CUADERNILLO DE QUIMICA PARA LA CARRERA DE INGENIERIA EN SISTEMAS

Biol. Nelli Lozano Vinalay

Los Reyes, la Paz, 23 de marzo de 2010

PROGRAMA DE QUIMICA

Introduccin 1 Unidad II. Conceptos bsicos 2 1.Materia 2 1.2 Estado de agregacin de la materia 3 1.3 Cambios de estado de agregacin de la materia 5 1.4 Mezclas fases 8 Ejercicios de la unidad I 10 Unidad II. Teora cuntica y estructura atmica. 11 2. Antecedentes de la teora cuntica 11 2.1 Bases experimentales de la teora cuntica 12 2.2 Teora atmica de bohr 13 2.3 Mecnica cuntica 15 2.4 Los Nmeros cunticos 17 2.5 Configuraciones electrnicas 22 2.6 Principios de edificacin progresiva de (Afbau) 24 2.7 Configuraciones cunticas de algunos tomos 25 2.8 Configuracin de Kernel 26 Ejercicios de la unidad II 27 Unidad III. Los elementos qumicos clasificacin peridica. Propiedades atmicas e impacto econmico y ambienta.

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3.1. Antecedentes del surgimiento de la tabla peridica. 29 3.2. Clasificacin peridica 32 3.3 Breve descripcin de las propiedades y aplicaciones de algunos elementos de la Tabla Peridica

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3.4 Propiedades Peridicas de la tabla peridica. 34 3.5 Localizacin de los elementos 39 3.6 Elementos de importancia econmica y ambiental de algunos elementos.

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3.7 Qumica del Silicio 46 3.8 Qumica del Germanio. 47 3.9 Qumica del Galio. 48 Ejercicios de la unidad III 49 Unidad IV. Interpretara el comportamiento (propiedades fsicas y reactividad) de los compuestos qumicos.

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4.1 Concepto de enlace qumico 54 4.2 Regla del octeto. 54 4.3 Estructura de Lewis 55 4.4 Tipos de enlaces qumicos 56 4.5 Enlace Inico 56 4.6 Enlace covalente 58 4.7 Hibridacin de los orbitales: Teora de la hibridacin. formacin, 65

representacin y caractersticas de los orbitales hbridos: sp3, sp2, sp, d2sp3, dsp2, sd3, dsp3 4.8 Enlace metalico 69 4. 9 Propiedades de algunos conductores y aislantes. 72 4.10 Semiconductores y aislantes 75 4.11. Fuerzas intermolecualres. 77 Ejercicios de la unidad IV 82 Unidad V. Compuestos qumicos: Tipos nomenclatura, reacciones e impacto econmico y ambiental.

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5.1 La Nomenclatura Qumica. 85 5.2 Tipos de nomenclatura 86 5.3 Valencia estequiomtrica 87 5.4 Clasificacin de las combinaciones. 89 5.5 Criterios para nombrar a las combinaciones 89 5.6 Hdridos cidos o Hidrcidos. 89 5.7 Sales de Hidrcidos. 91 5.8 Combinaciones binarias oxigenadas 92 5.9 Combinaciones ternarias. 93 5.10 Reacciones qumica 96 5.11 Tipos de reacciones qumicas 97 Ejercicios de la unidad V 99 Unidad v. Estequimetra. 103 6.1 Conceptos Bsicos de estequiometria 103 6.2 Leyes Ponderales 104 6.3 Ley de la conservacin de la masa (o de Lavoisier) 104 6.4 Ley de las proporciones definidas (o de Proust). 105 6.5 Ley de las proporciones mltiples (o de Dalton). 105 6.6 Ley de las proporciones recprocas ( de Richter) 106 6.7 Balanceo por inspeccin (tanteo). 107 6.8 Balanceo de ecuaciones por el mtodo de xido-reduccin 109 6.9 Concepto de oxidacin y reduccin. 112 6.10 Clculos estequiometricos en reacciones qumicas 114 6.11 Reactivo limitante 117 Ejercicios de la unidad VI 120

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INTRODUCCIN La qumica es la ciencia que estudia las propiedades de los materiales y los

cambios que sufren stos. Uno de los atractivos de aprender qumica es ver

cmo los principios qumicos operan a todos los aspectos de nuestra vida.

Desde las actividades cotidianas como el agua que bebemos, el prender la

estufa, el uso de las pilas, hasta cuestiones ms trascendentes como el

desarrollo de frmacos para curar el cncer.

Por lo antes mencionado la qumica permite obtener un entendimiento

importante de nuestro mundo y su funcionamiento. Se trata de una ciencia

prctica que ha tenido una influencia enorme sobre la vida del hombre, as

como su progreso y la causa de las sustancias contaminantes producidas en

los proceso de produccin. De hecho, la qumica est en el centro de

muchas cuestiones que preocupan a casi todo el mundo; el mejoramiento de

la atencin mdica, la conservacin de los recursos naturales, la proteccin

del medio ambiente, la satisfaccin de nuestras necesidades diarias en

cuanto a alimentos, vestido y albergue que permitan tener una calidad vida.

Por lo tanto el programa de qumica para la carrera de Ingeniera en

sistemas tiene por objetivo: adquirir los conocimientos bsicos sobre la

estructura de los compuestos qumicos de tipo inorgnicos, as como su

nomenclatura, propiedades fsicas, reactividad e impactos econmico y

ambiental.

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UNIDAD I. CONCEPTOS BSICOS. Objetivo de aprendizaje Adquirir los conceptos bsicos de qumica que permitan comprender las propiedades estructurales de compuestos y materiales, y su influencia en sus propiedades fsicas, qumicas, elctricas. As como su impacto econmico y ambiental y en el desarrollo de nuevos materiales. Objetivo: El alumno reconocer los elementos bsicos para comprender la qumica. 1. Materia La mayora de las formas de materia con las que convivimos no son sustancias puras qumicamente. Por ejemplo el aire que respiramos, el agua que bebemos y la ropa que nos ponemos, no son qumicamente puras, sin embargo las podemos descomponer en diferentes sustancias puras. Una sustancia pura es materia que contiene una composicin fsica y propiedades caractersticas. Por ejemplo el agua y la sal de mesa, los principales componentes del agua de mar son sustancias puras. Podemos clasificar las sustancias como elementos o compuestos. Los elementos son sustancias puras que no se pueden descomponer en sustancias ms simples, por medios fsicos o qumicos, cada elemento se compone de un solo tipo de tomo. Los compuestos son sustancias puras que estn compuestas dos o ms elementos combinados qumicamente en una proporcin definida de masa, y por lo tanto contienen dos clases de tomos. La mayor parte de la materia consiste en mezclas de diferentes sustancias. Las mezclas son combinaciones de dos o ms sustancias en las que cada sustancia conserva su propia identidades qumicas y por lo tanto sus propiedades. Mientras que las sustancias puras tienen composiciones fijas, la composicin de las mezclas puede variar. Por ejemplo cuando se elabora un agua de frutas puede contener mucha o poca azcar. Las mezclas se pueden presentar de dos tipos las homogneas y heterogneas; las primeras son una combinacin uniforme de dos o ms sustancias (no se distinguen las fases que las componen), por ejemplo un caf el cual est conformado por agua, caf, azcar y leche. La heterognea es aquella en donde se distinguen las fases que la conforman, por ejemplo a agua y arena De acuerdo con lo antes mencionado todo lo que nos rodea es materia la cual se clasifica de conforme est estructurada y a sus caractersticas que

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presenta, la cual puede existir en cualquiera de los tres estados fsicos: slidos, lquidos y gaseosos. 1.2. Estados de agregacin de la materia En fsica y qumica se observa que, para cualquier cuerpo o agregado material considerado, modificando las condiciones de temperatura, presin o volumen se pueden obtener distintos estados, denominados estados de agregacin de la materia, con caractersticas peculiares. Segn la teora cintica: La materia es discontinua: est formada por pequeas partculas entre las cuales hay grandes espacios, estas partculas estn en continuo movimiento. La velocidad (por lo tanto, la energa cintica) de las partculas aumenta al aumentar la temperatura, lo permite la presencia de los estados que tienen la materia. Estado slido Manteniendo constante la presin, a baja temperatura los cuerpos se presentan en forma slida tal que los tomos se encuentran entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas, lo que confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformacin aparente; son por tanto agregados generalmente rgidos, duros y resistentes. Tambin sealaremos que los slidos presentan propiedades especficas:

Elasticidad: Un slido recupera su forma original cuando es deformado. Un elstico o un resorte son objetos en los que podemos observar esta propiedad. Estira un elstico y observa lo que sucede.

Fragilidad: Un slido puede romperse en muchos pedazos (quebradizo). En ms de una ocasin habrs quebrado un vaso de vidrio o un objeto de greda. Estos hechos representan la fragilidad de un slido.

Dureza: Un slido es duro cuando no puede ser rayado por otro ms blando. El diamante de una joya valiosa o el utilizado para cortar vidrios presenta dicha propiedad

Las partculas se encuentran muy prximas y en posiciones fijas. La movilidad es escasa: las partculas slo pueden vibrar. Tienen forma propia. No se pueden comprimir, su volumen es constante, aunque se dilatan

ligeramente al calentarlos. Sabras explicar por qu? La dilatacin se produce porque al aplicar calor las partculas

adquieren una mayor movilidad y se separan, provocando un aumento del volumen. En la contraccin ocurre lo contrario, es decir, las partculas se enfran, por lo que tienen menor agitacin, unindose o aproximndose las unas a las otras, lo que provoca una disminucin del volumen.

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Fig.1.1 Estado slido

Estado lquido Incrementando la temperatura el slido se va descomponiendo hasta desaparecer la estructura cristalina alcanzndose el estado lquido, cuya caracterstica principal es la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, an existe una cierta ligazn entre los tomos del cuerpo, aunque de mucha menor intensidad que en el caso de los slidos. Las partculas se encuentran prximas, pero sus posiciones no son fijas. La movilidad es mayor: las partculas pueden vibrar y desplazarse unas respecto a otras pero sin perder el contacto. Como consecuencia de esto, los lquidos: Se adaptan a la form