Resumen de Química Raymond Chang 12va Edición PDF

Preview

Summary

un resumen para hacer la vida mas fácil en la escuela...

Description

Resumen de Química General. UNIDAD I Materia: clasificación, propiedades y enlace. CAPITULO 1  La naturaleza de la química. “Química es la ciencia que se dedica al estudio de la composición, estructura, propiedades y reacciones de la materia, en especial, de los sistemas atómicos y moleculares”. “Es la ciencia que estudia la composición de la materia y de los cambios que está experimenta” El campo de la química es extremadamente amplio. Incluye el universo entero y todo lo animado e inanimado que hay en él. La química se refiere a energía y los cambios en la composición de la materia, también a la energía y los cambios energéticos asociados con la materia. Con la química buscamos aprender y comprender los principios generales que rigen el comportamiento de toda la materia. Un químico puede interpretar fenómenos naturales; diseñar experimentos que revelan la composición y estructura de sustancias. Por último, los esfuerzos de los químicos que han tenido éxito hacen avanzar las fronteras del conocimiento y al mismo tiempo contribuyen al bienestar de la humanidad.  Un enfoque científico aplicado a la resolución de problemas. Una de las cosas más importantes y comunes que hacemos todos los días es resolver problemas. Todos enfrentamos esta clase de problema y decisiones. Un enfoque lógico puede ser útil para resolver los problemas diarios.  Definir el problema. Primero necesitamos reconocer que tenemos un problema y enunciarlo con toda claridad, incluyendo toda la información que tengamos. Cuando hacemos esto en ciencia, decimos que hacemos una Observación.  Proponer las posibles soluciones al problema. En ciencia esto equivale a formular una hipótesis  Decidir cuál es la mejor manera de proceder a resolver el problema. En la vida cotidiana recurrimos a nuestra memoria de experiencias vividas para ayudarnos. En el mundo de la ciencia Realizamos un experimento. El método científico. Lo que llamamos método científico, se describe en términos en generales como:  Recopilación de hechos o datos relevantes del problema que se Trata de resolver o de la pregunta que se trata de responder. De ordinario, esto se lleva a cabo mediante experimentación planeada. A continuación, se analizan los datos para encontrar las tendencias o regularidades que resultan pertinentes para el problema.

 Formular una hipótesis que explique los datos y sea comprobable mediante experimentación posterior.  Planear y realizar experimentos adicionales para comprobar la hipótesis  Modificar la hipótesis tanto como sea necesario para que sea compatible con los datos pertinentes. Una hipótesis es una explicación tentativa de ciertos hechos que proporcionan las bases de experimentos posteriores. Una hipótesis bien establecida recibe el nombre de teoría o modelo. Así una teoría explica los principios generales de ciertos fenómenos con evidencias suficientes o hechos que los sustentan. La hipótesis y teorías permiten explicar fenómenos naturales de los cuales no se conoce ninguna excepción en las condiciones dadas.  La naturaleza corpuscular de la materia. La materia cualquier cosa que tenga masa y que ocupe un espacio. La materia es en realidad discontinua y se compone de partículas discretas, diminutas, llamadas átomos.  Estados físicos de la materia. La materia existe en tres estados físicos: solido, líquido y gaseoso. Un sólido tiene forma y volumen definidos, con partículas que se acomodan rígidamente entre sí. La forma de un sólido puede ser independiente del recipiente que lo contenga. Muchos de los sólidos comunes, como la sal, el azúcar, el cuarzo, y los metales, son cristalinos. Las partículas que forman los materiales cristalinos existen en patrones geométricos regulares tridimensionales repetidos. Algunos sólidos como los plásticos, el vidrio y los geles carecen de un patrón geométrico regular interno. Tales sólidos reciben el nombre de amorfos. Un líquido tiene volumen definido, pero no forma definida, con partículas que se unen firmemente, pero sin rigidez. Aunque las partículas se mantienen unidas mediante grandes fuerzas de atracción y están en estrecho contacto entre ellas, son capaces de moverse con libertad. La movilidad de las partículas da fluidez al líquido y hace que tome la forma del recipiente que lo contiene. Un gas tiene volumen y forma indefinidos con partículas que se mueven de manera independiente entre sí. En el estado gaseoso, las partículas poseen suficiente energía para superar las fuerzas de atracción que las mantienen unidas como líquidos o sólidos. Un gas ejerce presión de forma continua en todas direcciones de las paredes del recipiente en que se encuentre. Debido a esta cualidad, un gas ocupa por completo cualquier recipiente. Las partículas de un gas, están relativamente separadas en comparación con las de los sólidos y líquidos. El volumen real de las partículas del gas es muy pequeño comparado con el volumen del espacio que ocupa el gas. Por tanto, un gas puede comprimirse hasta un volumen muy pequeño o expandirse casi de manera indefinida. Los líquidos, en cambio, prácticamente no pueden comprimirse y los sólidos son aún menos compresibles que los líquidos. Aunque la materia es discontinua, las fuerzas de atracción mantienen las partículas juntas y dan a la materia su apariencia de continuidad. Estas fuerzas de atracción en los sólidos son muy fuertes, lo que les confiere rigidez; en los líquidos, son débiles, pero lo

suficientemente fuertes para mantenerlos con volumen definido. En los gases, las fuerzas de atracción son tan débiles que las partículas de gas son casi independientes entre sí.  Clasificación de la materia. El termino materia se refiere a todos los materiales que componen el universo. Una sustancia es un tipo particular de materia con composición fija y definida. A veces conocida como sustancias puras, las sustancias son elementos o compuestos. La materia homogénea es de la apariencia uniforme y tiene las mismas propiedades en todas sus partes. La materia que consiste de dos o más fases distintas físicamente es heterogénea. Una fase es una parte homogénea de un sistema separada de las otras partes mediante fronteras físicas. Un sistema es simplemente el cuerpo de la materia en estudio. Siempre que en un sistema existan fronteras visibles entre las partes o componentes, este tiene más de una fase y es heterogéneo. No importa si estos componentes están en estado sólido, líquido o gaseoso. Una mezcla es un material que contiene dos o más sustancias y que puede ser homogénea o heterogénea. Las mezclas son de composición variable. Muchas sustancias, al combinarse, no forman mezclas homogéneas. La materia ordinaria existe principalmente en forma de mezcla. 

Distinción entre mezclas y sustancias.

Las sustancias sencillas—elementos o compuestos—, rara vez, se encuentran en estado puro en la naturaleza. La mezcla siempre contiene dos o más sustancias que pueden estar presentes en diversas concentraciones.

CAPITULO 2 2.1 Elementos. Un elemento es una sustancia fundamental o elemental que no se puede descomponer por medios químicos en sustancias más sencillas. Los elementos son los componentes fundamentales de todas las sustancias; se enumeran en orden de complejidad creciente empezando con el hidrogeno, el número 1. De los primeros 92 elementos, sabemos que 88 se encuentran en la naturaleza. Los otros cuatro—tecenio (43), prometió (61), astanio (85) y francio (87) — o no existen en la naturaleza o tienen solo una existencia transitoria durante el decaimiento radioactivo. Salvo el elemento número 94, el plutonio, no se conoce la existencia en la naturaleza de los elementos más allá del 92, sino que se han sintetizado, en cantidades muy pequeñas en los laboratorios. Casi todas las sustancias se pueden descomponer, al menos en dos sustancias más sencillas. Un elemento no se puede descomponer en sustancias más simples mediante cambios químicos ordinarios. La partícula más pequeña que puede existir de un elemento se llama átomo, que también es la unidad más pequeña del elemento que puede participar en una reacción química. Los átomos están formados por partículas subatómicas aún más pequeñas. Sin embargo, estas partículas subatómicas no tienen las propiedades de los elementos.

 Distribución de los elementos Los elementos están distribuidos de manera muy particular en la naturaleza. A temperatura ambiente, dos elementos, bromo y mercurio, son líquidos. Once elementos, hidrogeno, nitrógeno, oxigeno, flúor, cloro, helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón son gases. Todos los demás son sólidos. Diez elementos conforman aproximadamente 99% de la masa de la corteza terrestre, el agua de mar y la atmosfera. El oxígeno, el más abundante, constituye alrededor de 50% de esa masa.  Nombres de los elementos. Los nombres de los elementos provienen de varias fuentes. Muchos se derivan de palabras griegas, latinas o alemanas que describen alguna de sus propiedades. Símbolos de los elementos. Los elementos cuentan también con sus abreviaturas, conocidas como símbolos de los elementos. Un símbolo representa el propio elemento, un átomo de ese elemento, y una cantidad específica del elemento. La simbología de los elementos se rige por las reglas siguientes:  Los símbolos pueden tener una o dos letras.  Si se usa una letra, se escribe con mayúscula.  Si el símbolo tiene dos letras, solo la primera se escribe con mayúscula. Introducción a la tabla periódica. Los elementos están ordenados en la tabla periódica con base en el numero atómicos crecientes, de menor a mayor, retornando un arreglo particular diseñado por Dimitri Mendeleiev en 1869. Este diseño organiza los elementos con propiedades químicas similares en columnas llamadas familias o grupos. Existen grupos con nombres especiales como los gases nobles que son elementos gaseosos y poco reactivos, otros grupos con nombres especiales son los metales alcalinos (identificado en la tabla como 1, antes IA), los metales alcalinotérreos (Grupo 2, antes IIA) y los Halógenos (grupo 17, antes VIIA). A los elementos de las columnas altas de la tabla periódica (de la 1-2 a la 13-17, o bien, de la IA a la VIIII, y los gases nobles) se les denomina elementos representativos. Los que están en la sección central reciben el nombre de elementos de transición.



Metales, no metales y metaloides.

Los elementos se clasifican en metales, no metales, y metaloides; en su gran mayoría son metálicos. Los metales son sólidos a temperatura ambiente (el mercurio es una excepción.). Tienen brillo, son buenos conductores del calor y la electricidad, (se pueden estirar para formar alambres). La mayoría de los metales tiene un punto de fusión elevado y alta densidad. Los metales más conocidos son aluminio, cromo, cobre, oro, hierro, plomo, magnesio, mercurio, níquel, platino, plata, estaño y zinc. Menos conocidos, pero también importantes son los metales calcio, cobalto, potasio, sodio, uranio y titanio. Los metales tienen poca tendencia a combinarse entre sí para formar compuestos. Sin embargo, muchos metales se combinan con facilidad con los no metales, como cloro, oxigeno, azufre, para formar compuestos iónicos; por ejemplo, cloruros, óxidos y sulfuros metálicos. En la naturaleza, los minerales están constituidos por los metales pocos reactivos combinados con otros elementos. Algunos metales poco reactivos—cobre, oro y plata — se encuentran en estado nativo o libre. Los metales pueden mezclarse entre sí para formar mezclas homogéneas sólidas, llamadas aleaciones. A diferencia de los no metales, los no metales carecen de brillo, en general sus puntos de fusión y densidad son relevantemente bajas y son malos conductores  Elementos en su estado natural. La mayoría de las sustancias que no rodean son mezclas o compuestos. Los elementos tienden a ser reactivos y a combinarse con otros para formar compuestos. Es raro encontrar elementos en la naturaleza en forma pura. Sin embargo, existen algunas excepciones.  Elementos que existen como moléculas diatómicas. Las moléculas diatómicas solo contienen dos átomos (iguales o distintos). Siete elementos (ningún metal) existen como moléculas diatómicas. Ya sea que se encuentren en la naturaleza o se obtenga en el laboratorio, las moléculas de estos elementos siempre contienen dos átomos. Las fórmulas de los elementos libres se escriben de modo que muestren esta composición molecular: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, e I2.  Compuestos. Un compuesto es una sustancia que contiene dos o más elementos distintos combinados químicamente en proporciones de masa definidas. A diferencia de los elementos, los compuestos, pueden descomponerse por medios químicos en sustancias más simples: esto es, en sustancias más sencillas y/o elementos. Los átomos de los elementos de un compuesto se combinan en relación de números enteros, nunca como partes fraccionarias. Los compuestos son de dos tipos: moleculares y iónicos. Una molécula es la unidad individual más pequeña sin carga de un compuesto formada por la unión de dos o más átomos. Un ion es un átomo o grupo de átomos con carga positiva o negativa. Un compuesto iónico se mantiene unido por las fuerzas de atracción que existen entre los iones con cargas positivas y negativa. Un ion con carga positiva recibe el nombre de catión; un ion con carga negativa, anión.

Aunque los compuestos iónicos consisten en grandes agregados cationes y aniones, sus fórmulas se representan por la proporción más simple posible de los átomos del compuesto. Formulas químicas. Las formulas químicas se usan como abreviaturas de los compuestos. Una Formula química muestra los símbolos y la proporción de los átomos de los elementos que forman parte de un compuesto. La fórmula de un compuesto nos indica de qué elementos está formado y cuantos átomos de cada elemento hay en una unidad formular. Los números que aparecen parcialmente debajo de la línea u a la derecha de los símbolos de un elemento de denominan subíndices. Las características de las formulas químicas son:  La fórmula de un compuesto contiene los símbolos de todos los elementos que forman ese compuesto.  Cuando la formula contiene un tomo de un elemento, el símbolo de ese elemento representa ese átomo. El número uno (1) no se usa como subíndice para indicar un átomo de un elemento.  Cuando la formula contiene más de un átomo de un mismo elemento, el número de átomos se indica con un subíndice y se escribe a la derecha del símbolo de ese átomo.  Cuando la formula contiene más de uno de un grupo de átomos que forman una unidad, dichos grupos se escriben entre paréntesis y el número de unidades del grupo se indican con un subíndice a la derecha del paréntesis.  Las formulas muestran solo el número y clase de cada átomo del compuesto, no el ordenamiento de los átomos en él ni la manera en que están enlazados químicamente entre sí.

CAPITULO 3  Propiedades de las sustancias. Cada sustancia tiene propiedades características que le dan su identidad única. Las propiedades, “rasgos de personalidad” de las sustancias, se clasifican como físicas o químicas. Las propiedades físicas son las características inherentes de una sustancia que pueden determinarse sin alterar su composición; están relacionadas con su apariencia. Las propiedades físicas comunes so color, sabor, olor, estado de agregación (solido, liquido o gaseoso), densidad, tempe3ratura de fusión y temperatura de ebullición. Las propiedades químicas describen la capacidad de una sustancia para formar nuevas sustancias, sea por reacción con otras o por descomposición.  Cambios físicos. La materia puede experimentar dos tipos de cambios físicos y químicos. Los cambios físicos son cambios en las propiedades físicas (como el tamaño, la forma y la densidad) o cambios en el estado de la materia sin que ocurra un cambio en la composición. En estos cambios físicos no se forman nuevas sustancias.

 Cambios químicos. En un cambio químico se forman nuevas sustancias con propiedades y composición diferentes de la materia original. No es necesario, en absoluto que las sustancias nuevas se asemejen al material inicial. Los químicos han desarrollado un método abreviado pare expresar los cambios químicos en forma de ecuaciones químicas. Las sustancias iníciales se denominan reactivos y las sustancias producidas se llaman productos.  Conservación de la masa. La ley de la conservación de la masa establece que no se observa ningún cambio en la masa total de las sustancias que participan en un cambio químico. Esta ley se ha comprobado mediante muchos experimentos es el laboratorio y es la b ase de las relaciones cuantitativas de más entre reactivos y productos.  Energía. Energía es la capacidad de la materia de hacer un trabajo. La energía existe en muchas formas; algunas de las más conocida son la mecánica, química, eléctrica, calorífica, nuclear y radiante o luminosa. La materia puede tener tanto energía potencial como energía cinética. La energía potencial (EP) es energía almacenada, o energía que un objeto posee debido a su posición relativa. La energía cinética (EC) es la energía que posee la materia debido a su movimiento. La energía puede convertirse en una forma en otra. Algunos tipos de energía pueden transformarse en otros con facilidad y eficiencia. En química, la energía suele expresarse en forma de calor.  Calor: medición cuantitativa. La unidad derivada SI de energía es el joule (cuyo símbolo es J). Otra unidad de la energía calorífica, que se ha utilizado por muchos años, es la caloría (cal con c minúscula). La relación entre joule y calorías es: Cada sustancia tiene una capacidad calorífica característica. Las capacidades caloríficas s pueden comparar en términos de calores específicos. El calor especifico de una sustancia es la cantidad de calor (ganado o perdido) que se requiere para cambiar la temperatura de 1 g de esa sustancia 1ºC. La relación de masa, calor especifico, cambio de temperatura (∆t) y cantidad de calor que gana o pierde un sistema se expresa, mediante esta ecuación general:

( masa de sustancia) ( calor especifico dela sustancia ) (∆ t )=calor  Energía en los cambios químicos. En todos los cambios químicos, la materia absorbe o libera energía. Los cambios químicos pueden producir formas diferentes de energía. Toda la energía necesaria para nuestros procesos vitales — respiración, contracción muscular, circulación sanguínea y demás — se produce por cambios químicos dentro de las células de nuestro organismo.

A la inversa, la energía también se usa para provocar cambios químicos. El cambio químico suele utilizarse más para generar energía que para producir nuevas sustancias.  Conservación de la energía Siempre que ocurra un cambio químico, habrá también una transformación de la energía. Si durante un cambio se absorbe energía, los productos tendrán más energía química potencial que los reactivos. Al contrario, si en un cambio químico se desprende energía, los productos tendrán menos energía química que los reactivos. En consecuencia, la energía se transforma de una forma a otra o de una sustancia a otra y, por consiguiente, no se pierde. Se han estudiado en forma exhaustiva los cambios de energía que ocurren en muchos sistemas, y no se ha encontrado sistema alguno que adquiera energía, excepto a expensas de la energía de otro sistema. Esta es la ley de la conservación de la energía: la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma en otra.

CAPITULO 4  Tendencias periódicas de las propiedades atómicas. Antes de usar el concepto de estructura atómica para explicar cómo y por qué se combinan los átomos para formar compuestos, necesitamos comprender las propiedades únicas de los elementos y sus tendencias en la tabla periódica. Estas tendencias nos permiten utilizar la tabla periódica para predecir con exactitud las propiedades y reaccione de una gran diversidad de sustancias. 

Metales y no metales.

La línea gruesa escalonada que principia en el boro y desciende por la tabla periódica en forma diagonal separa los elementos en metales y no metales. Los metales suelen ser lustrosos, maleables y buenos conductores de calor y la electricidad. Los no metales son justamente lo opuesto: opacos, quebradizos y malos conductores. Los metaloides se encuentran ...