ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA. LOS ÁTOMOS

Transcripción

1 1. DE DEMÓCRITO A DALTON ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA. LOS ÁTOMOS Hasta dónde podemos dividir una sustancia? Tomamos un terrón de azúcar y lo partimos por la mitad. Elegimos una de las dos mitades y volvemos a partirla por la mitad. Suponiendo que pudiéramos seguir repitiendo esta operación indefinidamente (dividir en dos mitades, elegir una), crees que llegaría un momento que el trocito que obtuviéramos ya no fuera azúcar?, es decir, existiría una unidad mínima de azúcar? Demócrito (460 AC AC), filósofo griego, fue el primero en pensar que la materia estaba constituida por partículas indivisibles a las que llamó átomos (que significa precisamente indivisible). Entonces no había métodos para poder demostrar su existencia, así que simplemente enunció dicha hipótesis. Tampoco diferenció entre átomos y moléculas. Pensaba que existían átomos de cada tipo de sustancia. Esta teoría era contraria a la imperante en el momento denominada de los cuatro elementos (tierra, aire, agua y fuego) que concebía cada sustancia como una mezcla particular de estos cuatro elementos. Pero durante muchos siglos los científicos no pudieron demostrar la existencia de los átomos. En 1808, Dalton, químico inglés, publicó su libro Un nuevo sistema de Filosofía Química. En él expone su teoría sobre la constitución de la materia, que se basa en tres postulados: - Cada elemento químico está formado por partículas diminutas e indivisibles llamadas átomos. Dichos átomos permanecen inalterados en el proceso químico, es decir, no se pueden transformar unos en otros. - Los átomos de un elemento tienen todos igual masa y las mismas propiedades; sin embargo, son distintos de los átomos de cualquier otro elemento. - Los compuestos químicos están formados por uniones de átomos de distintos elementos que se llaman moléculas. La proporción numérica entre ellos es simple y constante. (Los elementos también pueden formar moléculas de dos o más átomos iguales ). 2. SIMBOLOS, MOLÉCULAS Y FÓRMULAS. Actualmente, se utilizan los símbolos formados por una o dos letras para representar los diferentes tipos de átomos (elementos). En la Tabla Periódica vienen reflejados los símbolos de todos los elementos conocidos en la actualidad. Algunos de ellos son, por ejemplo: H (Hidrógeno), O (Oxígeno), N (Nitrógeno), C (Carbono), S (Azufre), Na (Sodio). Molécula es la unidad fundamental de cualquier sustancia pura. Todas las moléculas de una misma sustancia pura son iguales entre sí. Las moléculas están formadas por la unión de varios átomos. - Si son iguales entre sí: Forman los elementos. - Si son distintos: Forman los compuestos. Para representar las moléculas tampoco se acude a pintar bolas como hacía Dalton, sino que se utilizan las fórmulas, en las que se escriben los símbolos de los elementos presentes en la molécula y detrás un subíndice que indica el número de átomos de ese tipo que hay por molécula. - H 2 O es la conocidísima fórmula del agua. En cada molécula existen 2 átomos de Hidrógeno (H) y 1 de Oxígeno (O). - H 2 SO 4 es la fórmula del ácido sulfúrico. En cada molécula hay 2 átomos de Hidrógeno (H), 1 de Azufre (S) y 4 de Oxígeno (O). 1

2 2

3 3

4 3. LA TABLA PERIÓDICA. La Tabla Periódica (T.P.) está formada por PERIODOS, que contienen a todos los elementos situados en la misma fila horizontal y columnas verticales denominadas GRUPOS, que contienen a los elementos químicos que tienen propiedades semejantes. Existen 18 grupos y siete periodos más los lantanidos y actinidos. Todos los elementos situados en el centro y la izquierda se denominan METALES (ceden electrones); los situados a la derecha se denominan NO METALES (captan electrones). La diagonal en forma de escalera que se aprecia en dicha tabla, compuesta por los elementos: boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, teluro y polonio, se llaman semimetales y sus propiedades son una mezcla entre las de los metales y no metales. Los elementos correspondientes al último grupo de la tabla son los gases Nobles: Helio (He), Neón (Ne), Argón (Ar), Kriptón (Kr), Xenón (Xe) y Radón (Rn). Estos elementos no se combinan en condiciones habituales de laboratorio con ningún otro elemento químico. Los elementos químicos conocidos se agrupan formando la tabla periódica. Como ves, se trata de una tabla en la que aparecen los elementos distribuidos en filas o períodos y columnas o grupos. FORMULACIÓN INORGÁNICA 1. Valencia. Es la capacidad que tiene un átomo de un elemento para combinarse con los átomos de otros elementos y formar compuestos. La valencia es un número, positivo o negativo, que nos indica el número de electrones que gana, pierde o comparte un átomo con otro átomo o átomos. 2. COMBINACIONES BINARIAS CON EL OXÍGENO. ÓXIDOS El nombre de estos compuestos siempre incluye la palabra óxido que puede estar precedida de prefijos numerales indicadores del número de átomos de oxígeno. Se coloca primero el símbolo del elemento X (puede ser cualquier elemento del sistema periódico); a continuación, se anota el símbolo del oxígeno (O); y finalmente, se intercambian las valencias entre los dos átomos, y si es posible se simplifican. La valencia con la que actúa el oxígeno es siempre -2, es decir, que el ión que se combina es el ión óxido: O 2- FÓRMULA: X 2 O n, siendo "n" impar, ó X O m. Siendo m el resultado de simplificar la valencia del elemento X. Entre el N 5+ y el O 2- : N 2 O 5. Entre el C 4+ y el O 2- : C 2 O 4, como se puede simplificar, queda como: CO 2. Cómo saber si la fórmula del óxido está simplificada? Para ello, se mira el subíndice del elemento X (el de la izquierda de la fórmula) y si es 2, el óxido no está simplificado; por el contrario, si el subíndice es 1 el óxido está simplificado. N 2 O 5 no está simplificado porque el subíndice del N es 2. C O 2 si está simplificado porque el subíndice de C no es 2. Cómo conocer la valencia del elemento X? Si la fórmula del óxido no está simplificada, la valencia del elemento X será la indicada por el subíndice del oxígeno. Sin embargo, si la fórmula del óxido está simplificada, la valencia del elemento X se obtendrá multiplicando por 2 el subíndice del oxígeno. N 2 O 5 como no está simplificado, la valencia del N es la 5. 4

5 C O 2 como si está simplificado, la valencia del C es 2 x 2 = 4. NOMENCLATURA SISTEMÁTICA: Se nombran colocando un numeral, que indica el número de átomos de oxígeno, delante de la palabra óxido, seguida de la preposición de y del nombre del elemento X, precedido de otro numeral que indica el número de átomos del elemento X. Los prefijos de los numerales son: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), hexa (6), hepta (7), octo (8). Fe 2 O 3 : Tri-óxido de di-hierro. Trióxido de dihierro. P 2 O 5 : Penta-óxido de di-fósforo. Pentaóxido de difósforo. Cl 2 O 7 : Hepta-óxido de di-cloro. Heptaóxido de dicloro. EXCEPCIONES: CUANDO EL ELEMENTO "X" TIENE UNA SÓLA VALENCIA, NO SE COLOCA EL NUMERAL EN NINGUNO DE LOS DOS ELEMENTOS. Zn O: Óxido de cinc. K 2 O: Óxido de potasio. Cd O: Óxido de cadmio. CUANDO EL ELEMENTO "X" TIENE MÁS DE UNA VALENCIA Y SU SUBÍNDICE ES 1 NO SE LE PONE NINGÚN NUMERAL, PERO AL OXÍGENO SIEMPRE SE LE COLOCA EL NUMERAL DEL SUBÍNDICE QUE TENGA (mono, di, tri, tetra, penta, hexa, o hepta) Ni O: Monóxido de níquel. C O: Monóxido de carbono. Pb O 2 : Dióxido de plomo. 3. COMBINACIONES BINARIAS CON EL HIDRÓGENO 3.1 HIDRUROS METÁLICOS El nombre de estos compuestos siempre incluye la palabra hidruro que puede estar precedida de prefijos numerales indicadores del número de átomos de hidrógeno. Se coloca primero el símbolo del elemento X (puede ser cualquier elemento del sistema periódico); a continuación, se anota el símbolo del hidrogeno (H); y finalmente, se intercambian las valencias entre los dos átomos. En este caso, no hay posibilidad de simplificación porque el hidrógeno siempre va a actuar con valencia -1, lo hará en forma de ión hidruro: H - FÓRMULA: X 1 H n, siendo n la valencia del elemento X y 1 la del hidrógeno, que sería necesario indicarla. Entre el Ca 2+ y el H - : Ca H 2. Entre el Al 3+ y el H - : Al H 3. NOMENCLATURA SISTEMÁTICA Se nombran colocando un numeral, que indica el número de átomos de hidrógeno, delante de la palabra hidruro, seguida de la preposición de y del nombre del elemento X. Fe H 3 : Tri-hidruro de hierro. Trihidruro de hierro. Pb H 4 : Tetra-hidruro de Plomo. Tetrahidruro de Plomo. EXCEPCIONES: CUANDO EL ELEMENTO "X" TIENE UNA SÓLA VALENCIA, NO SE COLOCA EL NUMERAL EN EL HIDRÓGENO. Zn H: Hidruro de cinc. K H: Hidruro de potasio. 3.2 HIDRUROS NO METÁLICOS: ÁCIDOS HIDRÁCIDOS Se coloca primero el símbolo del H; a continuación, se anota el símbolo del elemento Y ; y finalmente, se intercambian las valencias entre los dos átomos. Aquí no es necesario nunca simplificar, porque la valencia del H es +1. 5

6 FÓRMULA: H N Y. ("Y", es un elemento no metálico, del Grupo 16 [O, S, Se y Te] y 17[F, Cl, Br y I]). El H actúa con valencia (+1) e "Y", con su valencia negativa. Entre el H + y el Cl - : H Cl. Entre el H + y el S 2- : H 2 S. NOMENCLATURA SISTEMÁTICA: Se nombran con la palabra formada por la raíz del elemento Y, acabada en uro seguida de la preposición de y de un numeral que indica el número de hidrógenos antes de la palabra hidrógeno. H F: Fluoruro de hidrógeno. H Cl: Cloruro de hidrógeno. H Br: Bromuro de hidrógeno. H I: Yoduro de hidrógeno. H 2 S: Sulfuro de dihidrógeno. H 2 Se: Seleniuro de dihidrógeno. H 2 Te: Telururo de dihidrógeno. 4. SALES BINARIAS Se coloca primero el símbolo del elemento X (puede ser cualquier elemento del sistema periódico); a continuación, se anota el símbolo del electo Y (que será cualquiera de los elementos que tiene valencia negativa); y finalmente, se intercambian las valencias entre los dos átomos, y si es posible se simplifican. FÓRMULA: X n Y m, donde n es la valencia de Y (el elemento menos metálico o negativo) y m es la valencia de X (el elemento más metálico o positivo). Se exceptúa de esta norma el "O" e "H". En los hidruros metálicos, el "H" actúa siempre con valencia (-1), al igual que el oxígeno lo hacía con (-2) Entre el Cu 2+ y el N 3- : Cu 3 N 2 Entre el Sn 4+ y el Se 2- : Sn 2 Se 4, como se puede simplificar, queda como: Sn Se 2 Cómo saber si la fórmula de la sal binaria está simplificada? Para ello, se mira el subíndice del elemento X (el de la izquierda de la fórmula) y si coincide con la valencia negativa del elemento Y, la sal binaria no está simplificada; por el contrario, si el subíndice es 1 la sal binaria está simplificada. Hg 3 P 2 no está simplificada porque el subíndice del Hg es 3, que coincide con la valencia negativa del fósforo. Cu 2 C si está simplificada porque el subíndice del Cu no es 4, que es la valencia negativa del carbono. Cómo conocer la valencia del elemento X? Si la fórmula de la sal binaria no está simplificada, la valencia del elemento X será la indicada por el subíndice del elemento Y. Pero si la fórmula de la sal binaria está simplificada, la valencia del elemento X se obtendrá multiplicando por la valencia negativa del elemento Y el subíndice del Y y dividendo el resultado por el número de átomos X. Hg 3 P 2 no está simplificado, la valencia del Hg es la 2. Cu 2 C si está simplificado, la valencia del Cu es 1 x 4 = 4, que lo dividimos entre 2 átomos de Cu y nos da 2. NOMENCLATURA SISTEMÁTICA: Se nombran colocando un numeral (que indica el número de átomos del elemento Y ) delante de la raíz del elemento Y acabada en uro, seguida de la preposición de y del nombre del elemento X, precedido de otro numeral que indica el número de átomos del elemento X. As 2 S 3 : Tri-sulf-uro de di-arsénico. Trisulfuro de diarsénico Hg 3 B 2 : Di-boruro de tri-mercurio. Diboruro de trimercurio. Au 4 Si 3 : Tri-siliciuro de tetra-oro. Trisiliciuro de tetraoro. 6

7 EXCEPCIONES: CUANDO EL ELEMENTO "X" TIENE UNA SÓLA VALENCIA, NO SE COLOCA EL NUMERAL EN NINGUNO DE LOS DOS ELEMENTOS. Ag Br: Bromuro de plata. Na 2 S: Sulfuro de sodio. Cs 2 Te: Telururo de cesio. CUANDO EL ELEMENTO "X" TIENE MÁS DE UNA VALENCIA Y SU SUBÍNDICE ES 1 NO SE LE PONE NINGÚN NUMERAL, PERO AL ELEMENTO Y SIEMPRE SE LE COLOCA EL NUMERAL DEL SUBÍNDICE QUE TENGA (mono, di, tri, tetra, penta, hexa, o hepta) Co S: Monosulfuro de cobalto. Pt C: Monocarburo de platino. 1. NOMBRA LOS SIGUIENTES COMPUESTOS BINARIOS: Nombrar Na 2 O HCl AlH 3 AgCl SF 6 Fe 2 O 3 Cu 2 O SO 3 CH 4 KI PCl 5 BeO N 2 O 5 7

8 SO 3 PH 3 Fe 2 S 3 H I P 2 O 5 CO H 2 S Ca 2 C NH 3 P 2 O 3 CO 2 Ni 4 C 3 NiI 3 AsH 3 8

9 2. FORMULA LOS SIGUIENTES COMPUESTOS BINARIOS: Formular Óxido de litio Óxido de zinc Tetracloruro de carbono Disulfuro de plomo Amoniaco Difosfuro de calcio Dióxido de plomo Hidruro de magnesio Disulfuro de carbono Ácido clorhídrico Bromuro de potasio Monoboruro de galio Hidruro de potasio Tricloruro de hierro Ácido fluorhídrico Tetrahidruro de silicio Dicloruro de estaño Bromuro de sodio Trióxido de diyodo Ácido yodhídrico 9

10 Sulfuro de sodio Tetracloruro de silicio Dicloruro de cobalto Triseleniuro de dicobalto Óxido de aluminio Dihidruro de cobre Ácido fluorhídrico Sulfuro de carbono Óxido de calcio 10