Quimica básica #1 : Introducción fundamental

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Definición

La quimica es una ciencia tan antigua como las matématicas , la astronomia  y la fisica. Como tales posee un objeto de estudio o campo en donde se desarrollan los conocimietos teóricos y empiricos, El estudio de la materia y los cambios que ocurren en ella es la base fundamental de la química.

De manera  didactica la materia se define como "Todo lo que ocupa un lugar en el espacio y posee masa", todo lo que tocamos , vemos y hasta lo que no  vemos y tocamos tiene su presencia en el universo. Esta misma es clasificada en cuatro aspectos:




El átomo, número de masa y número atómico

Los átomos estan formados por protones y neutrones , tambien llamados nucleones mientras que los electrones orbitan alrededor. 
Los protones poseen la caracteristica de poseer carga eléctrica positiva , los electrones carga negativa y neutrones carga neutra.
Debido a las interacciones entre cargas ocurriria las siguientes situaciones.
  1.  Los protones intentarian atraer a los electrones por diferencia de cargas
  2. Los protones intentaria repelerse por poseer cargas iguales
El neutrón juega un papel importante en la estructura del átomo, estos  evitan que los protones se separen,  esto por la fuerza nuclear debil, una de las 4 fuerzas fundamentales en el universo.

 


La forma de denotar el número de protones en un átomo con la letra (Z) que significa número atómico y el número de protones más el número de neutrones con la letra (A) que señala su número de masa. Esta notación es  comúnnmente vista en algunos formatos de  las tablas periodicas.
Siendo que el átomo posee carga neutra es lógico que  existan tanto misma cantidad de protones que electrones asi que mismamente el número atómico a pesar de solo considerar los protones , numéricamente tambien expresa la cantidad de electrones. 




Teoria Atómica.

En el siglo V, a .C., el  filosofó Demócrito  expresó la idea de que toda materia estaba formado por particulas pequeñas e indivisibles a los que llamó "átomos" del griego atomos que significa indivisible. Esta teoria del atomismo se mantuvo durante siglos hasta que el científico inglés John Dalton en 1808 formulo una definición precisa de los átomos que sentaron las bases de la quimica moderna la cual se resume en 4 enunciados:

  1. Los eleméntos estan formados por partículas extremadamente pequeñas 
  2. Todos los átomos de un mismo eleménto son idénticos , tienen igual  tamaño ,masa y propiedades químicas. Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de los diferentes elementos 
  3. Los compuestos estan formados  por átomos de más de un elemento. En cualquier compuesto  la relación del número de átomos de dos de los eleméntos presentes siempre es un número entero o una  fracción sencilla 
  4. Una reacción química siempre supone la separación, combinación o reaordenamiento de los átomos; nunca supone la creación o  la destrucción de los mismos.

los  enunciados de Dalton sirvieron de apoyo para enriquecer la quimica del siglo XIX, ademas de apoyar otras leyes fundamentales. 

El tercer enunciado de Dalton  sirve de complemento para la Ley de las proporciones definidas de Proust  y la Ley de las proporciones múltiples.

La ley de las proporciones definidas fue propuesta por el químico frances Joseph Proust en 1799. Esta dice que "muestras  diferentes de un mismo compuesto siempre contienen los mismos elementos y en la misma proporción de masa " 

Para entender el enunciado tomamos un compuesto cualquiera , en términos familiares: El dionóxido de carbono. 

C+O2= CO2

Suponiendo que se necesitan 12 Dalton (Da) de C y 32 Da de O2 para obtener el compuesto CO2. La proporción de masa debe ser un número constante para el CO2 ya que contienen los mismo elementos. Aplicando la operación la cual es una proporción o cociente: 

12 Da de C/32 Da de O2=  0.375

Entonces:

para 6 Da de C/ 16 Da de O2=  0.375

El tercer enunciado hace referencia a la Ley de las proporciones múltiples, según esta ley   "Si dos elementos  pueden combinarse para formar más de un compuesto, la masa de uno de de los elementos que se combina con una masa fija del otro mantiene una relación de números enteros pequeños" ,lo que nos lleva a entender que diferentes compuestos formado por los mismos elementos difieren  en el número de átomos. 

Por ejemplo la siguiente ilustración :

Ley de las proporciones

La ilustración muestra dos compuestos estables de carbono y oxígeno , el dióxiodo de carbono y el monóxido de carbono , nótese como el oxígeno se une al carbono en una relación de un numero entero , por lo que podemos decir que el monóxido de carbono en relación all dióxido de carbono la relación de oxígeno es 1:2

El cuarto enunciado demuestra la ley de la conservación de la masa , la cual establece "La materia no se crea ni se destruye solo se transforma". Debido a que la materia esta formada por átomos que no cambian en una reacción química. 


Bibliografia.

 Chang, R., & A.Goldsby, K. (2013). Quimica: El estudio del cambio. In Química (11th ed., pp. 2-7). McGraw-Hill Interamericana. 978-607-15-0928-4

 Chang, R., & A.Goldsby, K. (2013). Átomos , moléculas y iones. In Química (11th ed., pp. 39-40). McGraw-Hill Interamericana. 978-607-15-0928-4

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