La química y sus ramas

Introducción

En este trabajo pretendemos dar a conocer
que todo lo que encontramos a nuestro alrededor podemos decir que
se relaciona con la química y sus ramas. Se podrá
ver como con el paso del tiempo va evolucionando cada concepto,
también podemos observar que todo tiene masa, materia y
energía. Todo lo que vemos a nuestro alrededor tiene una
forma y figura, un peso, una dimensión, etc. Podemos decir
que el agua tiene tres estados físico (Líquido,
solido y gaseoso). El presente trabajo lo realizamos con la
intención de que las persona puedan entender mejor sobre
estos temas ya que esta brevemente resumido aunque existe mucha
más información, pero en este trabajo pusimos la
información que creemos que era la más conveniente.
La información de los conceptos de los cuales hablamos
están desarrollados a través de libros y
páginas de internet altamente confiable lo cual se puede
decir que este trabajo está bien realizado y puedes tener
confianza en todo lo que encuentres en el. Queremos lograr que
este informe sea la fuente de búsqueda más
confiable.

Desarrollo

Modelos
atómicos

Hoy en día el conocimiento de la
estructura del átomo nos ha permitido identificar y
controlar algunos comportamientos de la materia, de tal forma que
se han creado nuevos materiales y se han modificado las
propiedades de otros. Prácticamente el estudio de la
materia impacta en todos los ámbitos de nuestro entorno. A
continuación se presentan algunos de los hechos más
importantes que antecedieron el desarrollo de los modelos
atómicos.

Dalton

Químico y físico
británico (1766 – 1844) que conjuntó las ideas que
hasta el momento se tenían sobre la estructura de la
materia.

El explica su posición
ideológica sobre la estructura de la materia que
llamó postulados, es el inicio de la Teoría
atómica. 

Primer postulado

Las sustancias se pueden dividir hasta
partículas indivisibles y separadas llamadas
átomos. Como en la [Figura 1.1] que se muestra a
continuación.

Segundo postulado:

Los átomos de un mismo elemento son
iguales esencialmente en masa y propiedades, los de otros
elementos tienen diferente masa y no se pueden crear o destruir.
Tercer postulado: Al combinarse dos o más
átomos forman un compuesto y la fracción más
pequeña de éste es un átomo compuesto,
integrado por átomos compuestos idénticos en una
relación numérica sencilla de átomos de cada
elemento que lo conforma. Cuarto postulado: En una
reacción química, los átomos se reacomodan
para formar nuevos compuestos.

Thompson Joseph John Thompson 1856
– 1940. Los experimentos que dieron origen a la propuesta
del modelo atómico de Thompson se realizaron en 1897 sin
embargo, los reportó hasta 1902; en éstos considera
al átomo como una gran esfera con carga
eléctrica positiva, en la que se distribuyen los
electrones como pequeños granitos al que
llamó "budín con pasas", este modelo lo retoma
Millikan en 1909 con sus experimentos de "la gota de
aceite" en donde logra determinar la carga negativa del
electrón.

Rutherford

Ernest Rutherford (1871-1937) El centro del
átomo está constituido por el núcleo donde
reside su masa con carga positiva, a la que llamó
protón, y una atmósfera electrónica
compuesta de órbitas indeterminadas en las que se
encuentran los electrones como el sistema planetario, por lo que
debe haber espacio vacío; sin embargo, se tenían
algunas dudas sobre este modelo y fue hasta 1920 que James
Chadwick , con experimentos semejantes a los de Rutherford
lo confirma y además descubre una partícula
atómica con una masa igual a la del protón y sin
carga a la que llamó neutrón . A
continuación te mostramos una animación para que
observes el experimento que realizó Rutherford. [Figura
1.2]

Figura 1.2

Bohr

Niels Bohr (1885-1962) supuso que los
electrones se encuentran y giran en órbitas definidas
y que cada una contiene una cantidad de energía, por esta
razón los llamó niveles de
energía. Planteó que en estado basal los
electrones se encuentran girando en torno a su nivel de
energía, pero que éstos pueden pasar de uno a otro,
para ello necesitan absorber energía, si el
electrón "salta" a  un nivel de energía
superior adquieren un estado excitado y se produce un
espectro de absorción.Al regresar a su estado basal emiten
energía en forma de luz o fotones y producen un espectro
de emisión. El éxito del modelo de Bohr
consistió en que pudo predecir con precisión
basándose en su modelo el espectro del
Hidrógeno. 

Masa, materia y
energía

Materia

La materia es todo aquello que tiene masa y
ocupa un lugar en el espacio. La masa es la medida de la cantidad
de materia contenida en una muestra de cualquier materia.
Mientras más masa tenga un objeto, más fuerza se
requerirá para ponerlo en movimiento. Debido a que todos
los cuerpos en el universo cumplen con la definición de
materia, todos están formados por ella. Los sentidos de la
vista y el tacto permiten reconocer que un objeto ocupa un lugar
en el espacio. En el caso de gases incoloros, inodoros e
insípidos (tales como el aire), los sentidos pueden
fallar.

Energía

La energía se define como la
capacidad de realizar trabajo o transferir calor. Se conocen
diversas formas de energía, que incluyen energía
mecánica, eléctrica, calorífica y luminosa.
Los vegetales utilizan la energía luminosa del sol para su
crecimiento. La energía eléctrica permite iluminar
un cuarto. La energía calorífica permite cocinar
los alimentos y calentar los hogares. La energía se puede
clasificar en dos tipos principales: cinética y
potencial.

La energía cinética
representa la capacidad de realizar trabajo en forma directa y se
transfiere fácilmente de un objeto a otro. La
energía potencial es la que posee un cuerpo debido a su
posición o su composición. (Whitten,
1992)

Masa y peso

Aunque los términos "masa" y "peso"
suelen usarse indistintamente, en sentido estricto se trata de
cantidades diferentes. Mientras que la masa es una
medición de la cantidad de materia en un objeto, el peso,
es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto. Una manzana
que cae de un árbol es atraída hacia abajo por la
gravedad de la Tierra. La masa de la manzana es constante y no
depende de su ubicación, en tanto que el peso sí.
Los químicos se interesan principalmente en la masa, que
puede determinarse con facilidad con una balanza; por
extraño que parezca, el proceso de medir la masa se llama
pesada.

La unidad básica de la masa del SI
es el Kilogramo (kg). A diferencia de las unidades de longitud y
tiempo, que se basan en procesos naturales que los
científicos pueden repetir en cualquier momento, el kg se
define en función de un objeto en particular.

Elementos,
compuestos y mezclas

Elementos

Las sustancias pueden ser elementos o
compuestos. Un elemento es una sustancia que no se puede separar
en otras más sencillas por medios químicos. (Chang,
2010)

En la actualidad se conocen 117 elementos.
Estos elementos varían ampliamente en su abundancia. Por
ejemplo, tan sólo cinco elementos – oxigeno,
silicio, aluminio, hierro y calcio – conforman más
del 90% de la corteza terrestre (incluidos los océanos y
la atmosfera). Asimismo, tan sólo tres elementos (oxigeno,
carbono e hidrógeno) constituyen más del 90% de la
masa del cuerpo humano. El símbolo de cada elemento
consiste en una o dos letras, en el que la primera letra es
mayúscula. Estos símbolos se derivan, en su
mayoría, del nombre en inglés y latín del
elemento. (Brown, 2009)

Compuestos

Un compuesto, es una sustancia formada por
átomos de dos o más elementos unidos
químicamente en proporciones fijas. A diferencia de las
mezclas, los compuestos solo se pueden separar en sus componentes
puros por medios químicos así como el agua. (Chang,
2010)

La mayoría de los elementos puede
interactuar con otros para formar compuestos. Por ejemplo,
considere que cuando el hidrogeno gaseoso arde en oxígeno,
estos dos elementos se combinan para formar el compuesto de agua.
De manera inversa, el agua puede descomponerse en sus elementos
componentes al pasar una corriente eléctrica a
través de ella. El agua pura, independientemente de su
fuente, consiste en 11% de hidrógeno y 89% de
oxígeno en masa. Esto corresponde a la composición
molecular, la cual consiste en dos átomos de hidrogeno
combinados con un átomo de oxígeno. (Brown,
2009)

Mezclas

Una mezcla es una combinación de dos
o más sustancias en la que éstas conservan sus
propiedades. Algunos ejemplos familiares de ello son el aire, las
bebidas gaseosas, la leche y el cemento. Las mezclas no poseen
composición constante. Estas pueden ser homogéneas
o heterogéneas. Cuando se disuelve una cucharada de
azúcar en agua, se obtiene una mezcla homogénea, en
la que la composición de la mezcla es uniforme
(también se le conoce como disolución). Sin
embargo, al mezclar arena con virutas de hierro tanto una como
las otras se mantienen separadas. La mezcla hierro-arena, es
posible usar un imán para separar las virutas de hierro,
ya que el imán no atrae a la arena misma [Figura
3.1]. En este caso, se habla de una mezcla heterogénea
porque su composición no es uniforme. Cualquier mezcla,
sea homogénea o heterogénea, se puede formar y
después separar por medios físicos en sus
componentes puros sin cambiar la identidad de tales componentes.
(Chang, 2010)

Figura 3.1 La primera mezcla
contiene virutas de hierro y arena. En la segunda se usa un
imán que permite separar las virutas de hierro de la
mezcla. Esta misma técnica se usa en mayor escala para
separar hierro y acero de objetos magnéticos, como
aluminio, vidrio y plásticos.

Estados
Físicos de la materia

Una muestra de materia puede ser un gas,
líquido o un sólido. Estas tres formas de materia
se conocen como estados de la materia. Estas difieren en algunas
de sus propiedades observables más simples como se muestra
en la [Figura 4.1].

Gas

Un gas (También es conocido como
vapor) no tiene volumen o forma fija, ocupa el volumen y la
figura de su recipiente. Sus moléculas están muy
separadas y se mueven a altas velocidades, colisionan
repetidamente entre sí. Al comprimirlo disminuye el
espacio entre las moléculas, pero no altera el
tamaño o la forma de estas.

Liquido

Un líquido tiene un volumen
definido, independiente de su recipiente, pero no tiene forma
específica, toma la forma de la que ocupa el recipiente.
(Brown, 2009) El estado líquido representa un estado
intermedio entre los estados sólido y gaseoso. Recordemos
que las caracterizaciones macroscópicas del estado
líquido, son:

– Tienen la capacidad de fluir, por lo que
se los incluye en la categoría de "fluidos".

– Carecen de forma propia, adoptando la del
recipiente que los contiene.

– Presentan una superficie libre, que
determina el nivel horizontal.

– Son prácticamente incompresibles,
lo cual permite aplicar los principios físicos de la
hidráulica.

(Simes, 2012)

Sus moléculas están
más cercanas unas de otras, pero aún se mueven
rápidamente. Esto permite que se deslicen unas sobre
otras; así, un líquido fluye con
calidad.

Sólido

Un sólido tiene tanto forma como
volumen definidos. Ni los líquidos, ni los sólidos
pueden comprimirse de manera apreciable. Sus moléculas
están firmemente unidas entre sí, solo pueden
moverse ligeramente de sus posiciones fijas.

(Brown, 2009)

Figura 4.1 Representación
microscópica de un sólido, un líquido y un
gas

Propiedades del
agua

Agua

Sustancia líquida sin olor, color ni
sabor que se encuentra en la naturaleza en estado más o
menos puro formando ríos, lagos y mares, ocupa las tres
cuartas partes del planeta Tierra y forma parte de los seres
vivos; está constituida por hidrógeno y
oxígeno ( H2 O )

Propiedades
Físicas

El agua es la única substancia
natural que se encuentra en sus tres estados — líquida,
sólida (hielo) y gaseosa (vapor) — a las temperaturas
encontradas normalmente en la Tierra. El agua de la Tierra
está cambiando constantemente y siempre está en
movimiento. El agua se congela a 0° grados Celsius (C) y
hierve a 100° C (al nivel del mar). Los puntos de
congelamiento y ebullición son la base para medir la
temperatura: 0° En la escala Celsius está el
punto de congelamiento del agua, y 100° es el punto de
ebullición del agua. En su forma sólida, hielo, es
menos densa que en su forma líquida, por eso el hielo
flota. Tiene una tensión superficial muy alta. Esto
significa que el agua es pegajosa y elástica y tiende a
unirse en gotas en lugar de separarse en una capa delgada y fina.
La tensión de la superficie es la responsable  de que
el agua pueda moverse (y disolver substancias) a través de
las raíces de plantas y a través de los
pequeños vasos sanguíneos en nuestros
cuerpos.

Estas son algunas de las propiedades del
agua:

• Peso: 62.416 libras por pié
  cúbico a 0°C

• Peso: 61.998 libras por pié
  cúbico a 38°C

• Peso: 8.33 libras/galón, 0.036
  libras/pulgada cúbica

Propiedades
Químicas

1) Los anhídridos u óxidos ácidos
reaccionan con el agua y forman ácidos
oxácidos.

2) Los óxidos de los metales u óxidos
básicos reaccionan con el agua para formar
hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el
agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan
con gran facilidad.

3) Algunos metales descomponen el agua en frío y
otros lo hacían a temperatura elevada.

4) El agua reacciona con los no metales, sobre todo con
los halógenos, por ej.: Haciendo pasar carbón al
rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de
monóxido de carbono e hidrógeno (gas de
agua).

5) El agua forma combinaciones complejas con algunas
sales, denominándose hidratos. En algunos casos los
hidratos pierden agua de cristalización cambiando de
aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le sucede al
sulfato cúprico, que cuando está hidratado es de
color azul, pero por pérdida de agua se transforma en
sulfato cúprico anhidro de color blanco. (Comunidad
Planeta Azul, 1993)

Separaciones

Debido a que cada componente de una mezcla
mantiene sus propiedades, podemos separar una mezcla en sus
componentes si aprovechamos las diferencias en sus propiedades.
Por ejemplo, una mezcla heterogénea de limaduras de hierro
y limaduras de oro podría separarse de manera individual
mediante el color del hierro y del oro. También podemos
aprovechar una importante diferencia química entre estos
dos metales: muchos ácidos disuelven el hierro, pero no el
oro entonces si colocamos nuestra mezcla en el ácido
apropiado, este disolvería al hierro pero no al oro.
Después podríamos sepáralos por:

FILTRACIÓN: La mezcla de un sólido
y un líquido se vierte a través de un medio poroso,
en este caso papel filtro. El líquido pasa a través
del papel mientras que el sólido permanece en
él.

EVAPORACIÓN: Es la separación de un
sólido disuelto en un líquido, por calentamiento,
hasta que hierve y se transforma en vapor. Como no todas las
sustancias se evaporan con la misma rapidez, el sólido
disuelto se obtiene en forma pura.

CENTRIFUGACIÓN: Proceso mecánico
que permite, por medio de un movimiento acelerado de
rotación, provocar la sedimentación de los
componentes de una mezcla con diferente densidad. Para ello se
usa una máquina especial llamada
centrífuga.  Ejemplo: se pueden separar las
grasas mezcladas en los líquidos, como la leche, o bien
los paquetes celulares de la sangre, separándolos del
suero sanguíneo.

CROMATOGRAFÍA: Es un procedimiento para
separar, identificar y determinar con exactitud la cantidad de
cada uno de los componentes de una mezcla.  (Brown,
2009)

DESTILACIÓN: Es el proceso mediante el
cual se efectúa la separación de dos o más
líquidos miscibles y consiste en un a evaporación y
condensación sucesivas, aprovechando los diferentes puntos
de ebullición de cada uno de los líquidos,
también se emplea para purificar un líquido
eliminando sus impurezas.

CRISTALIZACIÓN: es la
separación de una mezcla en sus componentes puros,
basándose en sus diferentes solubilidades. (Educarchile,
2013).

Conclusiones

Podemos decir que realizamos este trabajo
para que la sociedad tenga una nueva fuente muy confiable para la
realización de estos conceptos. Gracias a este trabajo a
algunos de los alumnos se interesaron más en ello y es lo
que se pretendía lograr en ellos y se pretende lograr en
todas aquellas personas que no saben o no les gusta alguno de
estos temas en especial. Otra cosa de las más importantes
que consideró el equipo fue el tratar de hacer que las
personas se capaciten mas sobre estos temas ya que a los que no
les agradan no le toman la suficiente importancia. Gracias a este
trabajo pudimos darnos cuenta de cuanta información que
ignoramos en la vida cotidiana la debemos saber. Si te das cuenta
de cuán importante son los temas que presentamos en este
trabajo tal vez sea la clave para ya que gracias a esta
información conocemos todo brevemente sobre los temas
desarrollados.

Bibliografía

Raymond Chang. Química.
10ª.Edición. México: McGraw-Hill,
2010.

Kennet W. Whitten. Química
General. 3ª Edición. México: McGraw-Hill,
1992.

Theodore L. Brown. Química la
ciencia central. 11ª Edición. México:
Pearson Educación, 2009.

Luis Simes. Química
General. 2ª Edición. México: Jorge
Sarmiento, 2012.

Comunidad planeta azul. Página
web [en línea]. [Fecha de consulta: 01 octubre 2008].
Disponible
en: http://comunidadplanetaazul.com/agua/aprende-mas-acerca-del-agua/propiedades-del-agua/

Ministerio de Educación de Chile y
la Fundación Chile. Página web [en
línea]. [Fecha de consulta: 01 octubre 2008].
Disponible en:
http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?id=216881

Universidad Nacional Autónoma de
México. Página web [en línea]. [Fecha
de consulta: 01 octubre 2008]. Disponible en:
http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/unidad2/modelos_atomicos/antecedentes

Autor:

Saul Gilberto Ramos
Estrada

Daniel Anchondo Rodriguez

Juan Enrique Rodriguez
Contreras

Homero Ruiz Lozoya

Equipo#5

QUÍMICA

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CHIHUAHUA
I

TRABAJO A ENTREGAR

UNIDAD I