN SOLUCIÓN, que se encuentran totalmente disueltos en un líquido al ser empacados o envasados para el transporte. Ej. Acetileno (en acetona)

Con respecto al tipo de riesgo que ofrecen, los gases se clasifican en dos subdivisiones:

Gas no inflamable Subclase 2.1: Gases Inflamables, pueden incendiarse fácilmente en el aire cuando se mezclan en proporciones inferiores o iguales al 13% en volumen. Ej. Gas Propano, Aerosoles.

Subclase 2.2: Gases No-inflamables, no tóxicos; Pueden ser asfixiantes simples u oxidantes. Ej. Nitrógeno.

Subclase 2.3: Gases Tóxicos; ocasionan peligros para la salud, son tóxicos o corrosivos. Ej. Cloro.

Clase 3. LÍQUIDOS INFLAMABLES  

Clase 3. Líquidos Inflamables. Son líquidos o mezclas de ellos, que pueden contener sólidos en suspensión o solución, y que liberan vapores inflamables por debajo de 35ºC (punto de inflamación). Por lo general son sustancias que se transportan a temperaturas superiores a su punto de inflamación, o que siendo explosivas se estabilizan diluyéndolas o suspendiéndolas en agua o en otro líquido. Ej. Gasolina, benceno y nitroglicerina en alcohol. 

Clase 4. SÓLIDOS CON PELIGRO DE INCENDIO  

Clase 4. Sólidos con peligro de incendio. Constituyen cuatro subdivisiones: 

Subclase 4.1: Sólidos Inflamables. Son aquellos que bajo condiciones de transporte son combustibles o pueden contribuir al fuego por fricción. Ej. Fósforo.

Subclase 4.2: Sólidos espontáneamente combustibles. Son aquellos que se calientan espontáneamente al contacto con el aire bajo condiciones normales. Ej. Hidrosulfito de sodio.

Subclase 4.3: Sólidos que emiten gases inflamables al contacto con el agua. Son aquellos que reaccionan violentamente con el agua o que emiten gases que se pueden inflamar en cantidades peligrosas cuando entran en contacto con ella. Ej. Metales alcalinos como sodio, potasio.

Clase 5- OXIDANTES Y PERÓXIDOS ORGÁNICOS.

Subclase 5.1: Sustancias oxidantes. generalmente 

contienen oxígeno y causan la combustión o contribuyen a ella. Ej. Agua oxigenada (peróxido de hidrógeno); Nitrato de potasio.

Subclase 5.2: Peróxidos orgánicos.Sustancias de naturaleza orgánica que contienen estructuras bivalentes -O-O-, que generalmente son inestables y pueden favorecer una descomposición explosiva, quemarse rápidamente, ser sensibles al impacto o la fricción o ser altamente reactivas con otras sustancias. Ej. Peróxido de benzoílo, Metiletilcetona peróxido.

Clase 6. SUSTANCIAS TÓXICAS E INFECCIOSAS  

El término tóxico puede relacionarse con "venenoso" y la clasificación para estas sustancias está dada de acuerdo con la DL50 oral, inhalatoria y dérmica. Existen dos subdivisiones: 

Subclase 6.1: Sustancias Tóxicas. Son líquidos o sólidos que pueden ocasionar daños graves a la salud o la muerte al ser ingeridos, in halados o entrar en contacto con la piel. Ej. Cianuros, Sales de metales pesados.

Subclase 6.2: Materiales infecciosos. Son aquellos

microorganismos que se reconocen como patógenos (bacterias, hongos, parásitos, virus e incluso híbridos o mutantes) que pueden ocasionar una enfermedad por infección a los animales o a las personas. Ej. Ántrax, VIH, E. Coli.

Clase 7. MATERIALES RADIOACTIVOS.  

Son materiales que contienen radionúclidos y su peligrosidad depende de la cantidad de radiación que genere así como la clase de descomposición atómica que sufra. La contaminación por radioactividad empieza a ser considerada a partir de 0.4 Bq/cm2 para emisores beta y gama, o 0.04 Bq/cm2 para emisores alfa. Ej. Uranio, Torio 232, Yodo 125, Carbono 14.

Clase 8. SUSTANCIAS CORROSIVAS 

Corresponde a cualquier sustancia que por reacción química, puede causar daño severo o destrucción a toda superficie con la que entre en contacto incluyendo la piel, los tejidos, metales, textiles, etc. Causa entonces quemaduras graves y se aplica tanto a líqudos o sólidos que tocan las superficies como a gases y vapores que en cantidad suficiente provocan fuertes irritaciones de las mucosas. Ej. Ácidos y cáusticos.

Clase 9. SUSTANCIAS Y ARTÍCULOS PELIGROSOS MISCELÁNEOS   

Son materiales que no se encuentran incluidos en las clases anteriormente mencionadas y por tanto pueden ser transportados en condiciones que deben ser estudiadas de manera particular. Ej. Asbesto, fibra de vidrio, sílice. Dentro de este grupo se han incluido las sustancias que ocasionan de manera especial, contaminación ambiental por bioacumulación o por toxicidad a la vida acuática (polutantes marinos) o terrestre (contaminante ambiental). Ej. 1,2-Dibromoetano.

MEZCLA

Se conoce como la combinación de dos o más sustancias, sin que se produzca como consecuencia de esta una reacción química y las sustancias participantes de la mencionada mezcla conservarán sus propiedades e identidad.

En tanto, lo que si puede diferir son las propiedades químicas de los distintos componentes y por lo general, según los casos y las necesidades, las mismas pueden ser separadas, es decir, aislados sus componentes, a través de diversos procedimientos mecánicos.

Un ejemplo común de mezcla es la de la arena con las limaduras de hierro, la cual, a simple vista, es fácil de comprobar que ambas siguen manteniendo sus propiedades.

EXISTEN DOS TIPOS DE MEZCLAS, LAS MEZCLAS HOMOGÉNEAS Y LAS MEZCLAS HETEROGÉNEAS.

MEZCLA HOMOGÉNEAS

Son aquellas que se producen cuando se unen dos o más sustancias puras en proporción variable, las cuales, mantendrán tal cual sus propiedades originales y podrán ser separadas a través de procedimientos físicos o mecánicos. 

En las homogéneas uno no puede ver a simple vista sus componentes, ni siquiera echando mano de un microscopio electrónico se podrán distinguir las partes, ya que en cualesquiera de sus partes la mezcla presentará la misma composición. Se las conocerá como disoluciones, una vez producida la mezcla, encontrándose el soluto en una proporción menor que el disolvente.

Entre las homogéneas se reconocen cinco mezclas básicas: sólido-sólido, líquido-sólido, líquido-líquido, gas-líquido y gas-gas.

MEZCLA HETEROGÉNEAS

Son aquellas que ostentan una composición no uniforme, es decir, están conformadas por dos o más fases físicamente diferentes y dispuestas de manera absolutamente desigual. En lo que sí coinciden con las anteriores es que cada una de las partes de una composición heterogénea podrá ser separada unas de otras a través de procedimientos mecánicos. La madera, el granito, el aceite y el agua, entre otras, son ejemplos de mezclas heterogéneas.

COMPUESTO:

Es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica, en una razón fija. Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en la razón de 2 a 1 (en número de átomos).

ELEMENTO:

Es una sustancia formada por átomos con el mismo número de protones en el núcleo. Este número se conoce como el número atómico del elemento. Por ejemplo, todos los átomos con 6 protones en sus núcleos son átomos del elemento químico carbono, mientras que todos los átomos con 92 protones en sus núcleos son átomos del elemento uranio. 

ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

La materia forma todo lo que nos rodea, y ya vimos que en la Tierra podemos encontrarla en tres estados Físicos: Sólido, Líquido, Gaseoso y Plasma. En general, las sustancias que encontramos en la naturaleza y que usan las personas, se encuentran en forma de mezclas, como ocurre, por ejemplo, en los minerales y en el agua de mar. A través de algunos métodos y técnicas, los seres humanos hemos aprendido a separar las distintas partes de las mezclas y obtener sustancias puras: compuestos como el agua o elementos como el oxígeno.

Estado Sólido: 

Podemos ver que los átomos se hallan dispuestos en un volumen pequeño, se sitúan adyacentes, uno al lado del otro, aunque no en contacto, formando generalmente una estructura.

Estado Líquido: 

Los átomos se encuentran esparcidos en un volumen mayor, sin seguir ninguna estructura. La separación entre cada átomo es mayor que en el sólido.

Estado Gaseoso: 

Los átomos ocupan un volumen mucho mayor. Es el estado en que los átomos están más separados.

Estado de Plasma: 

Sus componentes no son átomos, sino partículas individuales y núcleos de átomos. Parece un gas, pero formado por iones (cationes -núcleos y protones con carga positiva-, neutrones sin carga y electrones -con carga negativa-). Cada componente del estado de plasma está cargada eléctricamente y el conjunto ocupa un gran volumen.

 

CARACTERÍSTICAS DE LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA:

Sólido:

1.    Forma y volumen definidos

2.    Cohesión (atracción)

3.    Vibración

4.    Tienen forma definida o rígida

5.    No pueden comprimirse

6.    Resistentes a fragmentarse

7.    No fluyen

8.    Algunos de ellos se subliman (yodo)

9.    Volumen tenso

Líquido: 

1.    Cohesión menor (regular) 

2.    Movimiento energía cinética. 

3.    No poseen forma definida. 

4.    Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene. 

5.    En el frío se comprime, excepto el agua. 

6.    Posee fluidez a través de pequeños orificios. 

7.    Puede presentar difusión. 

Gaseoso:

1.    Cohesión casi nula. 

2.    Sin forma definida. 

3.    Su volumen solo existe en recipientes que lo contengan. 

4.    Pueden comprimirse fácilmente. 

5.    Ejercen presión sobre las paredes del recipiente contenedor. 

6.    Ejercen movimiento ultra dinámico. 

Plasma:

1.    Gas totalmente ionizado,o sea que los átomos del gas han perdido al menos un electrón

2.    Requiere una temperatura de unos 100 000 ºK, para que se forme el plasma.

3.    Es un buen conductor de la corriente eléctrica y del calor por tener electrones libres.

4.    La densidad puede ser como la de un líquido, a presiones y temperaturas elevadas.

5.    La viscosidad se asemeja a la de un líquido a altas temperaturas y presiones.

RESPONDE LAS PREGUNTAS:

1.  ¿Que es el Mezcla?
2.  ¿Que es el Compuestos?
3.  ¿Que es el Elementos?
4.  ¿Que es la Mezcla Homogénea?
5.  ¿Que es la Mezcla Heterogénea?
6.  ¿Que es el Soluto?
7.  ¿Que es el Solvente?
8.  ¿Que son las Sustancias puras?
9.  ¿Que es el Disolvente?
10.  ¿Que es la Disolución?
11.  ¿Que es el Sólido?
12.  ¿Que es el Líquido?
13.  ¿Que es el Gas?
14.  ¿Que es el Plasma?

COMO ES LA ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES.

La estructura es la manera en que se agrupan los átomos en una molécula, esto trae como consecuencia propiedades físicas, químicas y fisicoquímicas distintas entre moléculas compuestas por los mismos átomos y en las mismas cantidades pero con agrupación distinta es decir isómeros.

PORTADORES DEL ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES

Demócrito: planteo que la materia no se puede dividir indifinidamente, por eso denomino el átomo a las partículas de la sustancia que en griego significa indivisible.

Leucipo: según el cual la realidad está formada tanto por partículas infinitas, indivisibles, de formas variadas y siempre en movimiento, los átomos (lo que no puede ser dividido), como por el vacío. 

LEUCIPO Y DEMÓCRITO:

Para el año 400 a. de C. Demócrito y Leucipo propusieron la primera teoría atómica llamada la "Discontinuidad de la Materia". Esta consistió en que la materia se podía dividir indeterminadamente en partículas cada vez más pequeñas hasta obtener unas diminutas e indivisibles, a las que Demócrito llamó átomos, las cuales constituyen a la materia. Así había átomos de oro, de agua, aire, rocas, etc.

A su vez a Leucipo y Demócrito de Abdera se les atribuye la fundación del atomismo mecanicista, según el cual la realidad está formada tanto por partículas infinitas, indivisibles, de formas variadas y siempre en movimiento, los átomos (ἄτομοι, s. lo que no puede ser dividido), como por el vacío.

La teoría atomística de Demócrito y Leucipo dice así:

• Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incomprensibles e invisibles.
• Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.
• Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

Esta teoría, al igual que todas las teorías filosóficas griegas, no apoya sus postulados mediante experimentos, sino que se explica mediante razonamientos lógicos.

La teoría propuesta por Leucipo y Demócrito no tuvo gran aceptación entre los filósofos griegos y romanos, así que el átomo fue olvidado ya que la teoría de que el universo estaba compuesto por cuatro elementos (tierra, agua, fuego y aire), resulto mucho más popular, aceptada y propagada por “eruditos”, como Aristóteles.

• Leucipo fue fundador de la filosofia atomistica y mas tarde Democrito amplio esta misma.
• Postularon la idea de la materia formadas por pequeñas particulas.
• explicaba que la formacion del universo era gracias a la combinacion de atomos elementos o particulas infinitamente pequeñas. para ellos el alma humano era un conjunto de atomos de fuego y los sentimientos y la sencibilidad como un hecho puramente pasivo, el alma era cera y la sensacion el sello. mientras larazon era el desernimiento y el juicio sobre la verdad de las impresiones.
• siglos despues, Aristoteles planteo la teoria de los 4 elementos (Agua, Tierra, Aire y Fuego)

John Dalton.

El responsable del primer modelo de átomo con base científica. En el fondo, con Dalton la humanidad comenzó el camino que la condujo a utilizar la energía atómica.

El modelo atómico de Dalton fue expuesto en un libro llamado “Nuevo sistema de filosofía química”, y en síntesis decía lo siguiente:

• La materia está formada por partículas pequeñísimas llamadas “átomos”.
• Estos átomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reacción química, y nunca cambian.
• Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa y dimensiones; por ejemplo, todos los átomos de hidrógeno son iguales.
• Por otro lado, los átomos de elementos diferentes, son diferentes; por ejemplo, los átomos de oxígeno son diferentes a los átomos de hidrógeno.
• Los átomos pueden combinarse para formar compuestos químicos. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse y formar moléculas de agua.
• 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. Por ejemplo, un átomo de carbono con uno de oxígeno forman monóxido de carbono (CO), mientras que dos átomos de oxígeno con uno de carbono, forman dióxido de carbono (CO2)

Algunas de estos planeamientos perdieron vigencia con el tiempo. Hoy sabemos que los átomos sí se pueden dividir y que no todos los átomos de un mismo elemento son iguales; pero es innegable que fueron muy importantes para la ciencia.

Esa no fue, sin embargo, la única contribución de John Dalton. Hizo muchos otros aportes en el campo de la meteorología y la física, e incluso en la medicina: cuando tenía 26 años se dio cuenta de que tanto él como su hermano confundían los colores. Realizó un detallado estudio de la enfermedad visual que padecía, el primero de su tipo, y por tanto desde ese momento se llamó “daltonismo”. En 1832 fue invitado a visitar al rey Guillermo IV y, cuál no fue la sorpresa de los presentes cuando el eminente científico llegó vistiendo un llamativo traje de color rojo. Claro, él lo veía gris oscuro, porque era, además de Dalton, daltónico.

Joseph Thomson. (1856-1940) partiendo de las informaciones que se tenían hasta ese momento presentó algunas hipótesis en1898 y 1904, intentando justificar dos hechos:(a)La materia es eléctricamente neutra, lo que hace pensar que, además de electrones, debe de haber partículas con cargas positivas.(b)Los electrones pueden extraerse de los átomos, pero no así las cargas positivas. Propuso entonces un modelo para el átomo en el que la mayoría de la masa aparecía asociada con la carga positiva (dada la poca masa del electrón en comparación con la de los átomos) y suponiendo que había un cierto número de electrones distribuidos uniformemente dentro de esa masa de carga positiva (como una especie de pastel o calabaza en la que los electrones estuviesen incrustados como si fueran trocitos de fruta o pepitas).

Según el modelo de Thomson el átomoconsistía en una esfera uniforme demateria cargada positivamente en la quese hallaban incrustados los electrones deun modo parecido a como lo están lassemillas en una sandía. Este sencillomodelo explicaba el hecho de que lamateria fuese eléctricamente neutra.

Ernest Rutherford.

(Nelson, Nueva Zelanda, 1871-Londres, 1937) Físico y químico británico. Tras licenciarse, en 1893, en Christchurch (Nueva Zelanda), Ernest Rutherford se trasladó a la Universidad de Cambridge (1895) para trabajar como ayudante de JJ. Thomson. En 1898 fue nombrado catedrático de la Universidad McGill de Montreal, en Canadá. A su regreso al Reino Unido (1907) se incorporó a la docencia en la Universidad de Manchester, y en 1919 sucedió al propio Thomson como director del Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge.

Por sus trabajos en el campo de la física atómica, Ernest Rutherford está considerado como uno de los padres de esta disciplina. Investigó también sobre la detección de las radiaciones electromagnéticas y sobre la ionización del aire producida por los rayos X. Estudió las emisiones radioactivas descubiertas por H. Becquerel, y logró clasificarlas en rayos alfa, beta y gamma.

El modelo atómico de Rutherford es un  modelo atómico o teoría sobre la estructura interna del átomo propuesto por el químico y físico británico-neozelandés Ernest Rutherford para explicar los resultados de su "experimento de la lámina de oro", realizado en 1911.

El modelo de Rutherford fue el primer modelo atómico que incorporó el hecho de que el átomo estaba formado por dos partes: La corteza, que está constituida por todos los electrones que hay en el átomo, girando a gran distancia alrededor del núcleo, y el núcleo:(es muy pequeño; en él se encuentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo). Este modelo suponía que el átomo, estaba formado por tres partículas: protones y neutrones, estos se encuentran en el núcleo; y electrones (está en la corteza). Aunque hoy se sabe que los protones y los neutrones son partículas compuestas y que las interacciones entre ellos requieren partículas transmisoras de las fuerzas nucleares.

Por un lado se planteó el problema de cómo un conjunto de cargas positivas podían mantenerse unidas en un volumen tan pequeño, hecho que llevó posteriormente a la postulación y descubrimiento de la fuerza nuclear fuerte, que es una de las cuatro interacciones fundamentales.

Por otro lado existía otra dificultad proveniente de la electrodinámica clásica que predice que una partícula cargada y acelerada, como sería el caso de los electrones orbitando alrededor del núcleo, produciría radiación electromagnética, perdiendo energía cayendo sobre el núcleo. Las leyes de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas al átomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden de 10 − 10s, toda la energía del átomo se habría radiado, con la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo. Se trata, por tanto de un modelo físicamente inestable, desde el punto de vista de la  física clásica.

Según Rutherford, las órbitas de los electrones no están muy bien definidas y forman una estructura compleja alrededor del núcleo, dándole un tamaño y forma algo indefinidas. No obstante, los resultados de su espxperimento, permitieron calcular que el radio del átomo era diez mil veces mayor que el núcleo mismo, lo que hace que haya un gran espacio vacío en el interior de los átomos.

Importancia del modelo y limitaciones

La importancia del modelo de Rutherford residió en proponer por primera vez la existencia de un núcleo en el átomo. Término que, paradójicamente, no aparece en sus escritos. Lo que Rutherford consideró esencial, para explicar los resultados experimentales, fue "una concentración de carga" en el centro del átomo, ya que sin ella, no podía explicarse que algunas partículas fueran rebotadas en dirección casi opuesta a la incidente. Este fue un paso crucial en la comprensión de la materia, ya implicaba la existencia de un núcleo atómico donde se concentraba toda la carga positiva y más del 99,9% de la nasa. Las estimaciones del núcleo revelaban que el átomo en su mayor parte estaba vacío.

Rutherford propuso que los electrones orbitarían en ese espacio vacío alrededor de un minúsculo núcleo atómico, situado en el centro del átomo. Además se abrían varios problemas nuevos que llevarían al descubrimiento de nuevos hechos y teorías al tratar de explicarlos:

Niels Bohr.

(Niels Henrick David Bohr; Copenhague, 1885 - 1962) Físico danés. Considerado como una de las figuras más deslumbrantes de la Física contemporánea y, por sus aportaciones teóricas y sus trabajos prácticos, como uno de los padres de la bomba atómica, fue galardonado en 1922 con el Premio Nobel de Física, "por su investigación acerca de la estructura de los átomos y la radiación que emana de ellos".

Cursó estudios superiores de Física en la Universidad de Copenhague, donde obtuvo el grado de doctor en 1911. Tras haberse revelado como una firme promesa en el campo de la Física Nuclear, pasó a Inglaterra para ampliar sus conocimientos en el prestigioso Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge, bajo la tutela de sir Joseph John Thomson (1856-1940), químico británico distinguido con el Premio Nobel en 1906 por sus estudios acerca del paso de la electricidad a través del interior de los gases, que le habían permitido descubrir la partícula bautizada luego por Stoney (1826-1911) como electrón.

En 1913, Bohr desarrolló un modelo atómico abandonando las consideraciones de la física clásica y tomando en cuenta la Teoría cuántica de Max Planck.

Niels Bohr no desechó totalmente el modelo planetario de Rutherford, sino que incluyo en el restricciones adicionales. Para empezar, consideró no aplicable el concepto de la física clásica de que una carga acelerada emite radiación continuamente.

Según la teoría cuántica de Planck, la absorción y emisión de energía tiene lugar en forma de fotones o cuantos. Bohr usó esta misma idea para aplicarla al átomo; es decir, el proceso de emisión o absorción de radiación por un atomo solo puede realizarse en forma discontinua, mediante los fotones o cuantos que se generen por saltos electrónicos de un estado cuantizado de energía a otro.

El modelo de Bohr está basado en los siguientes postulados, que son válidos para átomos con un solo electrón como el hidrógeno y permitió explicar sus espectros de emisión y absorción.

1. Primer Postulado: Estabilidad del Electrón

Un electrón en un átomo se mueve en una órbita circular alrededor del núcleo bajo la influencia de la atracción coulómbica entre el electrón y el núcleo, obedeciendo las leyes de la mecánica clásica.

Las únicas fuerzas que actúan sobre el electrón son las fuerzas de atracción eléctrica (Fa) y la fuerza centrípeta (Fc), que es exactamente igual a la fuerza centrífuga.

2. Segundo Postulado: Orbitas o niveles permitidos

En lugar de la infinidad de órbitas posibles en la mecánica clásica, para un electrón solo es posible moverse en una órbita para la cual el momento angular L es un múltiplo entero de la constante de Planck h.

3. Tercer Postulado: Niveles Estacionarios de Energía

Un electrón que se mueva en una de esas órbitas permitidas no irradia energía electromagnética, aunque está siendo acelerado constantemente por las fuerzas atractivas al núcleo. Por ello, su energía total E permanece constante.

4. Cuarto Postulado: Emisión y Absorción de Energía

Si un electrón que inicialmente se mueve en una órbita de energía Ei cambia discontinuamente su movimiento de forma que pasa a otra órbita de energía Ef se emite o absorbe energía electromagnética para compensar el cambio de la energía total. La frecuencia ν de la radiación es igual a la cantidad (Ei – Ef) dividida por la constante de Planck h.

Erwin Schrödinger.

(Viena, 1887-id., 1961) Físico austriaco. Compartió el Premio Nobel de Física del año 1933 con Paul Dirac por su contribución al desarrollo de la mecánica cuántica. Ingresó en 1906 en la Universidad de Viena, en cuyo claustro permaneció, con breves interrupciones, hasta 1920. Sirvió a su patria durante la Primera Guerra Mundial, y luego, en 1921, se trasladó a Zurich, donde residió los seis años siguientes.

En 1926 publicó una serie de artículos que sentaron las bases de la moderna mecánica cuántica ondulatoria, y en los cuales transcribió en derivadas parciales su célebre ecuación diferencial, que relaciona la energía asociada a una partícula microscópica con la función de onda descrita por dicha partícula. Dedujo este resultado tras adoptar la hipótesis de De Broglie, enunciada en 1924, según la cual la materia y las partículas microscópicas, éstas en especial, son de naturaleza dual y se comportan a la vez como onda y como cuerpo.

En el modelo de Schrödinger se abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia a nivel macroscópico hacia las diminutas dimensiones del átomo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital. La gráfica siguiente muestra los orbitales para los primeros niveles de energía disponibles en el átomo de hidrógeno y oxígeno.

Gilbert Newton Lewis

Teoría de Ácidos y Bases de Gilbert Newton Lewis (1875- 1946) fue un químico estadounidense que inventó la teoría del enlace covalente. Nació en Weymouth, Massachusetts, y estudió en las universidades de Nebraska, Harvard, Leipzig y Gotinga. Enseñó química en Harvard desde 1899 hasta 1900 y desde 1901 hasta 1906, y en el Instituto de Tecnología de Massachusetts desde 1907 a 1912. A partir de ese año y hasta su muerte fue profesor de química física en la Universidad de California en Berkeley, y también fue decano de la Escuela de Química.

La historia del desarrollo de la teoría de los ácidos y bases no estaría completa sin al menos un breve vistazo al modelo de Lewis de los ácidos y bases. En el año de 1923 Lewis propuso el concepto más general de ácidos y bases y también introdujo el uso de las fórmulas del electrón – punto. De hecho, el empleo de pares electrónicos en la escritura de fórmulas químicas es también la base del modelo ácido - base de Lewis. Según Lewis, las definiciones para ácidos y bases son:

Un ácido de Lewis es una sustancia capaz de aceptar (y compartir) un par electrónico.

Un ácido de Lewis es una sustancia capaz de donar (y compartir) un par electrónico.

Todas las sustancias químicas que son ácidos según las teorías de Arrhenius y de Bronsted Lowry también lo son de acuerdo con la teoría de Lewis. Todas las sustancias que son bases según las teorías de Arrhenius y de Bronsted – Lowry lo son también de acuerdo con la teoría de Lewis. Según esta teoría, un ión hidrógeno, H+, no deja de ser un ácido, y un ión hidróxido, OH-, es todavía una base, pero las definiciones de Lewis expanden el modelo ácido – base más allá de los modelos de Bronsted y Arrhenius.

Las definiciones de Lewis de los ácidos y bases tienen una importancia especial en la química orgánica, pero las definiciones de Arrhenius o de Bronsted – Lowry son por lo general adecuadas para explicar las reacciones en solución acuosa.

Ejemplo de la teoría de Lewis:

- El amoníaco se comporta como una base, pues es capaz de ceder un par de electrones al trifluoruro de boro para formar un par ácido-base:
H3N + BF3 <-> H3N-BF3

Teoría ácido-base de Lewis

Gilbert Newton Lewis químico estadounidense que en 1938 formuló la teoría del enlace covalente donde propuso que no todas las reacciones ácido-base implican transferencia de protones, pero sin embargo forman siempre un enlace covalente dativo.

Propuso la escritura de fórmulas utilizando puntos para resaltar los electrones.

Ácido: Sustancia que puede aceptar un par de electrones de otros grupos de átomos, para formar un enlace covalente dativo.  (H+)

Base: Sustancia que tiene pares de electrones libres, capaces de ser donados para formar enlaces covalentes dativos. (OH-)

El ácido debe tener su octeto de electrones incompleto y la base debe tener algún par de electrones solitarios.  La reacción de un ácido con una base de Lewis da como resultado un compuesto de adición.

Todas las sustancias químicas que son ácidos o bases según las teorías de Arrhenius y de Brönsted Lowry también lo son de acuerdo con la teoría de Lewis; pero muchos ácidos de Lewis, no lo son de Brönsted, ejemplo:

(BF3 + :NH3 → F3B  NH3). 

Bases de LEWIS

Las definiciones de Arrhenius o de Brönsted - Lowry son por lo general adecuadas para explicar las reacciones en solución acuosa.

También existen sustancias de Lewis, que pueden actuar como ácidos y bases a la vez, es decir, son anfóteras (ej: óxido de aluminio).

Según la teoría de Lewis, un ión hidrógeno (H+), invariablemente será un ácido, y un ión hidróxido, (OH-), siempre será una base; pero las definiciones de Lewis amplían el modelo ácido - base por lo que tienen gran importancia en la química orgánica ya que el concepto de Lewis además identifica como ácidos ciertas sustancias que no contienen hidrógeno y que tienen la misma función que los ácidos comunes que contienen hidrógeno. 

Ej: SO3  + (O)-2  -->   (SO4)-2 donde el SO3 actúa como ácido y el (SO4)-2 como base.

O  en la reacción   AlCl3  +  Cl-  -->  AlCl4- donde el tricloruro de aluminio actúa como ácido y el ion tetracloruro de aluminio como base.

Muchos de los ácidos de Lewis, son importantes catalizadores en diversas reacciones orgánicas.

Lewis determinó una base como una sustancia que posee un par de electrones sin compartir, con el cual puede formar un enlace covalente con un átomo, una molécula o un ión.  Un ácido es una sustancia que puede formar un enlace covalente aceptando un par de electrones de la base.

Para los ácidos y las bases de Lewis, existen reglas cualitativas que nos permiten poder predecir la fuerza de una sustancia, y estimar incluso, que tipo de base preferirá un ácido concreto o viceversa. Estas reglas se pueden dividir en:

Bases fuertes, son aquellas sustancias que tienen un átomo que cede, cuya densidad electrónica se deforma difícilmente (polariza), debido a esto, por lo general, el átomo dador es de pequeño tamaño y bastante electronegativo. Ej: F-, OH-, O-2

Bases débiles, en cambio, son aquellas sustancias que poseen un átomo dador cuya densidad electrónica se deforma fácilmente. Dichos átomos suele ser menos electronegativos, y de mayor tamaño que en las bases fuertes. Por ejemplo: Br-, I-, CN-, CO-

Las sustancias que son bases en el sistema de Brönsted también son bases de acuerdo con el sistema de Lewis.  No obstante, la definición de Lewis de un ácido amplía el número de sustancias que se clasifican como ácidos.

Un ácido de Lewis posee un orbital desocupado capaz de aceptar pares de electrones de la base.

Las especies químicas que funcionan como ácidos de Lewis, incluyen:

Moléculas o átomos que posean octetos incompletos, varios cationes sencillos,  algunos átomos metálicos y los compuestos que tienen átomos centrales capaces de extender sus niveles de valencia.

En general, los ácidos que forman mejor los enlaces con las bases fuertes, reciben el nombre de ácidos fuertes, y los ácidos que forman mejores enlaces con las bases débiles, reciben el nombre de ácidos débiles.

Ácidos fuertes de Lewis:  H+  Li+  Na+  K+  Be+2  Mg+2  Ca+2  Sr+2  Sn+2  Al+3  Si+4

Ácidos débiles de Lewis:  Cu+  Ag+  Au+  Ti+  Hg+  Cs+  Pd+2  Cd+2  Pt+2  Hg+2

Diferencias de las teorías ácido base:

Teoría	Arrhenius	Brönsted-Lowry	Lewis
Definición de ácido	Cede H+ en agua	Cede H+	Captador de e-
Definición de base	Cede OH- en agua	Acepta  H+	Donador de e-
Neutralización	Formación de agua	Transferencia de H+	Formación de enlace covalente coordinado
Ecuación	H+ + OH- →  H2O	HA + B- →  A- + BH	A+  +  B- → A-B
Limitación	Solo soluciones acuosas	Solo transferencia de H+	Teoría general

 

Svante August Arrhenius

Teoría de Ácidos y Bases.

Svante August Arrhenius (1859-1927) fue un químico suizo que estudiaba en la escuela para graduados. Nació cerca de Uppsala, estudió en la Universidad de Uppsala y se doctoró el año 1884. Mientras todavía era un estudiante, investigó las propiedades conductoras de las disoluciones electrolíticas (que conducen carga). En su tesis doctoral formuló la teoría de la disociación electrolítica. Él definió los ácidos como sustancias químicas que contenían hidrógeno, y que disueltas en agua producían una concentración de iones hidrógeno o protones, mayor que la existente en el agua pura. Del mismo modo, Arrhenius definió una base como una sustancia que disuelta en agua producía un exceso de iones hidroxilo, OH-. La reacción de neutralización sería:

H+ + OH- -> H2O

La teoría de Arrhenius ha sido objeto de críticas. La primera es que el concepto de ácidos se limita a especies químicas que contienen hidrógeno y el de base a las especies que contienen iones hidroxilo. La segunda crítica es que la teoría sólo se refiere a disoluciones acuosas, cuando en realidad se conocen muchas reacciones ácido-base que tienen lugar en ausencia de agua.

En los tiempos de Arrhenius se reconocía a los ácidos en forma general como sustancias que, en solución acuosa.

Tienen un sabor agrio si se diluyen los suficiente para poderse probar.

Hacen que el papel tornasol cambie de azul a rojo.

Reaccionan con los metales activos como el magnesio, zinc y hierro produciendo hidrógeno gaseoso, H2 (g).

Reaccionan con los compuestos llamados bases (contienen iones hidróxido, OH-) formando agua y compuestos llamados sales. La sal que se forma está compuesta por el ion metálico de la base y el ion no metálico del ácido. Casi todas las sales son sólidos cristalinos de alto punto de fusión y de ebullición.

La reacción de un ácido con una base se llama neutralización. Si se mezclan las cantidades correctas de ácidos y bases, se pierden sus propiedades originales. El producto de reacción tiene un sabor que no es agrio ni amargo, sino salado. Se produce una sal y agua cuando un ácido neutraliza una base.

Arrhenius propuso que las propiedades características de los ácidos con en realidad propiedades del ion hidrógeno, H+, y que los ácidos son compuestos que liberan iones hidrógeno en las soluciones acuosas.

Arrhenius y otros científicos reconocían en términos generales que las bases (también llamadas álcalis) son sustancias que, en solución acuosa,

Tienen un sabor amargo.

Se sienten resbalosas o jabonosas al tacto.

Hacen que el papel tornasol cambie de rojo a azul.

Reaccionan con lo ácidos formando agua y sales.

Arrhenius explicó que estas propiedades de las bases (álcalis) eran en realidad propiedades del ion hidróxido, OH-. Propuso que las bases con compuestos que liberan iones hidróxido en solución acuosa. Las definiciones de Arrhenius son útiles en la actualidad, siempre y cuando se trate de soluciones acuosas.

Acidos y bases de Arrhenius:

Los ácidos liberan iones hidrógeno en agua.

Las bases liberan iones hidróxido en agua.

Ejemplo de la teoría de Arrhenius:

- El ácido Clorhídrico , HCl (ac) reacciona con el magnesio metálico produciendo hidrógeno gaseoso y cloruro de magnesio

2 HCl (ac) + 

ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA MATERIA

MATERIA

La materia es todo lo que ocupa un lugar en el universo. Es todo aquello que se forma a partir de átomos o moléculas, con la propiedad de estar en estado sólido, líquido o gaseoso. Son ejemplos de materia las piedras, la madera, los huesos, el plástico, el vidrio, el aire y el agua. Al observar un paisaje pueden verse pájaros, árboles, un río, un caballo pastoreando, flores, etc. Todas esas cosas forman parte de la naturaleza y se pueden ver y tocar. Esa característica común (visible y palpable) que tienen todos los objetos se denomina materia. Es decir, la materia es lo que forman las cosas que tocamos y vemos.

La materia tiene volumen porque ocupa un lugar en el espacio. Además tiene masa, que es la cantidad de materia que posee un objeto y que se puede medir con una balanza. La materia, a diferencia de los objetos o cuerpos, no está limitada por la forma ni por el tamaño. A su vez, los objetos o cuerpos (por ejemplo una caja) pueden estar construidos por diferentes materiales (cartón, metal, madera, plástico). Además, un mismo objeto puede estar formado por uno o varios materiales (caja de madera con tapa de plástico y cerradura de metal). También, diferentes objetos pueden estar fabricados con el mismo tipo de material (balde, pelota y botella de plástico).En el universo, la materia suele encontrarse en tres estados diferentes de agregación: sólido (hierro, madera), líquido (agua de mar) y gaseoso (aire atmosférico). En estos tres estados de agregación se observan las siguientes características:

1) La materia está formada por pequeñas partículas.

2) Esas partículas están en constante movimiento (en los gases más que en los líquidos y sólidos).

3) Hay fuerzas de atracción entre las partículas que forman la materia (en los sólidos más que en líquidos y gases).

Esas partículas, que son pequeñísimas y que forman parte de la materia se denominan átomos.

ÁTOMO

Un átomo es la menor cantidad de un elemento químico que tiene existencia propia, y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Un átomo es tan pequeño que una sola gota de agua contiene más de mil trillones de átomos. Los átomos están formados por un núcleo que contiene dos tipos de partículas: los protones (tienen carga eléctrica positiva) y los neutrones (sin carga eléctrica).

 Ambas partículas tienen una masa similar. Alrededor del núcleo se encuentran los electrones, que tienen carga eléctrica negativa y una masa muchísimo más pequeña que la correspondiente a los protones y neutrones. El átomo es eléctricamente neutro, ya que tiene tantos electrones como protones hay dentro del núcleo. Los electrones giran alrededor del núcleo en zonas llamadas orbitales, que se agrupan en niveles de energía. Los electrones que giran más cercanos al núcleo del átomo tienen menor energía que aquellos que lo hacen alejados del núcleo. Los electrones van llenando los orbitales desde la zona más cercana al núcleo hacia la más alejada. De esa forma, el último nivel que contenga electrones puede estar completo o incompleto.

Cuando el último nivel orbital está incompleto, el átomo es inestable y tiende a completarlo para ganar estabilidad. Para ello puede dar, recibir o compartir electrones con otros átomos. Es así como se forman agrupaciones de dos o más átomos. Un átomo puede prestarle a otro átomo uno o varios electrones. De esa forma ambos adquieren carga eléctrica. 

El átomo que gana electrones (queda cargado negativamente) se denomina anión. El átomo que pierde electrones (queda cargado positivamente) se llama catión. 

Tanto el anión como el catión reciben el nombre de "iones". 

Es decir, un ion es un átomo cargado eléctricamente, sea en forma positiva o negativa.

 

John Dalton propuso la denominada “Teoría Atómica” en el año 1808, donde se postula:

1- La materia está formada por partículas indivisibles y pequeñas llamadas átomos.

2- Un elemento químico es un tipo de materia formada por una sola clase de átomos.
3- Cuando los átomos de dos o más elementos se combinan forman compuestos en una razón fija de números enteros.

4- Durante una reacción química, ningún átomo desaparece o se transforma en átomos de otro elemento.

La teoría atómica dio lugar a tres leyes de la materia.

-Ley de la conservación de la masa: durante los cambios químicos no se producen modificaciones apreciables en la masa.

-Ley de la composición constante: un compuesto contiene siempre los mismos elementos y en igual razón por peso, independientemente de su origen.

-Ley de las proporciones múltiples: cuando dos elementos forman dos compuestos distintos, la relación de masa de los elementos en un compuesto está asociada a la relación de masa en el otro compuesto a través de un número sencillo y entero.

MOLÉCULA
Es la menor porción de una sustancia que puede existir en estado libre y conservar las propiedades de dicha sustancia. 

Por ejemplo, la menor porción de agua que puede existir en estado libre y conservar las propiedades del agua es la formada por 1 átomo de oxígeno y 2 de hidrógeno. La molécula es una estructura formada a partir de la unión de dos o más átomos que comparten electrones. A temperatura ambiente hay moléculas sólidas (cloruro de sodio o sal común), líquidas (agua) y gaseosas (dióxido de carbono). 

En síntesis, la materia está formada por partes muy pequeñas llamadas átomos. Los átomos se reúnen para constituir moléculas. A su vez, las moléculas se unen para formar sustancias. El suelo, el aire y el agua no tienen vida. Pertenecen al mundo mineral o inorgánico.

La materia que forma el agua, suelo y aire se llama materia inorgánica. El árbol, el caballo y el humano, entre otros, pertenecen al mundo de los seres vivos. La materia que los forma se llama materia orgánica. Los compuestos o sustancias orgánicas son aquellos que comprenden a los hidrocarburos y sus derivados. Los hidrocarburos son elementos formados por átomos de carbono y de hidrógeno.

Las sustancias inorgánicas comprenden a los restantes compuestos químicos que, en general, se encuentran en la naturaleza como minerales.

MOLÉCULA DE AGUA

MOLÉCULA DE OXIGENO

PROPIEDADES DE LA MATERIA

MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

Los métodos de separación de mezclas más comunes son los siguientes: 

1. Decantación: se utiliza en mezclas heterogéneas de dos líquidos o de un sólido en un líquido. Este método físico se basa en las diferentes densidades de los componentes. La mezcla se deja reposar hasta que descienda uno de los constituyentes y pueda extraerse. Las suspensiones se separan por decantación, tal los casos del agua en aceite o el agua con tierra.

2. Filtración: este método permite separar un sólido de un líquido, haciendo pasar la mezcla por un filtro de papel donde queda retenido el sólido.

3. Imantación: cuando uno de los componentes de la mezcla es atraído por los imanes, no así la otra, por ejemplo partículas de hierro mezcladas con arena.

4. Extraccion: Separa una sustancia que se puede disolver en dos disolventes entre sí, con un diferente grado de solubilidad. Al realizar estas concentraciones de esta sustancia a cada disolvente a una temperatura específica, es constante. 

5. Tamización: procedimiento donde las partículas sólidas se pueden separar a raíz de su diferente tamaño. Se utilizan coladores con orificios de distintas

6. Evaporización o Cristalización: Se usa para separar un líquido de un sólido disuelto en el, por el calor o la disminución de la presión. La evaporación se puede producir a cualquier temperatura, pero cuánto más elevada este, es más rápido realizarlo.

  

7. Destilación: Sirve para separar dos líquidos que se pueden mezclar entre sí, que tiene diferente punto de ebullición. Esta técnica se utiliza para purificar o separar los líquidos de una mezcla líquida. Se basa en las técnicas de densidades que hay entre cada componente.

8. Cromatografía: Es un fluido que a través de una fase, trata de que un sólido o un líquido estén fijados en un sólido. Se utiliza y se conoce como el método más simple ya que sus componentes se separan o manifiestan sus distintas afinidades por el filtro. 

9. Centrifugación: Puede separar sólidos de líquidos de distinta densidad a través de una fuerza centrífuga. La fuerza de está es provista por la máquina llamada centrifugadora, que imprime a la mezcla el movimiento de rotación que aplica una fuerza que origina la sedimentación de los sólidos.

10. Dimensiones: Por este método, por ejemplo, se pueden separar pequeñas rocas mezcladas con arena gruesa y con sal. 

LEY DEL OCTETO:

Esta regla indica que cuando se van a enlazar dos átomos iguales, los electrones de valencia de éstos se organizan de tal manera que, al formar el enlace por compartición de pares de electrones, cada uno de los átomos al final adopta una estructura de gas noble, quedando ambos rodeados de 8 electrones en sus últimos niveles de energía. Cuando se trata de átomos diferentes, el elemento más electronegativo o no metálico es el que se rodea de ocho electrones.

Esta Regla tiene algunas excepciones  como es el caso de que no se aplica en la formación de enlaces con pares de átomos de hidrógeno.

Aplicación de la regla dl octeto con átomos de elementos diferentes:

 Regla del Octeto y Electrones de Valencia

Capa de Valencia

Representación del último nivel de energía de la configuración electrónica de un elemento ,  incluyendo únicamente los orbitales   “ s y p”.     Por ejemplo el Mg :

             Configuración                        Capa de Valencia

        ₁₂Mg  1s²/2s²2p⁶/3s²                             3s²

Electrones de Valencia 

Electrones que se encuentran en la Capa de Valencia.
Por ejemplo el magnesio que tiene una capa de valencia 3s² , tiene 2 electrones de valencia.

Elemento       Capa de Valencia        Electrones de Valencia

    Mg                     3s²                                     2

    Cl                      3s² 3p⁵                               7

    Al                      3s² 3p¹                               3

    O                      2s² 2p⁴                               6

Estructura de LEWIS 

La estructura de Lewis es la representación gráfica del símbolo del elemento con los electrones de valencia alrededor del símbolo, empleando puntos o asteríscos.

El número de electrones de valencia de los elementos representativos es igual al grupo donde se encuentran.

Un átomo puede tener una o más estructuras de Lewis, que corresponde a las diferentes posibilidades de acomodo de los electrones de valencia. 

Alrededor del simbolo existen cuatro lados imaginarios (un cuadrado) y existe la capacidad de dos electrones por lado (la estructura de Lewis de un átomo puede tener hasta 8 electrones de valencia).

Regla del octeto
En la representación de la estructura de Lewis de un átomo individual, el máximo de electrones que pueden representarse alrededor del símbolo son 8, los únicos que cumplen con esta condición son los gases nobles (grupo VIII A). 

Cuando los átomos se unen para formar moléculas, los únicos que completan el octeto o los ocho electrones son los elementos no metálicos (los que se escriben a la derecha en las moléculas binarias y en el centro en las ternarias).La regla del octeto se aplica cuando se escribe la estructura de Lewis de un compuesto.

Valencia
Número de electrones encontrados en el nivel más externo de un átomo (último nivel de energía), que pueden compartirse con otro átomo para formar enlaces químicos.

La valencia puede ser negativa o positiva, positiva cuando tenga menos de 4 electrones y es capaz de donarlos y negativa cuando tiene más de 4 electrones y tiene la capacidad de aceptar electrones para completar el octeto.

Elemento	Electrones de Valencia	VALENCIA
Mg	2	+2
Cl	7	-1
Al	3	+3
O	6	-2

Por ejemplo, el Al del grupo III A, tiene 3 electrones de Valencia, su valencia es +3 y el cloro del grupo VIIA tiene 7 electrones de valencia y su valencia es -1 .

                 Al⁺³   Cl^-1         Al⁺³Cl^-1₃           AlCl₃

La Valencia se representa con un signo que indica si se ganan (-) o se pierden (+) electrones, y por un número que son la cantidad de electrones ganados o perdidos.En el ejemplo anterior un átomo de aluminio se enlaza con tres átomos de cloro, el aluminio cede un electrón a cada cloro (3 electrones en total) y cada uno de los cloros aceptan un electrón.

La Valencia se define también, como la capacidad de combinación de un á

Por ejemplo el Magnesio ,con Valencia +2 , se combina con dos átomos de bromo a la vez, y el bromo que tiene valencia -1, se combina con un átomo a la vez.

              Mg⁺²   Br^-1         Mg⁺²Br^-1₂        MgBr₂

Las moléculas tienen naturaleza neutra y para balancear  las cargas o valencias se emplean los subíndices.

Al escribir las moléculas, el metal va a la izquierda con valencia positiva y el no metal del lado derecho con valencia negativa.

Na⁺¹Cl^-1    El metal es el sodio y el no metal es el cloro.

 Ejemplo: cuando se enlazan dos átomos de cloro (7 electrones de valencia) comparten dos electrones de valencia para que cada átomo alcance 8 electrones de valencia. 

La razón de la regla del octeto es que los átomos buscan adquirir una configuración electrónica similar a la de un gas noble (Grupo VIIIA de la tabla periódica), ya que de este modo alcanzan mayor estabilidad. La configuración electrónica de los gases nobles es la más estable de todos los elementos ya que al tener 8 electrones de valencia, todos los orbitales de su último nivel quedan llenos.

CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA DEL CONOCIMIENTO DE LOS MATERIALES. 

Stanislao Cannizzaro 

(Palermo, 13 de julio de 1826 – Roma, 10 de mayo de 1910) fue un químico y gobernador italiano que resolvió las confusiones surgidas acerca de las masas moleculares y atómicas.

APORTACIONES

1er fuente :La tabla periódica se descubrió gracias al químico italiano Stanislao Cannizzaro (1826-1910). En 1858 publicó una lista de pesos atómicos fijos (que ahora se conocen como masas atómicas relativas) para los sesenta elementos que entonces se conocían. Al ordenar los elementos de menor a mayor peso atómico, las propiedades químicas se repetían curiosamente a intervalos regulares.

2da fuente : El problema de la determinación de los pesos atómicos quedó resuelto en 1858 por el químico italiano Stanislao Cannizzaro (1826-1910) quien reafirmó el concepto de molécula propuesto anteriormente por Avogadro. En un sentido amplio, las moléculas son agregados de átomos, los compuestos están formados por moléculas y por lo tanto, el peso molecular de un compuesto será el peso de una mole de moléculas. Cannizzaro encontró que el peso molecular (M) de un compuesto gaseoso es aproximadamente el doble de su densidad relativa respecto al Hidrógeno, y que el peso atómico de un elemento es el peso más pequeño del mismo contenido en un peso molecular de cualquiera de sus compuestos.

Stanislao Cannizzaro puso de manifiesto el hecho de que algunos elementos (por ejemplo el oxígeno) poseen moléculas que contienen dos átomos. Esta aclaración permitió que los químicos consiguieran una "lista" consistente de los elementos.

Dmitri Ivanovich Mendeléiev

(Tobolsk, actual Rusia, 1834-San Peterburgo, 1907) Químico ruso. Su familia, de la que era el menor de diecisiete hermanos, se vio obligada a emigrar de Siberia a Rusia a causa de la ceguera del padre y de la pérdida del negocio familiar a raíz de un incendio. Su origen siberiano le cerró las puertas de las universidades de Moscú y San Petersburgo, por lo que se formó en el Instituto Pedagógico de esta última ciudad.

Más tarde se trasladó a Alemania, para ampliar estudios en Heidelberg, donde conoció a los químicos más destacados de la época. A su regreso a Rusia fue nombrado profesor del Instituto Tecnológico de San Petersburgo (1864) y profesor de la universidad (1867), cargo que se vería forzado a abandonar en 1890 por motivos políticos, si bien se le concedió la dirección de la Oficina de Pesos y Medidas (1893).

Entre sus trabajos destacan los estudios acerca de la expansión térmica de los líquidos, el descubrimiento del punto crítico, el estudio de las desviaciones de los gases reales respecto de lo enunciado en la ley de Boyle-Mariotte y una formulación más exacta de la ecuación de estado. En el campo práctico destacan sus grandes contribuciones a las industrias de la sosa y el petróleo de Rusia.

Con todo, su principal logro investigador fue el establecimiento del llamado sistema periódico de los elementos químicos, o tabla periódica, gracias al cual culminó una clasificación definitiva de los citados elementos (1869) y abrió el paso a los grandes avances experimentados por la química en el siglo XX.

Aunque su sistema de clasificación no era el primero que se basaba en propiedades de los elementos químicos, como su valencia, sí incorporaba notables mejoras, como la combinación de los pesos atómicos y las semejanzas entre elementos, o el hecho de reservar espacios en blanco correspondientes a elementos aún no descubiertos como el eka-aluminio o galio (descubierto por Boisbaudran, en 1875), el eka-boro o escandio (Nilson, 1879) y el eka-silicio o germanio (Winkler, 1886).

Mendeléiev demostró, en controversia con químicos de la talla de Chandcourtois, Newlands y L. Meyer, que las propiedades de los elementos químicos son funciones periódicas de sus pesos atómicos. Dio a conocer una primera versión de dicha clasificación en marzo de 1869 y publicó la que sería la definitiva a comienzos de 1871. Mediante la clasificación de los elementos químicos conocidos en su época en función de sus pesos atómicos crecientes, consiguió que aquellos elementos de comportamiento químico similar estuvieran situados en una misma columna vertical, formando un grupo. Además, en este sistema periódico hay menos de diez elementos que ocupan una misma línea horizontal de la tabla. Tal como se evidenciaría más adelante, su tabla se basaba, en efecto, en las propiedades más profundas de la estructura atómica de la materia, ya que las propiedades químicas de los elementos vienen determinadas por los electrones de sus capas externas.

Convencido de la validez de su clasificación, y a fin de lograr que algunos elementos encontrasen acomodo adecuado en la tabla, Mendeléiev «alteró» el valor de su peso atómico considerado correcto hasta entonces, modificaciones que la experimentación confirmó con posterioridad. A tenor de este mismo patrón, predijo la existencia de una serie de elementos, desconocidos en su época, a los que asignó lugares concretos en la tabla.

Pocos años después (1894), con el descubrimiento de ciertos gases nobles (neón, criptón, etc.) en la atmósfera, efectuado por el químico británico William Ramsay (1852-1816), la tabla de Mendeléiev experimentó la última ampliación en una columna, tras lo cual quedó definitivamente establecida.

 TABLA PERIÓDICA ANTIGUAS Y MODERNA

TU DECIDES: 

¿QUE MATERIALES UTILIZAR PARA CONDUCIR LA CORRIENTE ELÉCTRICA?

Conductividad es la propiedad de aquello que es conductivo (es decir, que tiene la facultad de conducir). Se trata de una propiedad física que disponen aquellos objetos capaces de transmitir la electricidad o el calor.

La conductividad eléctrica, por lo tanto, es la capacidad de los cuerpos que permiten el paso de la corriente a través de sí mismos. Esta propiedad natural está vinculada a la facilidad con la que los electrones pueden atravesarlos y resulta inversa a la resistividad.

Es importante diferenciar entre la conductividad y la conductancia (la aptitud de un cuerpo para conducir la corriente entre distintos puntos). La conductancia es la propiedad de la resistencia.

En los líquidos, la conductividad está vinculada a la existencia de sales en etapa de solución ya que, con su disociación, se producen iones negativos y positivos que pueden trasladar la energía eléctrica cuando el líquido es sometido a un campo eléctrico. Dichos conductores iónicos reciben el nombre de electrolitos.

En el caso de los sólidos, los materiales con capacidad de conductividad son los que tienen bandas de valencia que se superponen con la conducción y crean una nube de electrones libres que generan la corriente al estar sometidos al campo eléctrico.

ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN DE LA INFORMACIÓN FÍSICA Y QUÍMICA EN LA TABLA PERIÓDICA.

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 Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en las propiedades químicas de los elementos,1si 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. En 1952, el científico costarricense Gil Chaverri (1921-2005) presentó una nueva versión basada en la estructura electrónica de los elementos, la cual permite colocar las series lantánidos y los actínidos en una secuencia lógica de acuerdo con su número atómico.

Todos los elementos tienen como maximo dos letras y la segunda debe ser minuscula para evitar confuciones.

Si no fuera asi, ¿podrias distinguir entre CASy CaS?

te confundirias entre carbono, calcio, arcenico, y azufre, por eso la primera letra siempre sera mayuscula y la segunda minuscula.

El tercer dato util es el numero atomico, es el numero que se ve arriba a la izquierda en el cuadro correspondiente a cada elemento.

CLASIFICACIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA

ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA

La tabla periódica actual es un sistema donde se clasifican los elementos conocidos hasta la fecha. Se colocan de izquierda a derecha y de arriba a abajo en orden creciente de sus números atómicos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales llamadas periodos, y en 18 columnas verticales llamadas grupos o familias.

GRUPOS

A las columnas verticales de la tabla periódica se les conoce como grupos o familias. Hay 18 grupos en la tabla periódica estándar, de los cuales diez son grupos cortos y los ocho restantes largos, que muchos de estos grupos correspondan a conocidas familias de elementos químicos: la tabla periódica se ideó para ordenar estas familias de una forma coherente y fácil de ver.

Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia atómica, entendido como el número de electrones en la última capa, y por ello, tienen propiedades similares entre sí.

La explicación moderna del ordenamiento en la tabla periódica es que los elementos de un grupo poseen configuraciones electrónicassimilares y la misma valencia atómica, o número de electrones en la última capa. Dado que las propiedades químicas dependen profundamente de las interacciones de los electrones que están ubicados en los niveles más externos, los elementos de un mismo grupo tienen propiedades químicas similares.

Por ejemplo, los elementos en el grupo 1 tienen una configuración electrónica ns1 y una valencia de 1 (un electrón externo) y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su último nivel de energía (regla del octeto) y, por ello, son excepcionalmente no reactivos y son también llamados gases inertes.

Numerados de izquierda a derecha utilizando números arábigos, según la última recomendación de la IUPAC (según la antigua propuesta de la IUPAC) de 1988 y entre paréntesis según el sistema estadounidense, los grupos de la tabla periódica son:

  

Grupo 1 (I A): los metales alcalinos Grupo 2 (II A): los metales alcalinotérreos. Grupo 3 (III B): familia del Escandio Grupo 4 (IV B): familia del Titanio Grupo 5 (V B): familia del Vanadio Grupo 6 (VI B): familia del Cromo Grupo 7 (VII B): familia delManganeso Grupo 8 (VIII B): familia del Hierro Grupo 9 (VIII B): familia del Cobalto

Grupo 10 (VIII B): familia del Níquel Grupo 11 (I B): familia del Cobre Grupo 12 (II B): familia del Zinc Grupo 13 (III A): los térreos Grupo 14 (IV A): los carbonoideos Grupo 15 (V A): los nitrogenoideos Grupo 16 (VI A): los calcógenos oanfígenos Grupo 17 (VII A): los halógenos Grupo 18 (VIII A): los gases nobles

PERIODOS

Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. El número de niveles energéticos de un átomo determina el periodo al que pertenece. Cada nivel está dividido en distintos subniveles, que conforme aumenta sunúmero atómico se van llenando en este orden:

Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica y da forma a la tabla periódica. Los electrones situados en niveles más externos determinan en gran medida las propiedades químicas, por lo que éstas tienden a ser similares dentro de un mismo grupo, sin embargo la masa atómica varía considerablemente incluso entre elementos adyacentes. Al contrario, dos elementos adyacentes de mismo periodo tienen una masa similar, pero propiedades químicas diferentes.

La tabla periódica consta de 7 períodos:

· Período 1 · Período 2 · Período 3 · Período 4

· Período 5 · Período 6 · Período 7

BLOQUES:
La tabla periódica se puede también dividir en bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos, de acuerdo al principio de Aufbau.

Los bloques o regiones se denominan según la letra que hace referencia al orbital más externo: s, p, d y f. Podría haber más elementos que llenarían otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso se continúa con el orden alfabético para nombrarlos.

COMO SE UNEN LOS ÁTOMOS.

La unión entre átomos se produce mediante el enlace químico que se realiza mediante los electrones de la última capa (electrones de valencia).

Enlace químico es la fuerza que mantiene unidos a los átomos dentro de la molécula de una sustancia estable.

Hay distintos tipos de enlaces pero en cualquiera de ellos los átomos unidos adoptan una estructura más estable que cuando están libres.

En gran medida las propiedades químicas de los elementos y compuestos dependen de la manera en que los átomos que los constituyen se encuentran enlazados.

Hay tres tipos de enlaces

Enlace iónico

Enlace Covalente

Enlace Metálico

La mayoría de las sustancias, sean extraídas de la naturaleza o fabricadas en laboratorios, están constituidas por más de una clase de átomo, es decir, por más de un elemento químico. Esto implica que existe una gran diversidad de agregados de átomos unidos entre sí –de diferentes formas y en distintas proporciones- mediante fuerzas que se denominan uniones químicas interatómicas. Cuando dos o más átomos iguales o diferentes se unen entre sí formando una agrupación estable dan lugar a una molécula, de esta forma alcanzan un estado de mayor estabilidad que si estuviesen separados. Si los átomos están unidos en forma estable, la sustancia que forman también es estable, y por lo tanto no tienen tendencia a reaccionar químicamente de manera espontánea; esto significa que sus átomos no tienden a separarse para formar otros agregados diferentes, a menos que se provoque dicha separación.

Cada molécula de una sustancia compuesta constituye la porción más pequeña de materia que conserva las propiedades químicas de dicha sustancia. O en otros términos, las sustancias compuestas puras pueden ser consideradas como conjuntos de moléculas iguales.

Así, los gases Hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) están constituidos por moléculas diatómicas en las cuales los dos átomos componentes son esencialmente iguales; el agua está formada por moléculas que se producen por la unión de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O); en el gas metano (CH4) cuatro átomos de hidrógeno se enlazan con uno de carbono para formar la correspondiente molécula.

Se llama enlace químico al conjunto de fuerzas que mantienen unidos los átomos, iones y moléculas, cuando forman distintas agrupaciones estables. En la formación de un enlace químico participan sólo los electrones del último nivel de los átomos, es decir, los electrones de valencia. Siempre que se forme un enlace se desprenderá energía, mientras que para romper un enlace será necesario suministrar energía, denominada energía de enlace. Los sistemas más estables son los que contienen menos energía.

La electronegatividad (EN) es una medida de la capacidad que tiene un átomo para atraer electrones en un enlace químico. Según su electronegatividad, los elementos químicos pueden ser electronegativos y electropositivos. 

Los Electronegativos son aquellos que tienden a ganar electrones. Los no metales son elementos electronegativos.

Los Electropositivos son aquellos que tienden a perder o ceder electrones. Los metales son elementos electropositivos.

Para que el enlace químico se mantenga es necesario que el grupo de átomos sea más estable que los átomos por separado, los cuales para lograr ese estado ideal, suelen utilizar una o varias estrategias: ceder o captar electrones, compartir electrones con otro átomo o ponerlo en común junto con otros. De esta estrategias surgen los tres tipos de enlace químico: Iónico, Covalente y Metálico. 

TIPOS DE ENLACES

Los átomos se unen entre sí para formar moléculas mediante fuerzas de enlace.

Los tipos fundamentales de enlace son el iónico, el covalente y el metálico. A continuación se describen cada uno de los tipos de enlace y sus características principales.

Enlace iónico

Se representa un enlace ionico generalmente cuando se lleva acabo una combinacion quimica entre metal y un no metal.

Como por ejemplo el Cloruro de Sodio (NaCl) es un compuesto ionico formado por un metal (el Sodio, Na) y un no metal (el Cloro, Cl) el numero atomico del Sodio es 11, por lo tanto, consta de 11 protones y 11 electrones. los Protones tienen cargas Positivas y los Electrones cargas Negativas, por lo que el sodio con 11 protones y 11 electrones es Elctricamente Neutro, es decir, carece de cargas. tiene un electron de valencia.

 

El enlace iónico consiste en la atracción electrostática entre átomos con cargas eléctricas de signo contrario. Este tipo de enlace se establece entre átomos de elementos poco electronegativos con los de elementos muy electronegativos. Es necesario que uno de los elementos pueda ganar electrones y el otro perderlo, y como se ha dicho anteriormente este tipo de enlace se suele producir entre un no metal (electronegativo) y un metal (electropositivo).

Se produce una transferencia electrónica, cuyo déficit se cubre sobradamente con la energía que se libera al agruparse los iones formados en una red cristalina que, en el caso del cloruro sódico, es una red cúbica en la que en los vértices del paralelepípedo fundamental alternan iones Cl- y Na+. De esta forma cada ion Cl-queda rodeado de seis iones Na+ y recíprocamente. Se llama índice de coordinación al número de iones de signo contrario que rodean a uno determinado en una red cristalina. En el caso del NaCl, el índice de coordinación es 6 para ambos

Los dos factores principales que determinan la forma de la red cristalina son las cargas relativas de los iones y sus tamaños relativos. Existen algunas estructuras que son adoptadas por varios compuestos, por ejemplo, la estructura cristalina del cloruro de sodio también es adoptada por muchos haluros alcalinos y óxidos binarios, tales como MgO.

Enlace Covalente

Lewis expuso la teoría de que todos los elementos tienen tendencia a conseguir configuración electrónica de gas noble (8 electrones en la última capa). Elementos situados a la derecha de la tabla periódica ( no metales ) consiguen dicha configuración por captura de electrones; elementos situados a la izquierda y en el centro de la tabla ( metales ), la consiguen por pérdida de electrones. De esta forma la combinación de un metal con un no metal se hace por enlace iónico; pero la combinación de no metales entre sí no puede tener lugar mediante este proceso de transferencia de electrones; por lo que Lewis supuso que debían compartirlos.

El químico estadounidense Lewis propuso la estructura de puntos para explicar el enlace covalente por ejemplo las moléculas de Cl2, Br2 y I2 son no metales de la familia 17, y todos poseen 7 electrones de su valencia. su estructura de Lewis se ilustra a continuación.

Cuando el cloro se combina con otro atomo de cloro con la misma estructura de Lewis resulta lo siguiente.

Los atomos de Bromo y Yodo se unen de la misma manera.

Así se forma el enlace. Cuando se comparte un par de electrones, se forma un Enlace Covalente, que se puede representar con una linea, como se indica enseguida.

 

Es posible también la formación de enlaces múltiples, o sea, la compartición de más de un par de electrones por una pareja de átomos. En otros casos, el par compartido es aportado por sólo uno de los átomos, formándose entonces un enlace que se llama coordinado o dativo. Se han encontrado compuestos covalentes en donde no se cumple la regla. Por ejemplo, en BCl3, el átomo de boro tiene seis electrones en la última capa, y en SF6, el átomo de azufre consigue hasta doce electrones. Esto hace que actualmente se piense que lo característico del enlace covalente es la formación de pares electrónicos compartidos, independientemente de su número.

 

Fuerzas intermoleculares

A diferencia que sucede con los compuestos iónicos, en las sustancias covalentes existen moléculas individualizadas. Entre estas moléculas se dan fuerzas de cohesión o de Van der Waals, que debido a su debilidad, no pueden considerarse ya como fuerzas de enlace. Hay varios tipos de interacciones: Fuerzas de orientación (aparecen entre moléculas con momento dipolar diferente), fuerzas de inducción (ion o dipolo permanente producen en una molécula no polar una separación de cargas por el fenómeno de inducción electrostática) y fuerzas de dispersión (aparecen en tres moléculas no polares).

Propiedades de los compuestos covalentes

Las fuerzas de Van der Waals pueden llegar a mantener ordenaciones cristalinas, pero los puntos de fusión de las sustancias covalentes son siempre bajos, ya que la agitación térmica domina, ya a temperaturas bajas, sobre las débiles fuerzas de cohesión. La mayor parte de las sustancias covalentes, a temperatura ambiente, son gases o líquidos de punto de ebullición bajo (por ejemplo el agua). En cuanto a la solubilidad, puede decirse que, en general, las sustancias covalentes son solubles en disolventes no polares y no lo son en disolventes polares. Se conocen algunos sólidos covalentes prácticamente infusibles e insolubles, que son excepción al comportamiento general descrito. Un ejemplo de ellos es el diamante.

La gran estabilidad de estas redes cristalinas se debe a que los átomos que las forman están unidos entre sí mediante enlaces covalentes. Para deshacer la red es necesario romper estos enlaces, los cual consume enormes cantidades de energía

Electrovalencia y covalencia

Teniendo presenta las teorías de los enlaces iónicos y covalentes, es posible deducir la valencia de un elemento cualquiera a partir de su configuración electrónica.

La electrovalencia, valencia en la formación de compuestos iónicos, es el número de electrones que el átomo tiene que ganar o perder para conseguir la configuración de los gases nobles.

La covalencia, número de enlaces covalentes que puede formar un átomo, es el número de electrones desapareados que tiene dicho átomo. Hay que tener presente que un átomo puede desaparecer sus electrones al máximo siempre que para ello no haya de pasar ningún electrón a un nivel energético superior.

ENLACE METÁLICO

Los elementos metálicos sin combinar forman redes cristalinas con elevado índice de coordinación. Hay tres tipos de red cristalina metálica: cúbica centrada en las caras, con coordinación doce; cúbica centrada en el cuerpo, con coordinación ocho, y hexagonal compacta, con coordinación doce. Sin embargo, el número de electrones de valencia de cualquier átomo metálico es pequeño, en todo caso inferior al número de átomos que rodean a un dado, por lo cual no es posible suponer el establecimiento de tantos enlaces covalentes.

En el enlace metálico, los átomos se transforman en iones y electrones, en lugar de pasar a un átomo adyacente, se desplazan alrededor de muchos átomos. Intuitivamente, la red cristalina metálica puede considerarse formada por una serie de átomos alrededor de los cuales los electrones sueltos forman una nube que mantiene unido al conjunto.

¿Alguna vez has tenido un trozo de metal? puede ser hiero, cobre, plata, oro, etc. Cualquiera de ellos esta formado por millones de átomos de dicho elemento, pero ¿te has preguntado alguna vez como están unidos estos átomos?

Observemos en la siguiente figura que se encuentra abajo, que es un alambre de oro

En primer lugar notaras que tiene brillo y que es solido. Para ser alambre se requiere estirar el material, es decir, que sea dúctil. Si tomas un pedazo de este alambre, que también puede ser de Cobre, y lo golpeas con un martillo puedes obtener una lamina delgada, es decir el material es maleable.

Como sabes, para conducir la electricidad generalmente se usan cables hechos de metales. (como ejemplo tenemos el Cobre)

Ahora trataremos de entender por que un material metálico se comporta de esta manera.

Generalmente, el metal es la unión entre átomos del mismo elemento: Cobre, Oro, Plata; los cuales se agrupan de forma muy cercanas unos a otros y da como resultado que los electrones de valencia de cada átomo se repartan los átomos del material metálico; a este se le llama, enlace metálico  Este enlace se ejemplifica con la siguiente figura donde el enlace metálico se visualiza como una nube de electrones que se mueve en todo el material metálico.

Estructura electrónica de los metales, en donde los electrones se mueven en todo el material.


¿CUALES SON LOS ELEMENTOS QUÍMICOS IMPORTANTES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE NUESTRO CUERPO?

Es sorprendente que solo cuatro elementos químicos formen 99% de nuestro cuerpo, otros siete elementos constituyen el otro 1%, y que otros 13 elementos que existen en cantidades muy pequeñas sean tan indispensables para el buen funcionamiento de nuestro cuerpo.

Nuestro organismo así como el de todos los seres vivos está formado por células.

Estas a su vez están formadas por diferentes organelos formados por proteínas, lípidos, carbohidratos, ácidos nucleicos, etc. que no son mas que sustancias químicas formadas por la integración de diversos elementos químicos. 

Además, en los organelos y en la célula en general, se realizan diversas funciones vitales mediante procesos denominados rutas metabólicas, estas consisten en una serie indeterminada de reacciones químicas.

Los elementos quimicos son muy importantes para los seres vivos. Aproximadamente unos 22 elementos o mas se encuentran en estos en abundancia y cumplen cierta funcion.

Estos elementos se Clasifican en:

* Bioelementos Primarios: C.H.O.N.P. y S. Enconjunto representan un 96.2 % de los elementos que forman a los seres vivos o, especificamente, el cuerpo humano.

* Bioelementos Secundarios: Na, K, Ca, Mg y Cl. Aunque se encuentran en menor proporcion que los primarios, tambien son impresindibles para los seres vivos. en un medio acuoso, se encuentran siempre ionizados.

* Oligoelementos o Elementos Vestigiales: En este elementos se encuentran divididos en dos grupos; Los Indispensables son; Mn, Fe, Co, Cu, Zn, y Los Variables son; B, Al, V, Mo, I, y Si, Son aquellos bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un porcentaje inferior al 0.1% Algunos, los indispensables, se hayan en todo ser viviente, mientras que otros, variables solamente los necesitan algunos organismos; tales como el caso del Hierro y el Zinc entre otros.

Oxígeno (O): (65%)

Todos sabemos cuán importante es el agua para la vida y el 60% del peso del cuerpo se constituye por agua. El oxígeno (O,8) ocupa el primer lugar de la lista y compone el 65% del organismo.

Carbono (C): (18%)

El carbono (C,6) es uno de los elementos más importantes para la vida. Mediante los enlaces carbono, que pueden formarse y romperse con una mínima cantidad de energía, se posibilita la química orgánica dinámica que se produce a nivel celular.

Hidrógeno (H): (10%)

El hidrógeno (H,1) es el elemento químico que más abunda en todo el universo. En nuestro organismo sucede algo muy similar y junto al oxígeno en forma de agua ocupa el tercer lugar de esta lista.

Nitrógeno (N): (3%)

Presente en muchísimas moléculas orgánicas, el nitrógeno (N,7) constituye el 3% del cuerpo humano. Se encuentra, por ejemplo, en los aminoácidos que forman las proteínas y en los ácidos nucleicos de nuestro ADN.

Calcio (Ca): (1.5%)

De los minerales que componen el organismo, el calcio (Ca,20) es el más abundante y es vital para nuestro desarrollo. Se encuentra prácticamente a lo largo de todo el cuerpo, en los huesos y por ejemplo en los dientes. Además, son muy importantes en la regulación de proteínas.

Fósforo (P): (1%)

El fósforo (P,15) también es muy importante para las estructuras óseas del cuerpo en donde abunda. No obstante, igualmente predominan en las moléculas de ATP proporcionándole energía a las células.

Potasio (K): (0.25%)

Aunque ocupa apenas el 0.25% de nuestro organismo, el potasio (K,19) es vital para el funcionamiento del mismo. Ayuda en la regulación de los latidos del corazón y a la señalización eléctrica de los nervios.

Azufre (S): (0.25%)

El azufre (S,16) es igual de esencial en la química de numerosos organismos. Se encuentra en los aminoácidos y es fundamental para darle forma a las proteínas.

Sodio (Na): (0.15%)

Se trata de otro electrolito vital en lo que refiere a la señalización eléctrica de los nervios. El sodio (Na,11) también regula la cantidad de agua en el cuerpo, siendo un elemento igual de esencial para la vida.

Cloro (Cl): (0.15%)

El cloro (CI,17) normalmente se encuentra en el cuerpo humano a modo de ion negativo, es decir como cloruro. Se trata de un electrolito importante para mantener el equilibrio normal de líquidos en el organismo.

Magnesio (Mg): (0.05%)

Nuevamente, se encuentra en la estructura ósea y de los músculos, siendo muy importante en ambas. El magnesio (Mg,12), a su vez, es necesario en numerosas reacciones metabólicas esenciales para la vida.

Hierro (Fe): (0.006%)

Aunque el hierro (Fe,26) ocupa el último lugar de la lista, no deja de ser primordial. Es fundamental en el metabolismo de casi todos los organismos vivos. Se encuentra en la hemoglobina, es el portador de oxígeno en las células rojas de la sangre.

Cobalto (Co): 

Lo podemos encontrar en algunos vegetales como el rábano, las cebollas, la coliflor y las setas; también lo encontramos en carnes y crustáceos. Sus propiedades previenen la osteoartritis y es un excelente anti-anémico. Componente central de la vitamina B12.

Cobre (Cu): 

Estimula el sistema inmunitario. Podemos obtenerlo en los vegetales verdes, el pescado, los guisantes, las lentejas, el hígado, los moluscos y los crustáceos, vísceras, frijoles, cereales, frutos y carne de pollo. Forma parte de los tejidos corporales como el hígado, cerebro, riñones y corazón; y su función es prevenir infecciones de las vías respiratorias, reumatismos y aceleración de la síntesis de la queratina.

Flúor (F): 

Lo encontramos en el agua y el té. Una de sus principales funciones es prevenir la caries dental. 

Manganeso (Mn): 

Este oligoelemento lo podemos localizar en cereales, almendras, legumbres, frutas secas, pescados y soya Es parte importante en la constitución de ciertas enzimas, su deficiencia produce pérdida de peso, dermatitis y náuseas; se cree que participa en funciones sexuales y reproductoras. En el organismo se encuentra principalmente en el hígado, huesos, páncreas e hipófisis.

Selenio (Se): 

Este elemento se ubica en los cereales completos, la levadura de cerveza, ajo, cebolla, germen de trigo y carnes. La función que desempeña en el organismo es la de neutralizar los radicales libres (envejecimiento), retrasa los procesos de la miopía y preserva la tonicidad de la piel. 

Yodo (I): 

Las principales fuentes donde se localiza este oligoelemento es en los productos de mar como los mariscos. Este elemento es indispensable al ser constituyente de las hormonas tiroideas. 

Zinc (Zn): 

Lo encontramos en las carnes rojas, pescado, pollo, productos lácteos, frijoles, granos y nueces. Su función dentro del organismo es la de acelerar la cicatrización de las heridas, favorecer en el crecimiento del feto en mujeres embarazadas, participar en la formación del colágeno y de la elastina de la dermis, favorecer el tránsito intestinal y participar en el buen funcionamiento de la próstata y de los ovarios.

Boro (B): 

Mantenimiento de la estructura de la pared celular en los vegetales.

Cromo (Cr): 

Potencia la acción de la insulina y favorece la entrada de glucosa a las células. Su contenido en los órganos del cuerpo decrece con la edad. Los berros, las algas, las carnes magras, las hortalizas, las aceitunas y los cítricos (naranjas, limones, toronjas, etc.), el hígado y los riñones son excelentes proveedores de cromo.

Molibdeno (Mo): 

Se encuentra en una cantidad importante en el agua de mar en forma de molibdatos (MoO42-), y los seres vivos pueden absorberlo fácilmente de esta forma. Tiene la función de transferir átomos de oxígeno al agua.

Níquel. (Ni): 

Es necesario para el buen funcionamiento del páncreas. Fuentes: legumbres, cereales integrales, espinacas y perejil.

Silicio (Si): 

Es indispensable para la asimilación del calcio, la formación de nuevas células y en la nutrición de los tejidos. Fuentes: agua potable y alimentos vegetales en general. A pesar de que puede encontrarse en otros, estos son los más importantes:

Origen vegetal: Aguacate, Alfalfa, Arroz integral, Caña de azúcar, Cebolla. Cola de caballo, Diente de león, Eneldo, Espinacas, Fresa, Harina de avena integral, Judías verdes, Lechuga, Mastuerzo, Pasas, Pepino, Perejil, Plátanos, Puerros, Remolacha, Salvado de trigo, Tomates, Zanahoria, La pectina de los cítricos y los alginatos.

Vanadio (V): 

El vanadio es un elemento esencial en algunos organismos. En humanos no está demostrada su esencialidad, aunque existen compuestos de vanadio que imitan y potencian la actividad de la insulina.

 En las siguiente Tabla te damos a conocer las características Complementarias de los elementos químicos y su clasificación.

Elemento Qímico	Símbolo	% presente	Donde se encuentran y sus funciones:
Oxígeno	O	65%	Presente en el agua y casi todas las moléculas orgánicas. Necesario para la respiración
Carbono	C	18.5%	Presente en todas las moléculas orgánicas
Hidrógeno	H	9.5%	Presente en el agua, nutrientes, casi todas las moléculas orgánicas; contribuye a la acidez cuando está cargado positivamente
Nitrógeno	N	3.2%	Presente en las proteínas y ácidos nucleicos
Calcio	Ca	1.5%	Constituyente de los huesos y dientes, se encuentra en productos lácteos; necesario para los procesos de contracción muscular, coagulación sanguínea, movimientos intracelulares, liberación de neurotransmisores, etc.
Fósforo	P	1.0%	Constituyente de huesos y dientes.  Presente en una gran cantidad de alimentos, siendo los más destacados el hígado de cerdo, el bacalao seco, el atún en aceite, etc.
Potasio	K	0.4%	Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular, se encuentra en  vegetales de hoja verde, fruta en general y patatas.
Azufre	S	0.3%	Forma parte de muchas proteínas, especialmente las contráctiles
Sodio	Na	0.2%	Catión más abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular,  Presente en casi todos los alimentos como un ingrediente natural
Cloro	Cl	0.2%	Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluído intersticial
Magnesio	Mg	0.1%	Necesario para que muchas enzimas funcionen correctamente, se encuentra en  frutos secos, cacao, soya, semillas integrales, almendras, nueces, cacahuates, mariscos, verduras
Iodo	I	0.1%	Vital para la producción de hormonas de la glándula tiroides
Hierro	Fe	0.1%	Componente esencial de la hemoglobina y de algunas enzimas necesarias para la producción de ATP
Aluminio Boro  Cromo Cobalto Cobre Estaño Flúor Manganeso Molibdeno Selenio Silicio Vanadio  Zinc	Al B  Cr Co Cu Sn F Mn Mo Se Si Va Zn	_	Estos elementos se denominan oligoelementos por estar presentes en concentraciones mínimas

¿Cuál es la diferencia entre macronutrientes y micronutrientes?

Los macronutrientes son los que aportan la mayor parte de la energía para el        metabolismo del organismo, ayudan al crecimiento y mantenimiento del cuerpo. Y los micronutrientes son los que se necesitan en pequeñas cantidades para el buen funcionamiento del organismo. 

¿Cuáles don los bioelementos que debemos consumir en nuestra dieta? Todos,ningún alimento es completo. Una dieta equilibrada debe tener a diario elementos de los grupos principales de alimentos que se indican.

-¿Qué alimentos los contienen?

Leche y productos lácteos: leche, yogur, queso, petit suisses, natillas o similares: aportan calcio, proteínas y lípidos. ¡Incluye un producto lácteo en cada comida!

Carnes, pescados, embutidos y huevos: son muy ricos en proteínas, indispensables para la vida de las células y para la estructura de nuestra masa muscular. Aportan además hierro, vitamina B y lípidos.

Debes consumir 200 a 250 g. al día, es decir, una porción de carne o pescado o huevos en cada comida principal (un bistec de lOO g = un muslo de pollo = 130g de pescado = 2 huevos).

Fruta y verduras: son ricos en minerales, vitaminas (C) y azúcares. También aportan fibra, necesaria para el buen funcionamiento del intestino. Come tantas como desees.

Pasta, patatas, cereales (arroz o pan) y legumbres: son una buena fuente de energía y fibra. Combínalas de forma que comas varias raciones cada día.

El agua es un elemento indispensable para nuestro equilibrio y se debe beber a diario, se puede hacer en forma de batidos, zumos, yogures, etc.