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Informe Final del Proyecto deInvestigacin elaborado por el Ing.Carlos Humberto Alfaro Rodrguez,Docente Investigador de la FIEE-UNAC.
PERIODO DE EJECUCIN DEL 01.01.2010 AL 31.12.2010APROBACIN DEL PROYECTO: R. R. N 031-2010-R del 15.01.2010
CALLAO - LIMA - PERU
2010
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA
INSTITUTO DE INVESTIGACIN DE LA FACULTAD DE INGENIERA
ELCTRICA Y ELECTRNICA
TEXTO: Q UMICA GENERAL APLICADO A LA INGENIERIA ELECTR NICA
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II RESUMEN 10
III INTRODUCCIN 11
IV MARCO TERICO 12
131.1 DEFINICI N DE QU MICA 13
1.2 RAMAS DE LA QUMICA 13
1.2.1 Qumica genera l
1.2.2 Qumica Inorgnica
1.2.3 Qumica Orgnica
1.2.4 Qumica Analtica
1.2.5 Bioqumica
1.2.6 Fsicoqumica
1.2.7 Petroqumica
1.2.8 Electroqumica
1.3 MATERIA 14
1.4 PROPIEDADES DE LA MATERIA 14
1.4.1 SEG N LAS PROPIEDADES F SICAS Y QU MICAS 15
1.4.2 SEG N LAS PROPIEDADES GENERALES Y
ESPECFICAS 15
1.5 CLASIFICACI N DE LA MATERIA 17
1.5.1 SUSTANCIAS 18
1.5.1.1ELEMENTOS 18
1.5.1.2 COMPUESTOS 18
1.5.2 MEZCLAS 18
1.5.2.1 MEZCLAS HOMOG NEAS 18
1.5.2.2 MEZCLAS HETEROG NEAS 21
1.6 DIFERENCIAS ENTRE COMPUESTO Y MEZCLA 23
1.7 ESTADOS DE LA MATERIA 23
1.7.1 Estado slido 23
1.7.2 Estado lquido 24
1.7.3 Estado gaseoso 24
1.7.4 Estado plasmtico 24
1.7.5 Quinto estado de la materia (Quinto estado) 24
NDICE
CAPITULO I: MATERIA
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1.7.6 Sexto estado de la materia (Estado Fermio) 25
1.8 CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA 27
1.9 FEN MENOS 27
1.10 FEN MENO ALOTR PICO 27
29
2.1 DEFINICI N 29
2.2 FORMAS DE ENERG A 29
2.3 C MO SE CLASIFICAN LAS FUENTES DE ENERG A
MASA Y ENERG A? 32
2.4 EQUIVALENCIA ENTRE MASA Y ENERG A 34
2.5 RELATIVIDAD DE LA MASA 34
35
3.1 MAGNITUDES F SICAS 35
3.2 SISTEMA DE UNIDADES 35
3.3 CLASIFICACI N DE LAS MAGNITUDES F SICAS 36
3.3.1 POR SU ORIGEN 36
3.3.1.1MAGNITUDES FUNDAMENTALES 36
3.3.1.2MAGNITUDES SUPLEMENTARIAS 37
3.3.1.3MAGNITUDES DERIVADAS 37
3.3.2 POR SU NATURALEZA 38
3.3.2.1MAGNITUDES ESCALARES 38
3.3.2.2MAGNITUDES VECTORIALES 383.4 NOTACI N CIENTIFICA 38
3.5 M LTIPLOS, SUBM LTIPLOS Y PREFIJOS PARA LAS
UNIDADES MTRICAS 39
3.6 TEMPERATURA 40
3.7 ENERG A INTERNA 41
3.8 TERM METRO 41
3.9 ESCALAS TERMOM TRICOS 41
A) RELACI N DE ESCALAS 41
B) ESCALAS ABSOLUTAS 41
3.10 RELACIN DE ESCALAS 42
3.11 CONVERSI N DE LECTURAS 43
3.12 VARIACIN DE TEMPERATURA 43
3.13 DENSIDAD Y PESO ESPEC FICO 43
3.13.1 DENSIDAD 43
CAPTULO II: ENERGA
CAPTULO III: MEDICIONES FUNDAMENTALES
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3.13.2 DENSIDAD DE UNA MEZCLA 45
3.13.3 DENSIDAD RELATIVA 46
3.13.4 PESO ESPEC FICO 46
47
4.1 CONCEPTO ACTUAL DEL TOMO 47
4.2 N CLEO 47
4.3 ENVOLTURA O ZONA EXTRANUCLEAR 49
4.4 PART CULAS SUBAT MICOS FUNDAMENTALES 49
4.5 PART CULAS SUBAT MICAS 49
4.6 REPRESENTACI N DE UN ELEMENTO 49
4.7 TIPOS DE N CLIDOS 50
4.8 MODELOS AT MICOS 50
4.9 TEOR A DE LOS CUANTOS 53
4.10 EFECTO FOTOELCTRICO 534.11 F RMULAS DE MAX PLANCK Y EFECTO FOTOEL CTRICO 54
4.12 N MEROS CU NTICOS 55
4.13 CONFIGURACI N ELECTR NICA 57
4.14 ORBITALES 57
58
5.1 CONCEPTO DE TABLA PERI DICA DE LOS
ELEMENTOS QU MICOS 58
5.2 DESARROLLO ATMICO DE LA TABLA PERIDICA 59
5.3 DESCRIPCIN DE LA TABLA PERIDICA DE LOS
ELEMENTOS QU MICOS 63
5.4 PROPIEDADES AT MICAS 65
A) ELECTRONEGATIVIDAD 65
B) ENERG A DE IONIZACI N O POTENCIAL DE IONIZACI N 67
C) RADIO AT MICO 67
5.5 PROPIEDADES DE LOS METALES Y NO METALES 67
5.5.1 PROPIEDADES FISICAS 67
5.6 PROPIEDADES QUMICAS DE LOS METALES Y NO METALES 685.7 FAMILIAS QU MICAS 68
70
6.1 LAS REACCIONES NUCLEARES 70
6.2 RADIACTIVIDAD 70
6.3 NUCLEIDO 73
CAPTULO IV: ESTRUCTURA AT MICA
CAP TULO V : TABLA PERI DICA
CAPTULO V : QUMICA NUCLEAR
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6.4 ECUACIONES NUCLEARES 74
6.5 PRINCIPALES FORMAS DE DESINTEGRACI N NUCLEAR 75
6.6 LA FISI N NUCLEAR 76
6.7 LA FUSI N NUCLEAR 77
6.8 VIDA MEDIA O PERI DO DE SEMIDESINTEGRACI N 77
6.9 USOS Y APLICACIONES DE LOS RADIOISTOPOS 78
80
7.1 ENLACES QUMICOS 80
7.2 REPRESENTACI N DE LEWIS 80
7.3 REGLA DEL OCTETO 81
7.4 ENLACES I NICOS O ELECTROVALENTES 82
7.4.1 CARACTER STICAS DE LOS ENLACES I NICOS 83
7.5 ENLACE COVALENTE 84
7.5.1 TIPOS DE ENLACES COVALENTE 85A) ENLACE COVALENTE POLAR 85
B) ENLACE COVALENTE APOLAR 86
C) ENLACE COVALENTE COORDINADO O DATIVO 86
D) ENLACES COVALENTES M LTIPLES 87
7.6 ENLACE MET LICO 89
7.6.1 CARACTER STICAS DE LOS METALES 89
7.7 ENLACE POR PUENTE DE HIDR GENO 90
7.8 GEOMETRA MOLECULAR Y TEORA DEL ENLACE QUMICO 92
7.9 HIBRIDACI N 93
94
8.1 QU ES UN GAS? 94
8.2 PRINCIPALES PROPIEDADES DE LOS GASES 94
8.3 TEOR A CIN TICA MOLECULAR 94
8.4 ECUACI N GENERAL DE LOS GASES IDEALES 95
8.5 VARIABLES DE ESTADO 95
8.6 ECUACIN GENERAL DE LOS GASES IDEALES 96
8.7 PROCESOS GASEOSOS RESTRINGIDOS 968.8 PROCESO ISOT RMICO 97
8.9 PROCESO ISOB RICO 97
8.10 PROCESO ISOC RICO 97
98
9.1 COMPOSICI N CENTESIMAL 98
CAP TULO VI: ENLACE QU
MICO
CAPTULO VIII: ESTADO GASEOSO
CAPTULO IX: COMPOS ICI N CENTESIMAL Y F RMULAS
QU MICAS
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9.2 F RMULA EMP RICA 98
9.3 F RMULA MOLECULAR 98
100
10.1 REACCIONES QU MICAS 100
10.2 ECUACI N QU MICA 100
10.3 TIPOS DE REACCIONES 100
A) SEG N LA FORMA DE OBTENER PRODUCTO 100
A.1 ADICIN, COMBINACIN, COMPOSICIN
O S NTESIS 100
A.2 DESCOMPOSICI N 100
A.3 SUSTITUCI N SIMPLE 101
A.4 DOBLE SUSTITUCI N O MET TESIS 101
B) SEG N EL TIPO DE COMBUSTI N 101
B.1 COMBUSTI N COMPLETA 101B.2 COMBUSTIN INCOMPLETA 101
C) SEG N LA VARIACI N DE LAS ENTALP AS 101
C.1 EXOT RMICAS 101
C.2 ENDOT RMICAS 101
D) OTROS REACCIONES 101
D.1 ACUOSAS 101
D.2 FOTOQU MICAS 102
D.3 DISMUTACIN, DESPROPORCIN O AUTOREDOX 102
D.4 NEUTRALIZACI N 102
10.4 BALANCE DE ECUACIONES 102
A) BALANCE POR TANTEOS O POR SIMPLE INSPECCI N 102
B) BALANCE REDOX 102
10.5 ESTADO DE OXIDACI N 103
10.5.1 REGLAS PARA DETERMINAR EL ESTADO DE
OXIDACI N 103
105
11.1 CANTIDADES QUMICAS 10511.2 PESO AT MICO 105
11.3 PESO MOLECULAR 105
11.4 MOL 106
11.5 N MERO DE AVOGADRO: (NA) 106
11.6 TOMO GRAMO DE UN ELEMENTO 106
11.7 VOLUMEN MOLAR 106
CAPTULO X: REACCIONES QUMICAS
CAPTULO XI: CANTIDADES QUMICAS
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12.1 DEFINICI N 107
12.2 LEYES PONDERALES 107
A) LEY DE LA CONSERVACI N DE LA MASA 107
B) LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS 107
C) LEY DE LAS PROPORCIONES MLTIPLES 108
D) LEY DE LAS PROPORCIONES REC PROCAS 108
12.3 REACTIVO LIMITANTE 109
12.4 REACTIVO EN EXCESO 109
12.5 PORCENTAJE DE RENDIMIENTO 110
12.6 PUREZA DE REACTIVOS 110
111
13.1 ESTADO L QUIDO 111
13.2 PROPIEDADES DE LOS L QUIDOS 11213.2.1 VISCOSIDAD 112
13.2.2 TENSI N SUPERFICIAL 112
13.3 ESTADO S LIDO 112
13.3.1 CLASIFICACI N DE LOS S LIDOS 114
A) S LIDOS CRISTALINOS 114
A.1 S LIDOS I NICOS 114
A.2 S LIDOS COVALENTES 115
A.3 SLIDOS MOLECULARES 115
A.4 S LIDOS MET LICOS 116
B) SLIDOS AMORFOS 116
117
14.1 DEFINICI N 117
14.2 CARACTER STICAS DE LAS SOLUCIONES 117
14.3 CLASIFICACI N DE LAS SOLUCIONES 119
14.4 EN FUNCI N DE LA NATURALEZA 120
14.5 UNIDADES DE CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONES 120
14.5.1 PORCENTAJE EN PESO 12114.5.2 PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 121
14.5.3 PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 121
14.5.4 MOLARIDAD 121
14.5.5 MOLALIDAD 121
14.5.6 NORMALIDAD 121
14.5.7 FRACCI N MOLAR 122
CAPTULO XII: ESTEQUIOMETRA
CAPTULO XIII: ESTADO LQUIDO Y S LIDO
CAPTULO XIV: SOLUCIONES
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15.1 CIDOS Y BASES 123
15.2 ALGUNAS TEOR AS CIDO BASE 123
15.2.1 TEOR A DE ARRHENIUS 123
15.2.2 TEOR A DE BRONSTED LOWRY 124
15.2.3 TEORA DE CIDOS Y BASES DE GILBERT
NEWTON LEWIS 125
15.3 QU ES UN INDICADOR DE PH? 126
129
16.1 DEFINICI N 129
16.2 CELDA ELECTROL TICA 129
16.3 CELDA VOLTAICA O GALV NICA 130
16.4 POSTULADOS DE LA TEOR A DE ARRHENIUS 131
16.5 LEYES DE FARADAY 13216.5.1 PRIMERA LEY DE FARADAY 132
16.5.2 SEGUNDA LEY DE FARADAY 133
16.6 APLICACIONES 134
135
17.1 DEFINICI N 135
17.2 RAPIDEZ DE REACCI N 135
17.3 ORDEN DE REACCI N 136
17.4 FACTORES QUE AFECTAN LA RAIDEZ DE LAS REACCIONES 138
17.4.1 TEMPERATURA 138
17.4.2 ESTADO FSICO DE LOS REACTIVOS 138
17.4.3 PRESENCIA DE UN CATALIZADOR 139
17.4.4 CONCENTRACI N DE LOS REACTIVOS 139
17.4.5 PRESI N 139
17.5 ENERG A DE ACTIVACI N 140
142
18.1 DEFINICIN 142
18.2 RELACIN ENTRE Kp y Kc 14218.3 PRINCIPIO DE LE CHATELIER 143
144
19.1 DEFINICI N 144
19.2 MATERIALES CONDUCTORES 145
19.3 BANDA DE VALENCIA 146
CAPITULO XV:CIDOS Y BASES
CAPITULO XVI: ELECTROQUMICA
CAPTULO XVI : CINTICA QUMICA
CAP
TULO XVIII: EQUILIBRIO QU MICO
CAPTULO XIX: MATERIALES CONDUCTORES, AISLANTES Y
SEMICONDUCTORES
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19.4 MATERIALES AISLANTES O DIEL CTRICOS 148
19.5 MATERIALES SEMICONDUCTORES 150
19.6 CRISTAL DE SILICIO PURO 153
19.7 CONDUCCI N DEL CRISTAL DE SILICIO PURO 154
19.8 CRISTAL TIPO N. CONDUCCI N 155
19.9 CRISTAL TIPO P. CONDUCCIN 155
19.10UNI N PN. BARRERA DE POTENCIAL. DIODO 156
159
20.1 DEFINICI N 159
20.2 RECICLAJE LOS APARATOS ELECTR NICOS USADOS 159
20.3 REUSO DE LOS DESECHOS ELECTR NICOS 160
20.4 BASURA TECNOL GICA 160
164
164
164
165
166
171
CAPTULO XX: IMPACTO AMBIENTAL DE LOS DESECHOS
ELECTR NICOS
V MATERIALES Y MTODOS
V RES ULTADOS
VII DISCUSI N
VII REFERENCIA
ANEXOS
APNDICE
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10
El objetivo fundamental del presente trabajo intitulado
es
desarrollar los diferentes tpicos de la Qumica General, con el propsitode ayudar a los estudiantes de Ingeniera Electrnica en el aprendizaje de
la ciencia qumica, para cuyo fin lo hemos organizado una manera clara,
lgica y relacionando los conceptos bsicos necesarios para que el alumno
pueda cursar con xito la asignatura de qumica general a nivel
universitario.
El reto que enfrentan actualmente quienes se dedican a la enseanza es
preparar a los estudiantes para un nuevo milenio, una poca de cambiosrpidos. Para un qumico es difcil aceptar que no es paz de predecir la
direccin del cambio pero es claro que la velocidad con la que ocurra
estar determinada primordialmente por los cambios en a tecnologa.
Igualmente permitir a los alumnos tener una herramienta de consulta,
formarlos, orientarlos con informacin reciente de acuerdo a los tpicos de
Qumica General aplicado a Ingenieros Electrnicos, para hacerlos diestros
en Investigacin en cualquier campo laboral.
Este texto, fruto de la experiencia alcanzada en el ejercicio de la
enseanza de esta materia, est dirigido a los estudiantes de ingeniera
electrnica, en lograr desarrollar el conocimiento sistematizado, e aspecto
terico prctico del curso de qumica, para poder dar una interpretaci
ms objetiva de los hechos de la realidad.
II. RESUMEN
TEXTO: QUMICA
GENERAL APLICADO A LA INGENIERA ELECTRNICA,
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El Proyecto de Investigacin titulado
desarrollado observamos la importancia que
tiene de ayudar a los estudiantes en el aprendizaje de la c encia qumica, para
cuyo fin se ha organizado de una manera clara, lgica y relacionando los
conceptos bsicos necesarios para que el estudiante pueda cursar con xito el
curso de qumica general con diferentes temas de actualidad en temas de
ingeniera electrnica.
El contenido, secuencia y organizacin de los temas constituyen la presentacin
de principios bsicos, seguido por un estudio sistemtico de los temas propuestos
pensando en el estudiante con poca base previa de qumica. Una vez estudiadocada captulo, el estudiante debe ser capaz de tener u a concepcin total de la
relacin de la qumica y la electrnica en los diferen es campos de la vida diaria e
industria.
El objetivo general el cual era: Mejorar el rendimiento acadmico del estudiante
de la Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica e la asignatura de Qumica
General aplicado a los ingenieros electrnicos, se ha cumplido.
Igualmente en la hiptesis que haba planteado:
y su uso permitir mejorar el
rendimiento acadmico del estudiante de la Facultad de Ingeniera Elctrica y
Electrnica, en los conceptos bsicos de la terminologa qumica as como la
aplicacin y relacin de los diferentes captulos de la qumica y la ingeniera
electrnica como por ejemplo: estudio del quinto estado de la materia, las
reacciones qumicas en los desechos electrnicos, el grafeno, el enlace metlico,
el estudio de los semimetales como el silicio, el germ nio, que tienen aplicacinen los diferentes componente electrnicos y de esta ma favorecer a los
estudiantes un aprendizaje slido de la Asignatura; con el objeto realizar
Investigacin Cientfica de alto nivel acadmico en forma rigurosa, est
plenamente demostrada.
III. INTRODUCCIN
TEXTO: QUMICA GENERAL APLICADA
A LA INGENIERA ELECTRNICA
TEXTO: QUMICA GENERAL
APLICADO A LA INGENIERA ELECTRNICA,
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IV MARCO TERICO
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La Qumica es una ciencia experimental que estudia a l materia, su
estructura, composicin, leyes y principios, sus transformaciones, sus
propiedades fsicas y qumicas y su energa.
Otra definicin de la qumica estudia:
Las transformaciones de la materia viva.
Las transformaciones fsicas de la materia
Las transformaciones que sufre la materia mediante rea nesqumicas
La composicin, propiedades y transformacin de la materia en lasreacciones qumicas y las leyes que la rigen
Slo los cambios energticos que sufre la materia
Si el universo est constituido de materia y energa, bjeto de la Qumica,
es tan amplio que es muy difcil que una persona llegue a conocer esta
ciencia con debida profundidad y en toda su extensin, lo una porcin muy
restringida de ella.Esta circunstancia, ha determinado la divisin de la Q ca en diferentes
ramas, cada una de las cuales se ocupa del estudio de n campo
especializado, aunque ste tenga lmites poco definido entre ellas tenemos:
1.2.1 Consiste en el estudio sistemtico de las leyes de
esta ciencia y de los principios bsicos acerca de la nstitucin,
propiedades y transformaciones de las sustancias.
1.2.2 Tambin llamada qumica mineral, estudia las
sustancias constituyentes de la materia sin vida.
1.2.3 Tambin llamada Qumica de los compuestos del
Carbono, estudia las sustancias constituyentes de la materia con vida.
CAPTULO I : MATERIA
1.1 DEFINICIN DE QUMICA
1.2 RAMAS DE LA QUMICA
Qumica General:
Qumica Inorgnica:
Qumica Orgnica:
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1.2.4 Emplea tcnicas y procedimientos para analizar las
muestras qumicas. Se divide en :
Descubre el tipo de sustancias presentes en lamuestra
Logra calcular la cantidad de cada sustancia en
la muestra.
1.2.5 Estudia los proceso qumicos que ocurren en los seres
vivos.
Estudia todo lo relacionado con las leyes de la fsica y
su aplicacin a los procesos qumicos.
Es una parte de la Qumica, que estudia los derivados
del petrleo.
Parte de la Qumica que estudia la relacin entre las
reacciones qumicas y la corriente elctrica.
Entre otras ramas tenemos: Radioqumica, Qumica de lo coloides,
Ingeniera Qumica, Farmaqumica, Sucroqumica, Astroqumica, etc.
Se denomina as a todo aquello que tiene masa y ocupa
espacio.
El ordenamiento y la interrelacin entre las partes que forman la materia,
constituyen la base de su estructura y sta a su vez determina sus
propiedades.
Estas pueden ser segn:
Qumica Analtica:
Q.A. Cualitativa:
Q.A. Cuantitativa:
Bioqumica:
1.2.6Fs icoqumic a:
1.2.7 Petroqumica:
1.2.8 Elec troqu mic a:
1.3 MATERIA:
1.4 PROPIEDADES DE LA MATERIA
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: Una propiedad fsica, generalmente
describe, la respuesta de la sustancia a cualquier inf uencia externa;
tal como la luz, el calor, fuerza, electricidad; sin necesidad que lasustancia sea destruida o transformada. En otras palab as son
aquellas propiedades que identifican a una sustancia sin producir un
cambio en la composicin de la sustancia. No dependen la
cantidad de masa.
Estas pueden ser:
Tabla 1.1: Propiedades Fsicas
Punto deebullicinPunto defusinBrilloVolatilidad
ColorSaborSuavidadLubricidad
OlorDurezaDuctibilidadMaleabilidad
Conductividad trmicaViscosidadDensidad
: Definen la capacidad de la sustanciaspara formar otras nuevas; mediante la interaccin de u sustancia
con otra o la transformacin de una sustancia en otra.
Tienen relacin directa con la
definicin de una teora, adems de inercia y peso, se considera las
siguientes:
Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.
Es la resistencia que ofrece todo cuerpo a su cambio
estado de reposo o de movimiento.
1.4.1 SEGN SUS PROPIEDADES S ON FSICAS Y QUMICAS:
A. PROPIEDADES FSICAS
PROPIEDADES FSICAS
B. PROPIEDADES QUMICAS
1.4.2 SEGN SUS PROPIEDADES GENERALES Y ESPECFICAS:
PROPIEDADES GENERALES
Masa:
Inercia:
) :
o
o
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: Propiedad que tiene la materia de ocupar un lugar en l
espacio, es decir poseer volumen..
: El espacio que ocupa un cuerpo .no puede ser
ocupado al mismo tiempo por otro.
: Todo cuerpo por compacto que sea presenta espacios
vacos entre sus partculas y molculas.
: Cualquier tipo de materia aumenta sus dimensiones por
accin del calor.
: Los cuerpos se pueden dividir empleando los mediosadecuados.
: Los cuerpos se atraen unos con otros.
Son inherentes a cada tipo de
sustancia, permitiendo distinguir una de otra, de mane a definida.
: Definida como masa por unidad de volumen, nos permite
identificar y determinar si una sustancia es pura.
: Es la resistencia que ofrecen los cuerpos para ser rayados.
La Escala de Mohs establece un orden de menor a mayor ureza.
Talco Yeso Calcita Fluorita Apatito
Feldespato Cuarzo Topacio Corindn Diamante
: Capacidad que tienen algunos cuerpos slidos de
formar hilos cuando son estirados. Tambin depende de u arreglo
interno. Ejemplo: el oro.
Resistencia que ofrecen los cuerpos para romperse por
traccin.
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
Extensin
Impenetrabilidad
Porosidad
Dilatacin
Divis ibilidad
Atraccin
Densidad
Dureza
Maleabilidad
Tenacidad:
B) PROPIEDADES ESPECFICAS:
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: Propiedad que tienen algunos cuerpos de cambiar su
forma cuando se aplica una accin y de recuperarla cuando est en
retirada.
: Tiene relacin con la interaccin de la radiacin
electromagntica con la materia y tambin depende de l s
constituyentes y su ordenamiento.
: Propiedad por la cual ciertos cuerpos, como los
metales pueden convertirse en hilos finos, tambin la ntan los
metales.
: Expresa la propiedad de ciertos cuerpos de
reducir sus dimensiones por efecto de la presin; los gases son muy
compresible, en cambio los lquidos son prcticamente
incompresibles.
Es la resistencia que ofrecen los fludos al movimient
de los cuerpos en su seno.
1.5 :
Para un estudio qumico ordenado, los cuerpos se han clasificado segn
sus caractersticas; esta clasificacin se clasifica en:
Fig. 1.1: Clasificacin de la materia.
o
o
o
o
o
Elasticidad
Color
Ductibilidad
Compresibilidad
Viscosidad:
CLASIFICACIN DE LA MATERIA
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1.5.1 SUSTANCIAS: Es la materia qumicamente homognea en su
composicin existe un mismo tipo de tomos o un mismo ipo de
molculas. Una sustancia pura puede ser un elemento o un
compuesto, y su composicin es definida y fija.
1.5.1.1 ELEMENTOS: Son sustancias simples, es decir que por
procedimientos qumicos ya no pueden descomponerse en
otras sustancias, en su composicin hay un solo tipo de
tomos.
Se clasifican en metales, no metales y gases nobles.
1.5.1.2 COMPUESTOS: Son sustancias formadas por dos o ms
elementos que se hallan en proporcin definida; en sucomposicin slo intervienen molculas del mismo tipo.
Las propiedades de los compuestos son distintas de los de
los elementos individuales que intervienen.
Se clasifican en compuestos inorgnicos y orgnicos.
1.5.2 MEZCLAS: Es la materia formada por dos o ms sustancias que no
reaccionan qumicamente y participan en proporcin variable, cada
sustancia conserva su identidad y sus propiedades fsicas y
qumicas. Las mezclas pueden ser homogneas y heterogneas
1.5.2.1 MEZCLAS HOMOG NEAS: Son mezclas que fsicamente
toda su masa es uniforme, aqu no se pueden distinguir por
separado a las sustancias constituyentes. Pueden ser de
tres tipos:
Suspensiones
Coloides
Soluciones
A. SUSPENSIONES: Estas mezclas tienen la caracterstica de la
sedimentacin, cuando se dejan en reposo, es decir las partculas
slidas caen al fondo por accin de la gravedad.
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El dimetro de las partculas dispersas es mayor de un micrmetro.
Ejemplos: Leche magnesia, tinta china, hidrxido de calcio acuoso.
B. COLOIDES: Son mezclas homogneas cuya caracterstica es elmovimiento incesante y desordenado de las partculas dispersas
llamado Movimiento Browniano (en honor al botnico ingles Robert
Brown, quin lo observ por primera vez en 1828) .
Experimentalmente los coloides se reconocen por el Efe Tyndall,
que consiste en el brillo caracterstico de las partc las cuando un haz
de luz incide sobre la mezcla.
El dimetro de las partculas dispersas es mayor de un nanmetro pero
menor de un micrmetro.
C. SOLUCIONES: Son mezclas homogneas de dos o ms sustancias.
Las sustancias pueden hallarse en forma de tomos o molculas.
En las soluciones verdaderas, la mezcla es ntima hasta el nivel de los
tomos, iones y molculas individuales.
Las soluciones estn compuestas por un disolvente y uno o ms
solutos.
Solvente es el componente que se encuentra en mayor pr porcin y
soluto en menor proporcin.
Tabla 1.2: TIPOS DE COLOIDES O SISTEMAS COLOIDALES
FASE MEDIO SISTEMA EJEMPLOS
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SLIDO LIQUIDO Sol ( * )
Soluciones de almidn
Jaleas
Oro o azufre en agua
Detergente en agua
LIQUIDO LIQUIDO Emulsin
Leche homogeneizada
Mayonesa
Agua en benceno
GAS LIQUIDO Espuma
Crema batida
Espuma de cerveza
S LIDO S LIDO Sol slido
Perla
Cristal de rub
Cuarzo humeante
LIQUIDO SLIDO Emulsin
slida
Opalo
Mantequilla
Cuarzo lechoso
GAS SLIDO Espuma slida
Pmex
Jabn flotante
Lava
Gelatina
Pasta de dientes
SLIDO GAS Aerosol slido
Humo de tabaco
Polvo fino en el aire
Holln en el aire
LIQUIDO GAS Aerosol lquido
Niebla
Nube
Fijadores para cabello
GAS GAS No existe Entre gases no se formancoloides
( * ) A los soles que cuajan en forma semislida, como la gelatina, les llama
geles.
Tabla 1.3: Tipos de Soluciones
DISP ERS A DIS PERS ANTE
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GAS GAS GAS
Aire(N2y O2, CO2, argn, etc )
Mezcla de metano, etano, propano y butano
gaseosos ( Gas natural )
GAS L QUIDO L QUIDO
Bebidas carbonatadas ( CO2 en agua )
Alberca de natacin (Cl2en agua)
LQUIDO LQUIDO LQUIDO
Vino ( Etanol en agua )
Vinagre ( cido actico en agua )
Agua oxigenada (H2O2en agua)
Agua regia: HNO3y HCl concentrados 1: 3
en volumen
Cerveza ( 5 % de alcohol etlico )
Tintura de Yodo ( I2 en alcohol )
L QUIDO S LIDO S LIDO
Amalgama dental para empastes (Hg lquido
en plata slida)
S LIDO L QUIDO L QUIDO
Salmuera ( NaCl en agua )
Azcar en agua
S LIDO S LIDO S LIDO
Se les llama aleaciones :
Bronce : Cu + Sn
Latn : Cu + Zn
Acero : Fe + C
Plata sterling : Ag + Cu
Oro amarillo ( 14 K ):
Au ( 58 % ) + Ag ( 24 %) + Cu( 17 %) +
Zn( 1 %)
Oro amarillo ( 10 K ) :
Au ( 42 % ) + Ag ( 12 %) + Cu( 40 %) +
Zn( 6 %)
1.5.2.2. MEZCLAS HETEROGNEAS: Son aquellas mezclas
donde se pueden distinguir fcilmente dos o ms
sustancias constituyentes.
Ejemplos:
Mezcla de arena y sal comn
Concreto armado: arena, cemento, piedra y agua
S OLUTO DIS OLVENTE S OLUCI N EJEMPLOS
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Lquidos no miscibles como aceites y agua
(emulsiones) ( * )
EMULSIONES: Es la dispersin coloidal de dos
lquidos inmiscibles. La mayora de las emulsiones
contiene agua como uno de los lquidos siendo elotro lquido, que ha de ser insoluble en agua,
lquido oleoso o aceite.
Tabla 1.4: TIPOS DE DISPERSIONES: SOLUCIONES DISPERSIONES
COLOIDALES Y SUSPENSIONES
Dimetro promedio
de las partculas
dispersas
0,5 2, 5 10 1000 Mayores de 1000
Comportamiento
con respecto a la
gravedad
No sedimenta
( Movimientos
cinticos )
No sedimenta
( Movimiento
Browniano )
Sedimenta ( bajo la
influencia de la
gravedad )
Se separa por
dilisis No S S
Comportamiento
con respecto a la
luz
Transparente
Por lo comn traslcida
u opaca (efecto
Tyndall)
Traslcida u opaca
Filtrabilidad No filtrable No filtrable Filtrable
Homogeneidad Homognea En el lmite Heterognea
Nmero de fases Una Dos Dos
Ejemplos Azcar en agua
Sal en agua
Suspensin de
almidn, leche
magnesia
Arcilla en agua
PROPIEDAD SOLUCI N DISPERS I N
COLOIDAL
SUSPENSI N
1.6 DIFERENCIAS ENTRE COMPUESTO Y MEZCLA
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Tabla 1.5: Diferencias entre compuesto y mezcla
Los componentes se hallanen proporcin constante.
Los componentes no puedensepararse por mediosmecnicos o fsicos.
Su formacin or igina cambiosde energa.
El compuesto tienepropiedades diferentes a las
de cada uno de sus
componentes.
Los componentes puedenvariar su proporcin.
Los componentes puedensepararse por la accin dedisolventes o mediosmecnicos.
Su formacin no originacambios de energ a.
Cada componente conserva
sus prop iedades.
: Una sustancia puede ser slida, lquida,
gaseosa, plasmtica, estado Bose Einstein (Quinto estado de la mat ia),
Estado Ferminico.(Sexto estado de la materia).
: Un slido mantiene su volumen y forma debido a
que predominan las fuerzas de cohesin. Sus constituye es se
encuentran en estado de reposo relativo, favoreciendo u rigidez.
La naturaleza nos presenta dos formas a travs de los cuales la
materia logra su rigidez: Un estado slido cristalino; donde loscomponentes de la materia mantienen regularidad en su
ordenamiento tridimensional, favoreciendo la formacin de
estructuras definidas y, un estado slido amorfo; en el cual no existe
regularidad cuando sus componentes alcanzan la rigidez.
COMPUESTO MEZCLA
1.7 ESTADOS DE LA MATERIA
1.7.1 Estado S lido
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En relacin a los slidos; los lquidos conservan
solo su volumen y fluyen para adoptar la forma de sus ecipientes.
Las fuerzas de cohesin y repulsin tienen intensidades parecidas,
favoreciendo su extensin a lo largo de superficies.
Un gas no tiene forma ni volumen y adems de
fluir tambin se expande para ocupar todo el son ms i nsas que
las de cohesin.
Se considera el cuarto estado fsico de la
materia, se produce cuando un gas se somete a muy altas
temperaturas, el gas se ioniza totalmente, siendo el una
mezcla de iones (tomos con carga elctrica) y electro es libres. Porejemplo; existe plasma en la superficie del sol, en el interior de los
volcanes y en las explosiones nucleares.
El
fsico Eric Cornell, Carl Wieman y sus colegas del Instituto Nacional
de Estndares y Tecnologas de la Universidad de Colorado
(EEUU), lograron crear un estado de la materia diferente de los
cuatro hasta ahora conocidos; slido, lquido, gaseoso y plasma.
Al enfriar vapores de Rubidio hasta una temperatura r rd de 180
grados nanokelvin, o sea, una millonsima de grado por encima del
cero absoluto (equivalente a 273, 15 C), el equipo
estadounidense materializ lo que los cientficos deno inan cubo de
hielo cuntico o condensado de Bose Einstein.
Fig. 1.2:
Condensado Bose - Einstein
1.7.2 Estado Lquido:
1.7.3 Es tado Gas e os o :
1.7.4 Estado P lasmtico:
plasma
1.7.5 El Condensado Bos e Eins tein, Quinto Estado de la Materia:
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En 1925, el genio alemn y fsico indio Nath Bose postular n que:
Recientes
investigaciones confirmaron este postulado.
El condensado presentaba unas propiedades exclusivas.
. As describieron sus
observaciones los dos fsicos.
Se interrog a los dos cientficos sobre la aplicacin de este estado
de la materia. La respuesta fue:
. Con temperaturas tan bajas
se congelara hasta el movimiento.
Durante la ltima semana de enero de 2004, un grupo de sicos de
la Universidad de Colorado, Estados Unidos (en la imagen), cre el
sexto estado da materia bautizado con el nombre de condensado
ferminico. Para formarlo tambin es necesario alcanzar
temperaturas prximas al cero absoluto.
A temperaturas tan bajas, los tomos y sus partculas ienen
comportamientos muy diferentes dependiendo de su momento
angular intrnseco el espn o rotacin de esa partcula.
Si un grupo de partculas ocupa un mismo estado cuntico las
partculas se llaman bosones una condicin imprescindi e para
formar un condensado de Bose - Einstein. Los valores del momento
angular intrnseco de los bosones son iguales a un nmero entero
multiplicado por la Constante de Planck y dividido ent e dos pi. Si las
Si un gas s e enfriaba muy p or de bajo d e los 0 C, sus tomos
erdern energa, se frenaran y entonces se uniran unos con
otros para fo rmar un s upe rtomo ins lito.
Se imaginan ustedes la
cons truc c in d e re lojes at micos ms p recis os o de cr e s
atmicos con b arrote s magntic os ?
El cub o de
hielo cun tico rec ue rda a una cere za con una picadura ins ecto,
salvo que su dimetro es de 2x108 m m
1.7.6 Es tado Fermio, Sexto es tado de la materia:
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partculas no pueden tener el mismo estado cuntico se llaman
fermiones. Los fermiones tienen valores no enteros y conforme al
Principio de exclusin de Pauli, y a diferencia de los bosones, no
pueden ocupar el mismo estado cuntico.
Desde 1956, los fsicos saben que en los superconducto s la
corriente elctrica no es transportada por electrones dividuales y s
por parejas de electrones ligados. Los electrones son fermiones y,
antes de poder formarse un condensado de Bose - Einstein, es
preciso su emparejamiento. Los fsicos de Colorado decidieron
imitar la formacin de esas parejas pero en vez de electrones
produjeron un condensado de parejas de tomos sin estar ligados
formando molculas y movindose simultneamente. Losinvestigadores enfriaron una muestra gaseosa del isto Potasio -
40 hasta los 300 nanokelvin, un nanokelvin es la mil m onsima
parte de un Kelvin. El gas estaba contenido en una cmara de vaco;
para manipular y juntar los tomos emplearon campos magnticos y
haces de luz lser.
El condensado ferminico es una nube de tomos de potasio muy
fros con un comportamiento extrao y con las caractersticas de un
superconductor. Segn los fsicos de la Universidad de Colorado, el
condensado ferminico se sita a medio camino entre los
superconductores y los condensados de Bose - Einstein. Aaden
que observando el comportamiento de los tomos de potasio se
dieron cuenta de la posibilidad de obtener materiales que sean
superconductores a temperatura ambiente y que, por lo nto,
puedan conducir electricidad sin perder energa.
El siguiente cuadro nos muestra una breve comparacin de los tres estados
fsicos de la materia en base a la sustancia agua.
Tabla 1.7: Estados de la Materia
1.8 CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA
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Definida
IndefinidaIndefinida
Definido
DefinidoIndefinido
Despreciable
Muy pocaAlta
Partculas en contacto yestrechamente empaquetadas en
formaciones rgidas.Partculas en contacto, peromviles.Partculas muy separadas eindependientes unas de otras.
Los slidos y lquidos constituyen los de la materia
por tener un volumen definido; a lquidos y gases se les llama ya que
no poseen propia sino que adaptan al recipiente que los contiene.
Se denomina a cualquier suceso natural observable y
susceptible de ser medido con algn aparato o instrumento, donde las
sustancias que intervienen en general no cambian, y si cambian, cambio
se produce a nivel microscpico.
Distinguimos los fenmenos fsicos de los , que
son tambin sucesos observables y susceptibles de ser medidos, pero en los
cuales las sustancias intervinientes "cambian" macroscpicamente al
combinarse entre s. A nivel subatmico las reacciones qumicas implican
una interaccin que se produce a nivel de los electrones de los tomos (no a
nivel de los ncleos atmicos).
No es propiamente un cambio o transformacin.
La es la propiedad que presentan ciertos elementos de ha arse al
mismo estado fsico en dos o ms formas con distintas piedades.
Ejemplos:
ESTADOS DE LA MATERIA
ESTADO FORMA VOLUMEN COMPRESIBILIDAD PROPIEDADESSUBMICROSCPICAS
Slido
LquidoGaseoso
IMPORTANTE:
1.9 FENMENOS
FENMENO FSICO
FENMENOS QUMICOS
1.10 FENMENO ALOTRPICO
Alotropa
estados condensados
ludos
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El fsforo se presenta en dos formas alotrpicas al estado slido.
que arde a 14 C, despidiendo gases txicos y el
es estable a condiciones de ambiente.
El Fsforo rojo, es estable acondiciones de ambiente.
El al estado gaseosa se presenta como Oxgeno propiamente (O2)
necesario en nuestra respiracin y el (O3), txico al aspirarse.
El C al estado slido se presenta como ; que es una piedra
preciosa y el usado en la mina de lpiz.
El se presenta al estado slido como rmbicos
muy estable y el de inestable.
Fs foro blanco fs foro
rojo
Oxgeno
ozono
arbono diamante
grafito
azufre azufre de cris tales
cristale s monoc lnicos
CAPTULO II: ENERGA
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Es una
forma o cualidad
intangible de la materiaque causa un cambio o
interaccin de cuerpos
materiales; en otros
trminos, es la
capacidad de realizar
trabajo.
Por lo tanto, todo cambiofsico, qumico o nuclear que ocurren en cuerpos mater ales es causado por
la energa.
Es la capacidad que posee la materia para producir cal trabajo en forma
de movimiento, luz, crecimiento biolgico, etc. Por materia se entiende
cualquier cuerpo slido, lquido o gaseoso existente.
Energa cintica, energa que un objeto posee debido a su
movimiento. La energa cintica depende de la masa y la velocidad
del objeto.
La energa potencial es cuando un objeto o cuerpo no est en
movimiento (o sea en reposo)
Ejemplo:
Un columpio (que no est en movimiento)
2.1 DEFINICIN:
2.2 FORMAS DE ENERGA:
ENERGA CINTICA
ENERGA POTENCIAL
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La energa elctrica se produce por el movimiento de cargas
elctricas, especficamente electrones (cargas negativas que giranalrededor del ncleo de los tomos) a travs de un cable conductor.
Cada vez que se acciona un interruptor, se genera un movimiento de
millones de electrones, los que circulan a travs de u cable
conductor metlico. Las cargas que se desplazan forman parte de
los tomos que conforman el cable conductor. Los elect se
mueven desde el enchufe al aparato elctrico ya sea lavadora, radio,
televisin, etc, lo que produce un trnsito de energa ntre estos dospuntos.
La energa nuclear es aquella que se libera como resultado de una
reaccin nuclear. Se puede obtener por el proceso de Fisin nuclear
(divisin de ncleos atmicos pesados) o bien por Fusin nuclear
(unin de ncleos atmicos muy livianos.
En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energa,
debido a que parte de la masa de las partculas involucradas en el
proceso, se transforma directamente en energa.
En relacin a la liberacin de energa, una reaccin n ear es un
millar de veces ms energtica que una reaccin qumica, por
ejemplo, la generada por la combustin del combustible fsil del
metano.
ENERGA ELCTRICA
ENERGA NUCLEAR
ENERGA GEOTRMICA
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La energa geotrmica consiste en aprovechar la energ trmica del
interior de la Tierra. El interior de la Tierra es caliente como
consecuencia de la fusin de las rocas. Se han encontr do rocas a
ms de 200C. El agua caliente tambin sale al exterior por grietas
de las rocas.
Es la energa que llega a la Tierra proveniente de la estrella ms
cercana a nuestro planeta.
El Sol. Esta energa abarca un amplio espectro de Radiacin
Electromagntica, donde la luz solar es la parte visible de talespectro.
La energa solar es generada por la llamada Fusin Nuclear que es
la fuente de vida de todas las estrellas del Universo.
Es aquella producto de una combustin (cualquier sust que
arde o se "quema"), reaccin en la cual se combina el no del
aire con la materia del cuerpo que arde.
Es aquella que el hombre utiliz, en un comienzo, como producto de
su propio esfuerzo corporal. Luego, utilizo la fuerza nimal, para lo
que domestic animales como bueyes, caballos y burros.
La energa mecnica engloba dos tipos de energa; la rga
potencial (cuando el cuerpo est en reposo) y la energa cintica
(cuando un cuerpo est en movimiento)
ENERGA SOLAR
ENERGA QUMICA
ENERGA MECNICA
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Es la energa obtenida del movimiento de las mareas y s olas del
mar.
Es aquella energa obtenida principalmente de las corrientes de
agua de los ros.
El agua de un ro se almacena en grandes embalses arti ales que
se ubican a gran altura respecto de un nivel de referencia. El agua
adquiere una importante cantidad de energa potencial (aquella queposeen los cuerpos que se encuentran a cierta altura).
Esta energa es producida por los vientos generados en la atmsfera
terrestre. Se puede transformar en energa elctrica mediante el uso
de turbinas elicas que basan su funcionamiento en el giro de aspas
movidas por el viento.
La energa calrica es la energa que se transmiten dos cuerpos
(u objetos) con distintas temperaturas.
Para clasificar las distintas fuentes de energa se pueden utilizar varioscriterios:
A) Segn sean o no renovables.
B) Segn la incidencia que tengan en la economa del pas.
C) Segn sea su utilizacin.
ENERGA MAREOMOTRIZ
ENERGA HIDRULICA
ENERGA ELICA
ENERGA CALRICA
2.3 CMO SE CLASIFICAN LAS FUENTES DE ENERGA?
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Llamaremos fuentes de a aqullas cuyo
potencial es inagotable por provenir de la energa que llega a nuestro
planeta de forma continua como consecuencia de la radiacin solar o
de la atraccin gravitatoria de otros planetas de nues ro sistema solar.
Son la energa solar, elica, hidrulica, mareomotriz la biomasa.
Las fuentes de son aqullas que existen en
una cantidad limitada en la naturaleza. No se renuevan a corto plazo y
por eso se agotan cuando se utilizan. La demanda mundial de energa
en la actualidad se satisface fundamentalmente con este tipo de
fuentes. Los ms comunes son carbn, petrleo, gas natural, ur nio e
hidrgeno (stas utilizadas en fisin y fusin nuclear respectivamente).
Si atendemos al segundo criterio de clasificacin, llamaremos
a aqullas que tienen una
participacin importante en los balances energticos d los pases
industrializados. Es el caso del carbn, petrleo, gas natural,
hidrulica, nuclear.
Por el contrario se llaman , o
nuevas fuentes de energa, a las que por estar en una etapa de
desarrollo tecnolgico en cuanto a su utilizacin gene alizada, no
cuentan con participacin apreciable en la cobertura de la demanda
energtica de esos pases. Es el caso de la energa solar, elica,
mareomotriz y biomasa.
Segn sea su utilizacin las fuentes de energa las podemos
clasificar en primarias y secundarias. son las que se
obtienen directamente de la naturaleza, como ejemplo t nemos el
carbn, petrleo, gas natural. Es una energa acumulada.
, llamadas tambin tiles o fnales, se obtienen a partir de
las primarias mediante un proceso de transformacin po medios
tcnicos. Es el caso de la electricidad o de los combustibles.
A) energ a renovables
energa no renovables
B)
fuentes de energa convencionales
fuentes d e energa no c onvencionales
C)
Las primarias
Las
secundarias
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Segn la Teora de la Relatividad, propuesta por Alber Einstein, la
masa y la energa son dos formas en las que se puede manifestar la
materia y estn relacionadas de la siguiente frmula.
E = m c 2
Donde:
E = energa m = masa del cuerpo
c = Velocidad de la luz = 3 x 10 8m/s
De acuerdo con la misma teora de la Relatividad, se p ntea que:La
masa de todo cuerpo se ve sensiblemente
aumentada cuando ste se moviliza con
alguna rapidez en relacin a un determinado
marco de referencia inercial
As, cuando un cuerpo se mueve a gran
velocidad, su masa ser mayor en relacin a
la que tena cuando se encontraba en reposo
Donde:
m i= Masa inicial, cuando se encuentra en reposo relativo
m f= Masa final
v f = Velocidadc = Velocidad de la luz
Esta relacin es significativa slo para cuerpos que viajan a grandes
velocidades, como por ejemplo las partculas subatmicas aceleradas
(electrones, protones, neutrones, etc.) en ciclotrones y betatrones que
2.4 EQUIVALENCIA ENTRE MASA Y ENERGA
2.5 RELATIVIDAD DE LA MASA
Fig . 2.1: Albert Eins te in, c ientfic o
que revoluc io n la Fs ica
2
1
m im f
v f
c
=
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son instrumentos creados por el hombre para incrementa la velocidad
de partculas. Para cuerpos ordinarios, cuyas velocida s son muy
pequeas respecto de la velocidad a la luz, el increme to de la masa
inercial es extremadamente pequea que ningn instrumento de
medida es capaz de detectar, por lo tanto no tiene mayor significado.
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3.1 Es todo aquello que es suceptible a ser medido.
3.2
La necesidad de tener una unidad homognea para deter inada magnitud,
obliga al hombre a definir unidades convencionales.
Ante la diversidad de sistemas de unidades y las diver s equivalencias, que
hacen tediosas las operaciones y, con el objeto de garantizar la uniformidad
y equivalencia en las mediciones, as como facilitar todas las actividades
cientficas, tecnolgicas, industriales y comerciales, naci oficialmente en
1960 el S.I. que utiliza pocas unidades y es una ampliacin de la forma MKS
del Sistema Mtrico Decimal.
En la dcimocuarta Conferencia General de 1971, el Comit Internacional
de Pesas y Medidas fija 7 unidades de base, 2 suplementarias y unidades
derivadas, con sus smbolos correspondientes aceptados por todos los
pases del mundo.
3.3
3.3.1
3.3.1.1 Son aquellas que
sirven de base para escribir las dems magnitudes.
Tabla 3.1: Magnitudes fundamentales
metro m
kilogramo kg
CAPTULO N 3: MEDICIONES FUNDAMENTALES
MAGNITUDES FSICAS:
SISTEMA DE UNIDADES :
CLASIFICACIN DE LAS MAGNITUDES FSICAS :
POR SU ORIGEN :
MAGNITUDES FUNDAMENTALES :
MAGNITUD UNIDAD SMBOLO
LONGITUD
MASA
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segundo s
Ampere A
Kelvin K
candela cd
mol mol
3.3.1.2
Tabla 3.2: Magnitudes suplementarias
radin rad
estereoradin sr
Son aquellas magnitudes que estn
expresadas en funcin de las magnitudes fundamentales.
TIEMPO
INTENSIDAD DE
CORRIENTE ELCTRICA
TEMPERATURA
TERMODINMICA
INTENSIDAD LUMINOSA
CANTIDAD DE
SUSTANCIA
MAGNITUDES SUPLEMENTARIAS:
MAGNITUD UNIDAD SMBOLO
NGULO PLANO
NGULO SLIDO
3.3.1.3 MAGNITUDES DERIVADAS:
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Tabla 3.3 : Magnitudes derivadas
metro cuadrado m 2
metro cbico m 3
kilogramo por metro cbico kg/ m 3
newton N
pascal Pa
joule J
voltio V
coulomb C
hertz Hz
watt w
3.3.2
3.3.2.1 Son aquellas magnitudes
que estn perfectamente determinadas con slo conocer
su valor numrico y su unidad . Ejm; tiempo, potencia, calor
especfico, volumen, temperatura, etc.
MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO
REA
VOLUMEN
DENSIDAD
FUERZA
PRESIN
TRABAJO , ENERGA
TENSIN O FUERZA
ELECTROMOTRIZ ( FEM)
CANTIDAD DE CARGA
ELCTRICA
FRECUENCIA
POTENCIA
POR SU NATURALEZA :
MAGNITUDES ESCALARES:
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3.3.2.2 Son aquellas magnitudes
que adems de conocer su valor numrico y su unidad, se
necesita su direccin y sentido para que dicha magnitu
quede perfectamente determinada. Ejm; velocidad,
aceleracin, fuerza, etc.
3.4
En fsica es muy frecuente usar nmeros muy grandes pero tambin muy
pequeos. Para su simplificacin se hace uso de los mltiplos y
submltiplos.
Tabla 3.4: Mltiplos, submltiplos
Yotta 1000 000 000 000 000 000 000 000 10 24
Zetta 1000 000 000 000 000 000 000 10 21
Exa 1000 000 000 000 000 000 10 18
Peta 1000 000 000 000 000 10 15
Tera 1000 000 000 000 10 12
Giga 1000 000 000 10 9
Mega 1000 000 10 6
Kilo 1000 10 3
hecto 100 10 2
Deca 10 10 1
MAGNITUDES VECTORIALES:
NOTACIN EXPONENCIAL
3.5 MLTIPLOS, SUBMLTIPLOS Y PREFIJOS PARA LAS UNIDADES
MTRICAS
MLTIPLOS
PREFIJO S MBOLO VALOR EQUIVALENTE
Z
E
P
T
G
M
K
H
Da
Y
-
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40
deci 0,1 10 1
centi 0,01 10 2
mili 0,001 10 - 3
micro 0,000 001 10 6
nano 0,000 000 001 10 9
pico 0,000 000 000 001 10 - 12
femto 0,000 000 000 000 001 10 15
atto 0,000 000 000 000 000 001 10 18
zepto 0,000 000 000 000 000 000 001 10 - 21
yocto 0,000 000 000 000 000 000 000 001 10 - 24
La temperatura es una propiedad de la materia que nos dica el grado de
agitacin molecular que en promedio tiene un cuerpo, a mayor temperatura
significa que en el cuerpo las molculas se mueven con mayor velocidad.
Se puede asumir tambin que la temperatura mide la energa interna
de un cuerpo.
La temperatura es una propiedad intensiva que no depen de la
masa, dos cuerpos de diferentes masas pueden hallarse la misma
temperatura. La mayor o menor temperatura de un cuerpo depende de
la cantidad de energa cintica que poseen las partculas que forman
los tomos o molculas.
SUBMLTIPLOS
d
c
m
n
p
f
a
z
y
3.6 TEMPERATURA
m
-
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Calor es igual que temperatura?
No, calor es una forma de energa interna en trnsito ue depende de
la masa. El calor fluye de mayor a menor temperatura.
A B TA > TB
Calor
.-Todos los tomos estn constituidos de tomos y
molculas en movimiento. La suma de energas debido al movimiento detraslacin, rotacin y vibracin, es lo que se llama e rga interna.
: Es aquel instrumento que sirve para medir la temperatura.
: Pueden ser relativas y absolutas.
Usan como referencia los puntos de
congelacin y ebullicin del agua.
Las ms empleadas son:
Cuando la
presin exterior es una atmsfera. , marca 0 en el punto de
congelacin de agua y 100 en su punto de ebullicin, dicho
intervalo en 100 divisiones, cada una de las cuales en un grado
centgrado.
( F ), Cuando la
presin exterior es de una atmsfera, marca 32 en el punto de
congelacin del agua y 212 en su punto de ebullicin, divide el
intervalo en 180 divisiones, cada una de las cuales re resenta un
grado Fahrenheit.
3.7 ENERGA INTERNA
3.8 TERMMETRO
3.9 ESCALAS TERMOMTRICAS
A) ESCALAS RELATIVAS:
A.1) ESCALA CELSIUS O CENTGRADO : ( C ),
A.2) ESCALA FAHRENHEIT O INGLESA :
-
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: Su cero coincide con el Cero Absoluto de
temperatura, ste es un punto terico no alcanzado an por ningn
cuerpo y donde hipotticamente se sostiene no habra imiento
molecular.
Se inicia en el cero absoluto y la presinexterior es de 1 atm, marca 273 en el punto de congelacin del agua y
373 en el punto de ebullicin, el tamao de 1K equivale a 1 C.
Se inicia en el cero absoluto, la presin
exterior es de 1 atm, marca 492 en el punto de congelacin del agua y
672 en su punto de ebullicin. El tamao de 1 R equivale al de 1F.
Aplicando Thales, para las 4 escalas.
B) ESCALAS ABSOLUTAS
B.1) ESCALA KELVIN : ( K ):
B.2) ESCALA RANKINE ( R ):
3.10 RELACIN DE ESCALAS
C F K R
100 212 373 672
P e xt. = 1 atm.
T C T F T K T R
0 32 273 492
0 4
- 273 - 460 0 0
3.11 CONVERSIN DE LECTURAS:
Punto de congelacin
del agua .
Punto de eb ullicin del agua.
Punto de fus in
mezcla de sales amoniac ales
Cero abs oluto
-
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Simplificando se tiene:
Las frmulas que se indican a continuacin se usan cuando hay variacin (aumento o disminucin) de temperatura.
T = 100 C = 180 F = 100 K = 180 R
Se tiene: 1 C = 1,8 F = 1 K = 1,8 R
donde: 1 C = 1,8 F 1 C = 1 K 1 F = 1 R
Para resolver ejercicios de escalas, termomtricas, primero se
identifica si se trata de una variacin de temperatura o de un cambio de
escala.
Es una unidad fsica de concentracin que resulta de
dividir la masa de un cuerpo entre su volumen.
Cada sustancia ( slido , lquida o gas ), tiene su propia densi d.
D = M / V
0 32 273 492
100 0 212 32 373 273 672 492
32 273 492
100 180 100 180
32 273 492
5 9 5 9
T C T F T K TR
T C T F T K TR
T C T F T K TR
= = =
= = =
= = =
3.12 VARIACIN DE TEMPERATURA :
Nota:
3.13 DENSIDAD Y PESO ESPECFICO
3.13.1 DENSIDAD:
-
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g/mL , kg/L , lb/ pie 3 , lb/gal
Se denota con D o
1) Considerando en los 3 estados de la materia.
* La densidad de una sustancia vara de acuerdo con su estado.
Ejemplo: H2O.
- A 0C hielo tiene una D = 0,9998 g/mL a medida que a menta la
temperatura, la estructura rgida del hielo colapsa aumentando su
densidad.
- A 4C no predomina ningn efecto, y el agua alcanza
mxima densidad de 1,00 g/mL.
- Por encima de 4C existe el efecto de un aumento mole ular y el
lquido continua dilatndose por consiguiente disminuye su
densidad.
D H 2O = 1 g/ ml = 1 kg / L = 62,4 lb/pie 3
D aire = 1,293 g/cc ( 0C y 1 atm a CN. )
* La densidad de un cuerpo depende de la presin y tem ratura;
ambos parmetros modifican el volumen del cuerpo pero su
masa.
Tabla 3.5: Relacin de densidades y la temperatura
0 0, 9998
4 1, 0000
50 0, 9981
UNIDADES:
OBS ERVACION N 1 :
OBS ERVACION N 2 :
VALORES IMPORTANTES
T C D ( g /cc )
-
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Se halla dividiendo, la masa total de
la mezcla entre el volumen total de la misma.
Donde: Mt = Masa total = M1+ M2+ M3+ .................. + Mn
V = Volumen total = V 1+ V 2 + V 3+ ......................+ Vn
Dm= Densidad de la mezcla.
* La densidad de una mezcla no es igual a la suma de l s densidades
de los componentes.
Dm es igual a D1 + D2 + D3 + .........................+ Dn
* Si los volmenes de cada componente de la mezcla es isma ; Se
cumple que :
La densidad de la mezcla siempre est comprendido entr las
densidades > y
-
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Es una cantidad adimensional que resulta
de dividir la densidad de un cuerpo entre las densidad de otro cuerpo
con el cual se desea comparar.
Donde : Dr= Densidad relativa de A con respecto a B.
DA= Densidad de A.
DB= Densidad de B.
La densidad relativa carece de unidades.
Es una unidad fsica de concentracin que
resulta de dividir el peso de un cuerpo entre su volum n.
Se denota con pe o
=
Donde:
= peso especfico.
w = peso. Dina/cm3 , N/ cm3 , lbf/pie3 , N/m3
V = volumen.
* Relacin entre ( D ) y peso especfico ( )
= .
donde g: aceleracin de la gravedad.
3.13.3 DENSIDAD RELATIVA:
OBSERVACION N 6:
OBSERVACION N 7:
3.13.4 PESO ESPECFICO:
UNIDADES
A
B
DADr D
B D
A BD es diferente D
B A
w
V
w
V
mgD g
V
= =
= =
-
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El tomo es la partcula ms pequea de un elemento qumico que conservalas propiedades de dicho elemento; es un sistema dinmico y energtico en
equilibrio, consttuido por dos partes:
4.2 N CLEO
Es la parte central
Muy pequeo
Presenta carga positiva
Contiene aproximadamente 200 tipos de partculas denominadas
nucleones, de los cuales los protones y los neutrones on los ms
importantes (nucleones fundamentales). Estas poseen una gran masa
en comparacin con otras partculas (99, 99%).
Fig. 4.1 Estructura del tomo
CAPTULO IV: ES TRUCTURA ATMICA I
4.1 CONCEPTO ACTUAL DEL TOMO:
o
o
o
o
-
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4.3 ENVOLTURA O ZONA EXTRANUCLEAR:
Es un espacio muy grande (constituye el 99, 99% del volumen atmico),
donde se encuentran los electrones ocupando ciertos estados de energa
(orbitales, subniveles y n iveles).Los electrones se encuentran a distancias no definidas especto al ncleo y
se desplazan en torno a ella en trayectorias tambin i inidas, porque
segn la mecnica ondulatoria o mecnica cuntica, slo podemos
determinar la regin espacial energtica donde existe la mayor probabilidad
de encontrar un electrn, llamado orbital o nube elect nica.
4.4 PARTCULAS SUBATMICAS FUNDAMENTALES
Tabla 4.1: CARACTERSTICAS DE LA PARTCULAS SUBATMICAS
FUNDAMENTALES
Masa Carga
Partcula Smbolo
En gramos En u.m.a. Absoluta Relativa
Descubridor
Electrn e 9,1095x10 - 28 0, 00055 - 1,6022x1019C - 1 J. Thomson
( 1897 )
Protn p + 1,672x10 24 1, 0073 +1,6022x1019C + 1 Ernest
Rutherford
( 1919 )
Neutrn n 1,675x10 - 24 1, 0087 0 0 J. Chadwick
( 1932 )
Se le denomina partcula a un cuerpo dotado de masa, y del que se hace
abstraccin del tamao y de la forma.
Una partcula subatmica es una partcula ms pequea ue un tomo,
puede ser elemental o compuesta.
4.5 PARTCULAS SUBATMICAS
-
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A principios del siglo XX, se realiz el descubrimiento de unas partculas
subatmicas llamadas protn, electrn y neutrn, estas estn contenidas en
el tomo.
Las partculas subatmicas de las cuales se sabe su existencia son:
Bosn, Positrn, Electrn, Protn, Fermin, Neutrino, drn, Neutrn,
Leptn, Quark, Mesn.
Las partculas estn formadas por componentes atmicos como los
electrones, protones y neutrones, (los protones y los utrones son
partculas compuestas), estas estn formadas de quarks.
Los Quarks se mantienen unidos por las partculas gluo que provocan una
interaccin en los quarks y son indirectamente responsables por mantener
los protones y neutrones juntos en el ncleo atmico.
Donde:
Z = Nmero atmico
A = Peso atmico o masa atmica
n = Nmero de neutrones
Cuando el tomo es neutro, se tiene: Z = p += e
Clculo del nmero de neutrones: n = A Z
Por lo tanto: n = A p + n = A - e -
4.6 REPRESENTACIN DE UN ELEMENTO
AZE
AZE
-
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50
Tabla 4.2: Tipos de nclidos
Elementos iguales, que tienen
nmeros atmicos iguales,
pero diferente masa atmica y
diferente nmero de neutrones.
Elementos diferentes, pero
tienen la masa atmica igual.
Elementos diferentes, masas
diferentes, nmeros atmicos
diferentes, pero nmero de
neutrones iguales.
Desde la antigedad el ser humano se ha cuestionado
de que estaba hecha la materia, unos 4000 aos a.C, el filsofo griego
Demcrito consider, que la materia estaba constituida po pequeas
partculas, que no podan ser divididas en otras ms pequeas. Por ello
llamo a esta partcula TOMO, que en el griego quiere r
"indivisible". Demcrito atribuyo a los tomos la cual d de ser
eternos, inmutables e indivisibles. Sin embargo la idea de Demcrito
4.7 TIPOS DE NCLIDOS
TIPOS DE
TOMOS
REPRESENTACIN DEFINICIN
ISTOPOS O
HLIDOS
ISBAROS
ISTONOS
4.8 MODELOS ATMICOS
DEMCRITO:
1 2
1 2
;
1 21 2;
1 2
1 21 2
;
A A
Z Z
n n
E E
A A
Z ZE E
A A
Z Z
n n
E E
A)
-
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sobre la materia no fue aceptada por filsofos de esa poca, y hubiera
de transcurrir cerca de 2200 aos, para que la idea de tomo fuera
tomada de nuevo en consideracin.
Fu el primero en introducir el concepto de tomo.
Dalton postul que la materia era discontinua y no continua y que
estaba formada por partculas indivisibles muy pequeitas a las que
llamamos tomos.
Postulados:
La hiptesis de Dalton se basa en los siguientes postulados:
1. Los elementos estn constituidos por tomos, que so partculasindependientes, inalterables e indivisibles.
2. Los tomos de un mismo elemento son iguales en masa y en el resto
de propiedades.
3. Los tomos de distintos elementos tienen diferentes masas y
propiedades.
4. los componentes se forman por la unin de tomos de los
correspondientes elementos en relacin sencilla de nmero entero.
5. En las reacciones qumicas los tomos no se crean ni se destruyen
nicamente se redistribuyen.
DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRN.
Descubri en 1897 que los rayos catdicos no eran un f ujo sin masa,
sino chorros de partculas cargadas negativamente y co masa, a las
que llam "electrn" . Propuso que stos se encontraban en el tomo,
como las pasas de un pastel, envueltos como una sustancia rgida y de
carga positiva.
B) JOHN DALTON (1766 -1844)
C) JOSEPH JOHN THOMPS ON: (1856 1940)
-
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DESCUBRIMIENTO DEL NUCLEO ATMICO.
ste cientfico coloc una muestra de material radioactivo (polonio),junto a una lmina de oro, a la que recubri con placas fotogrficas. Al
observar como las partculas alfa, que poseen carga positiva,
atraviesan la lmina de oro, comprob que algunas se desviaban y
otras rebotaban.
Este hecho contradeca el modelo de Thompson. propuso que los
electrones giraban alrededor del ncleo en rbitas, ig al que lo hacen
los planetas alrededor del sol.
DESCUBRIMIENTO DE RBITAS DEFINIDAS CIRCULARES CON
ENERGA DETERMINADA.
ste cientfico descubri en 1913 que existe un nmero limitado de
rbitas o niveles de energa. Un ao antes, en 1912, T pson haba
descubierto el protn o ncleo de hidrgeno.
Fsico alemn que profundiz en la teora de Niels Bohr sobre los
espectros. Pas la mayor parte de su vida profesional Munich.
Sommerfeld estudi una gran variedad de problemas (giroscopios,
difraccin electrnica y de rayos X, ondas de radio.). Su trabajo ms
conocido es el de los espectros atmicos. Desarroll, profundizando en
ella, la teora de la estructura atmica concebida por Niels Bohr.
Sommerfeld sustituy el modelo de las orbitas electrnicas circulares
por las orbitas elpticas e introdujo un nuevo numero untico azimutal.
En 1916, Friedrich Paschen confirmaba con cierto detalle la hiptesis
de Sommerfeld
D) ERNEST RUTHERFORD: (1871 - 1937)
E) NIELS BOHR: (1885 -1962)
F) SOMMERFELD, ARNOLD: (1868 - 1951)
-
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Para comprender qu es la teora de los cuantos debemos referirnos a las
teoras clsicas a fin de que resalten las diferencias que existen entreambas. Digamos primero que mientras que las leyes dadas por las teoras
clsicas permiten describir los fenmenos que tienen l gar en los campos
macroscpico y microscpico, las leyes dadas por las t oras cunticas, en
cambio, son vlidas en los dominios del mundo atmico.
As pues, lo esencial es notar que estamos ante dos mun s con
caractersticas distintas, regidos por leyes distintas; por tal razn, mientras la
mecnica clsica permite describir el movimiento de lo planetas alrededordel sol, la mecnica cuntica estudia los procesos electrnicos alrededor del
ncleo atmico.
El concepto que hizo estallar la crisis cuando todava no haba nacido la
teora de los cuantos, fue el de energa. Efectivament mientras en el
dominio macroscpico un cuerpo puede poseer prcticamente cualquier
valor de energa, en el mundo atmico, en cambio, una artcula slo puede
tener valores fijos de energa y pasar de uno a otro a saltos, como si se
tratasen de escalones de energa.
El consiste en la emisin de electrones por un material
cuando se le ilumina con radiacin electromagntica (l z visible o
ultravioleta, en general). A veces se incluyen en el t otros tipos de
interaccin entre la luz y la materia.
El efecto fotoelctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887,
al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta
tensin alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta
que cuando se deja en la oscuridad. La explicacin terica solo fue hecha
4.9 TEORA DE LOS CUANTOS
4.10 EFECTO FOTOELCTRICO:
efec to fotoe lc trico
-
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por Albert Einstein, quien public en 1905 el revolucionario artculo
Heurstica de la generacin y conversin de la luz, basando su formulacin
de la fotoelectricidad en una extensin del trabajo sobre los cuantos de Max
Planck.
Fig. 4.2: Efecto fotoelctrico
Max Planck:
Donde:
E = Energa de un fotn
h = Constante de Planck : 6,63 x 10 -34J.s
c = Velocidad de la luz: 3 x 10 8m/s
Efecto Fotoelctrico:
Ec= Energa cintica
= Longitud de onda
0= Longitud de onda en el umbral
4.11 FRMULAS DE MAX PLANCK Y EFECTO FOTOELCTRICO
E h
hcE
cE E E
c
hc h cE
c c
hc hcE E hc
n
l
l l
l l
l l l l
=
=
= +
= + = =====> =
0
0
.0
0 0 .
-
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Los nmeros cunticos son valores numricos discretos que nos indica las
caractersticas de los electrones en los tomos, esto est basado en la teoraatmica de Niels Bohr, que es el modelo atmico ms ac ptado y utilizado
en los ltimos tiempos por su simplicidad.
Estos nmeros cunticos son:
( = 1, 2, 3, 4 ... ), indica el nivel de energa en el ue se halla elelectrn. Esto determina el tamao del orbital. Toma valores enteros.
Se relaciona con la distancia promedio del electrn al ncleo del orbital.
( = 0,1,2,3,4,5,...,n 1), indica la forma de los orbitales y el subnivel de
energa en el que se encuentra el electrn.
Si:
Subrbita "s" ("forma circular") proviene de harp
( ).
Subrbita "p" ("forma semicircular achatada") proviene
de rincipal.
Subrbita "d" ("forma lobular, con anillo nodal") proviene
de ifuse ( ).
Subrbita "f" ("lobulares con nodos radiales") proviene
de undamental.
Subrbita "g"
Subrbita "h"
4.12 NMEROS CUNTICOS
I) El NMERO CUNTICO PRINCIPAL; (n):
II) El NMERO CUNTICO SECUNDARIO, DEL MOMENTO ANGULAR
O AZIMUTAL; (l):
l = 0: s s
l = 1: p
p
l = 2: d
d
l = 3: f
f
l = 4:
l = 5:
n
l
tido
d ifus o
n
-
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Indica la orientacin
espacial del subnivel de energa, "( m = - l,..., - 2, - 1, 0, + 1, + 2, ...,+ l )".
Para cada valor de hay ( 2 + 1 ) valores de .
indica el sentido de giro delcampo magntico que produce el electrn al girar sobre su eje. Toma
valores 1/2 y -1/2.
Tabla 4.3: Nmeros cunticos
Nombre Smbolo Significadoorbital
Rango devalores
Valor ejemplo
NmeroCunticoprincipal
n shell o capa 1 = 1, 2, 3 ,
NmeroCuntico
Secundario oazimutal
( Momentoangular )
l subshell osubcapa
0 ( n 1 )Para = 3= 0, 1, 2
s, p , d
NmeroCuntico
Magntico,( Proyeccinde momento
angular)
m energa shift -l + lPara = 2
= - 2, - 1, 0,+1, +2
NmeroCuntico Spin
s Spn Para un electrnsea:
s =
III) El NMERO CUNTICO MAGNTICO; ( ):
IV) El NMERO CUNTICO DE SPIN; ( ):
n n
ln
l
ml
m
m
s
l l m
+
+
1 1
2 21 1
;2 2
y
-
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Es el modo en el cual los electrones estn ordenados e el tomo.
Cumple con la regla del serrucho o de sarrus.
Fig. 4.3: Regla del serrucho
El orbital es la descripcin ondulatoria del tamao, forma y orientacin deuna regin del espacio disponible para un electrn. Cada orbital condiferentes valores de presenta una energa especfica para el estado del
electrn.
Fig. 4.4: Orbitales
4.13 CONFIGURACIN ELECTRNICA
4.14 ORBITALES
n
-
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Es un esquema donde se encuentran ordenados y clasificados los
elementos qumicos, de acuerdo a su nmero atmico y sus propiedades.
La tabla peridica es un auxiliar de mucha importancia para muchos
estudiantes, profesores y profesionales, ligados a las ciencias y muy
especialmente al rea de qumica, pues nos permite conocer las
propiedades de un elemento de acuerdo a su ubicacin, demos saber
si es un metal, no metal o gas noble, del mismo modo su electronegatividad,
peso atmico, punto de fusin, punto de ebullicin, nmero atmico, radioatmico, etc.
Distribuy los elementos hasta ese entonces conocidos n metales y
no metales (electropositivos y electronegativos).
Estableci la hiptesis que: Propuso el ordenamiento ementos
en base al Hidrgeno segn la cual las masas atmicas dio eran
nmeros enteros y mltiplos de aquel.
Con el descubrimiento de los istopos decae esta teora, sobre todo
con los experimentos efectuados por el francs Dumas.
CAPTULO V : TABLA PERIDICA
5.1 CONCEPTO TABLA PERIDICA DE LOS ELEMENTOS QUMICOS
5.2 DESARROLLO ATMICO DE LA TABLA PERIDICA
Deficiencias:
. UAN JACO BO BERZELIUS
B. WILLIAM PROUT
-
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El alemn Johann Dobereiner, agrupa los elementos de p opiedades
similares en conjunto de tres llamados Triadas, observando que en
cada triada el peso atmico de uno de los elementos eraaproximadamente el promedio de los otros dos.
Tabla 5.1: Triadas de Dobereiner
Elemento P.A Elemento P.A Elemento P.A Elemento P.A
Li 7 Ca 40 S 32 Cl 35,5
Na 23 Sr 88 Se 79 Br 89
K 39 Ba 37 Te 127 I 127
No todos los elementos forman triadas
Estn ordenados de acuerdo a su nmero de masa.
En 1862, el francs Alexandro Beguyer de Chancourtois, hizo unordenamiento de los elementos graficndolos en la pare e un cilindro
en orden creciente a sus masas atmicas promedio en forma de hlice,
la que luego dividi en 16 segmentos colocando en cada no de ellos
la forma vertical a los elementos de propiedades semejantes a lo cual
denomin Caracol Telrico.
Fig. 5.1: Caracol Telrico
C. TRIADAS DE DOBEREINER
D. CARACOL TEL RICO
Deficienc ias :
-
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60
El Ingles John Newlands, ordena los elementos conocidos en la poca
en funcin creciente a su peso atmico, observando que cada octavo
elemento tena propiedades semejantes al primero donde se empez acontar.
Tabla 5.2: Octavas de Newlands
1 7 9 11 12 14 16
19 23 24 27 28 31 32
Si bien el sistema funcionaba hasta el elemento Potasio, no ocurra
as para elementos de mayor peso atmico.
Al descubrirse nuevos elementos y entre ellos los gas nobles, ya
no resultaba aplicable la Ley de las octavas.
E. OCTAVAS DE NEWLANDS
ELEMENTO H Li Be B C N O
PESO
ATMICO
ELEMENTO F Na Mg Al Si P S
PESO
ATMICO
Deficiencias:
-
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El ruso Dimitri Ivanovich Mendeleiev y el alemn Julius Lothar Meyer
trabajando independientemente lograron establecer una sificacin
de los elementos casi idnticas.
Se establece por primera vez una , la cual sostiene que
Las propiedades de los elementos dependen de su peso atmico y se
repiten sistemticamente al ordenarlos en funcin creciente a esta
propiedad.
En la tabla peridica de Mendeleiev, existen columnas ticales y
grupos, donde se hallan los elementos de propiedades lares.Mendeleiev, en su tabla deja espacios vacos para los elementos ue
segn l no haban sido descubiertos, indicando las pr piedades que
deberan tener. Al descubrirse nuevos elementos, queda comprobada
la genialidad del qumico ruso ya que las propiedades por l indicadas
resultaban muy cercanas y en algunos casos idnticas las que
realmente tenan estos elementos.
Por ejemplo : El Escandio, Galio, Germanio y Renio a los que haba
denominado: EKA - BORO, EKA ALUMNIO, EKA SILICIO Y DVI
MANGANESO, respectivamente.
En su poca Mendeleiev clasific a 63 elementos que co ca y para
predecir las propiedades de los elementos no descubiertos, determin
que las propiedades de los elementos se encontraban re acionadas con
los elementos que los circundaban.
Esta tabla no expresa la configuracin electrnica de tomos.
No consider la existencia de los gases nobles.
F. TABLA PERIODICA DE MENDELEIEV Y MEYER
Ley Peridica
Deficiencias:
-
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62
La ley peridica de pesos atmicas crecientes no se cumple en
algunos casos.
Los elementos poseen una valencia, lo cual es falso.
Los metales y no metales, no siempre se encuentren clarame e
diferenciados, as el Mn ( metal ), se halla en le mismo grupo delCloro ( no metal ).
Tabla 5.3: Prediccin segn Mendeleiev y Winkler
Masa atmica promedio
aproximada : 72
Masa atmica promedio : 72, 6
Peso especfico aproximado : 5, 5 Peso especfico : 5, 35
Frmula del xido : EO 2 Frmula del xido : GeO 2
El xido se reducir fcilmente a
metal.
El GeO2se reduce a metal ante la
accin del H 2
El Cloruro tiene frmula ECl4y ser
lquido con una temperatura de
ebullicin de unos 90C y peso
especfico aproximado de 1, 9.
El GeCl4 es un lquido con
temperatura de ebullicin de 83 C y
peso especfico de 1, 887.
Prediccin de Mendele iev Es tab lecido po r Winkler
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Tabla 5.4: Tabla Peridica segn Mendeleiev
RowGroup I
-----R 2O
Group II-----RO
Group III-----
Group IVRH 4RO 2
Group VRH 3
R 2O 5
Group VIRH 2RO 3
Group VIIRH
R 2O 7
Group VIII-----RO 4
1 H = 1
2 Li = 7 Be = 9,4 B = 11 C = 12 N = 14 O = 16 F = 19
3 Na = 23 Mg = 24 Al = 27, 3 Si = 28 P = 31 S = 32 Cl = 35, 5
4 K = 39 Ca = 40 ___ = 44 Ti = 48 V = 51 Cr = 52 Mn = 52 Fe = 56, Co = 59Ni = 59, Cu = 63
5 (Cu = 63 ) Zn = 65 ___ = 68 ____ = 72 As = 75 Se = 78 Br = 80
6 Rb = 85 Sr = 87 ? Yt = 88 Zr = 90 Nb = 94 Mo = 96 ___ = 100 Ru = 104 , Rh = 104Pd = 106 , Ag = 108
7 (Ag = 108) Cd =112
In = 113 Sn = 118
8 Cs = 133 Ba =137
?Di = 138 ? Ce =140
9
10 ?Er= 178 ? La = 180Ta = 182 = 184
Os = 195 , Ir = 197,Pt = 198, Au = 199
11 (Au = 199) Hg =200
Tl = 204 Pb = 207 Bi = 208
12 Th = 231U = 240
El ingls Henry Moseley, empleando un tubo de descarga, bombardea con
rayos catdicos un blanco metlico usado como nodo, y comprueba que los
rayos X producidos al impactar el haz e rayos catdico , varan su eficiencia
en funcin directa con el nmero atmico del metal.
Las propiedades de los elementos dependen
de su nmero atmico y se repiten sistemticamente al denarlos en
funcin creciente a esta propiedad.
1. Los elementos se hallan ubicados en orden creciente a u nmero
atmico.
2. Existen columnas verticales o grupos ( I , II, III, IV , V , VI , VII, VIII ) ,
cada grupo se halla formado por dos subgrupos, tal que estos
G. TABLA PERIDICA MODERNA
5.3 DESCRIPCION DE LA TABLA PERIODICA DE LOS ELEMENTOS
QUMICOS
LEY PERIDICA MODERNA:
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contienen elementos con propiedades similares.
3. Actualmente los grupos se reconocen por nmeros arbigos ( 1, 2 , 3 ,
4 , , 18 ).
Tabla 5.5: Subgrupos de la Tabla Peridica
:
(I A, II A , III A , ., VIII A)
(I B, II B , III B , .., VIII B)
Para los elementos representativos, el nmero de grupo indica el nmero de
electrones de valencia, estos son los que se hallan en el ltimo nivel de
energa.
Del mismo modo los grupos en la Tabla Peridica se enu n segn
nmeros arbigos. ( 1, 2, 3, ..15, 16, 17, 18 )
Existen 7 ( 8 ) perodos o filas horizontales. ( 1, 2, 3, 4, 5, 6,7 )
: 2 elementos perodo corto
: 8 elementos perodo corto
: 8 elementos perodo corto
: 18 elementos perodo largo
: 18 elementos perodo largo
: 32 elementos perodo largo
: 32 elementos perodo largo
(con elementos sintetizados )
: X elementos perodo incompleto
(elementos supuestos)
Los perodos 6 y 7 tienen una prolongacin en la parte inferior de 14
elementos cada uno, que en conjunto se les llama
SUBGRUPO A ELEMENTOS REPRESENTATIVOS
SUBGRUPO B: ELEMENTOS DE TRANSICION
Primer pero do
Se gundo pe rodo
Tercer perodo
Cuarto perodo
Quinto perodo
Se xto perodo
Sptimo perodo
Octavo perodo
TIERRAS RARAS.
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: 14 elementos
: 14 elementos
El nmero de perodo indica el nmero de niveles de energa o capas de lostomos.
5.4 Entre las ms importantes tenemos:
Fu definida por el qumico estadounidense Linus Pauli g , como la
capacidad que tienen los tomos para atraer electrones.
Dio una escala de valores para la Electronegatividad, desde 0, 7 hasta
4, 0
En la tabla por lo general, la electronegatividad aume hacia la
derecha y hacia arriba, disminuyendo hacia la izquierda y hacia abajo.
Fig. 5.2: Tabla peridica indicando la electronegativi d
Perodo 6 LANTNIDOS
Perodo 7 ACTNIDOS
PROPIEDADES ATMICAS:
A) ELECTRONEGATIVIDAD (EN) :
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Fig. 5.3: Tabla peridica indicando la variacin de la electronegatividad
Es la energa mnima necesaria que al entregarse a un mo que se
halla en estado basal, ste logra perder el electrn que se hallaba en el
ms alto estado energtico.
En la tabla peridica aumenta hacia la derecha y hacia arriba,
disminuyendo hacia la izquierda y hacia abajo.
Ejemplos :
Na + ( 119 Kcal / mol ) =======> Na + + e -
S + ( 239 Kcal / mol ) =======> S + + e -
Fig. 5.4: Tabla peridica indicando la variacin de la energa de ionizacin
B) ENERGA DE IONIZACIN O POTENCIAL DE IONIZACIN (EI)
E
E
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Es la distancia entre el ncleo y el lmite de la nube electrnica.
En la tabla peridica, el Radio Atmico aumenta hacia en cadagrupo y disminuye en cada periodo.
Fig. 5.5: Tabla peridica indicando la variacin del r dio atmico.
Tabla 5.6: Propiedades fsicas de los metales y no metales
a condiciones de
ambiente se presentan al estado
slido, excepto el mercurio.
pueden ser slidos
(carbono), lquidos (bromo) o gases
(oxgeno).
C) RADIO ATMICO (RA):
5.5 PROPIEDADES DE LOS METALES Y NO METALES
5.5.1 PROPIEDADES FSICAS
METALES NO METALES
Los metales Los no metales
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presentan brillo
caracterstico y son opacos.
son buenosconductores del calor y la
electricidad-
son maleables y
dctiles.
no tienen brillo y por lo
general son transparentes.
en cambio son malosconductores.
al estado slido son
quebradizos (azufre).
Tabla 5.7: Propiedades qumicas de los metales y no metales
tienen pocos electrones
de valencia
tienen baja
electronegatividad
al formar
enlace por lo general pierden
electrones.
se hallan
unidos por el enlace metlico.
tienen muchos
electrones de valencia
tienen alta
electronegatividad
al formar
enlace por lo general ganan
electrones.
se hallan
unidos por enlace covalente.
5.6 : Constituyen los subgrupos A de la tabla
peridica, siendo una familia qumica el conjunto de e ementos cuyas
propiedades fsicas y qumicas son afines.
Los metales
Los metales
Los metales
Los no metales
Los no metales
Los no me tales
5.5 .2 PROPIEDADES QUMICAS DE LOS METALES Y NO METALES
METALES NO METALES
Los metales
Los metales
Los tomos metlicos
Los tomos metlicos
Los no metales
Los no metales
Los tomos no metlicos
Los tomos no metlicos
FAMILIAS QUMICAS
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Sub - grupo A:
IA : Alcalinos
IIA : Alcalinos trreos
IIIA : Trreos o boroides
IV : CarbonoidesV : Nitrogenoides
VI : Anfgenos, oxigenoides, calcgenos, chalcoides.
VII : Halgenos
VIII : Gases Nobles, aergenos, gases inertes, gases raros.
Sub - grupo B:
IB : Elementos puente
IIB : Metales noblesIIIB : Familia del Escandio
IVB : Familia del Titanio
VB : Familia del Vanadio
VIB : Familia del Cromo
VIIB : Familia del Manganeso
VIIIB : Elementos Ferromagnticos
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En las reacciones qumicas ordinarias, los tomos y molculas interaccionanlogrando un reordenamiento de sus nubes electrnicas, rando nuevas
sustancias; en estas reacciones los ncleos atmicos no sufren ninguna
modificacin en su estructura.
Las reacciones nucleares en cambio, son aqullas donde se origina
rompimiento de los ncleos atmicos, generndose produ s de reaccin
que son elementos diferentes a los que reaccionaron.
Algunas reacciones nucleares ocurren espontneamente, mo en la
reactividad, donde se verifica la desintegracin de n eos individuales a una
velocidad que no es alterada por factores como presin y temperatura. La
mayora de reacciones nucleares conocidas, sin embargo, son el resultado
de la interaccin de dos ncleos atmicos o del impact de una partcula
subatmica contra un ncleo, en este caso si son alteradas por las
variaciones de energa.
El estudio de las reacciones nucleares se inicia en 1919, a partir de los
experimentos realizados por Ernest Rutherford, quien logra la primera
transmutacin artificial, al bombardear nitrgeno con artculas alfa,
comprobando que se producan protones y oxgeno de acuerdo a la
reaccin:
Es un fenmeno que se produce cuando, debido a la inestabilidad del
ncleo, este se fracciona produciendo nuevos ncleos, emisin de partculas
y emisin de energa.
CAPTULO V : QUMICA NUCLEAR
6.1 LAS REACCIONES NUCLEARES:
6.2 RADIACTIVIDAD:
14 4 17 1
7 2 8 1
N O pa+ ====> +
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La radiactividad, se manifiesta de dos formas:
A) Descubierta en forma casual por Henry
Becquerel en 1896, es la desintegracin en forma espon nea de los
ncleos, emitiendo partculas, nuevos ncleos y energa.
Ionizan el medio que los rodea.
Producen brillo en pantallas fluorescentes, como el ZnS.
Presentan un poder de penetracin caracterstico.
Presentan tres tipos de emisiones llamadas: radiacione alfa, beta y
gamma.
Fig. 6.1: Desviacin de las emisiones radiactivas
Radiactividad natural:
Carac ters ticas de las e mis iones radiactivas :
Des viacin de las e mis ione s radiactivas , bajo la acc i de un campo
elctrico.
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Fig. 6.2: Efectos biolgicos de las radiaciones
Tabla 6.1: Caractersticas de la radiaciones
Corpuscular
Son ncleos de
helio (heliones) o
partculas alfa.
Corpuscular
Son electrones
No corpuscular
Radiacin
electromagntica
Muy baja Baja Alta
4, 0026 u.m.a.u.m.a.
0
+ 2 - 1 0
V = 20 000 km/s V = 270 000 km/