Estructura, comportamiento. y transformaciones de la materia. Química. Mónica P. Alegría. Ricardo Franco. Mariana B. Jaul. Perspectivas.

Transcripción

1 Química Estructura, comportamiento y transformaciones de la materia. Mónica P. Alegría Ricardo Franco Perspectivas Mariana B. Jaul Edith Morales

2 Índice Sección I Introducción al estudio de la química 88 Normas de seguridad en el laboratorio 34 Manipulación de sustancias químicas 34 Malos hábitos que a veces causan accidentes 35 Un caso práctico: la pipeta 35 Actividades finales 36 Capítulo 1 El lenguaje de la química ayer Nombres notables, un camino argentino 10 hoy Nombres del futuro 11 La química, una ciencia 12 La química y el control de las plagas 12 El método científico 13 Procedimientos generales del método científico 13 Observar sí, pero metódicamente 14 La experimentación 14 Analogías y modelos 14 Una definición para la química 15 Por qué estudiar química? 15 La química y los medios de comunicación 15 Ciencia con lenguaje propio 16 El uso de herramientas de otras disciplinas 16 El carácter experimental de la química 16 El carácter puro y aplicado de la química 17 El carácter interdisciplinario de la química 17 Los orígenes de la química 18 La alquimia 18 La iatroquímica 19 El camino hacia la química moderna 19 Antoine-Laurent De Lavoisier 20 La química hoy 20 La química en la actualidad 21 Actividades finales 22 Capítulo 2 Química experimental ayer El alambique 24 hoy El destilador 25 El laboratorio de química 26 Las mesadas de trabajo 26 El botiquín 26 Las drogas 27 El droguero 27 El instrumental en el laboratorio 28 Uso del instrumental 30 Cómo filtramos? 30 Cómo calentamos? 30 Las mediciones 31 Magnitudes muy grandes o muy pequeñas 31 El metro patrón 31 Instrumentos de medición 32 Medidas y errores experimentales 33 Exactitud y precisión 33 Cifras significativas 33 Qué hacen los químicos en sus laboratorios? 38 Entrevista al Dr. José Antonio Olabe Sección II La estructura de la materia Capítulo 3 Qué es la materia? lejos La materia: un asunto de filósofos 42 cerca La materia: una cuestión de números 43 Somos materia y energía 44 Masa y peso 44 Propiedades de la materia 45 Tipos de materia: sustancias y mezclas 46 Tipos de sustancias 46 Fórmulas químicas 46 Las transformaciones de la materia 47 Ley de conservación de la masa 47 Conservación de la masa y de la energía 48 Qué es un sistema material? 48 La composición de la materia 49 El camino hacia la teoría atómica 49 La ley de las proporciones definidas 49 La ley de las proporciones múltiples y el fin de las ideas aristotélicas 50 Hacia el concepto de molécula 51 La ley de los volúmenes de combinación 51 La hipótesis de Avogadro 51 Consecuencias de la hipótesis de Avogadro 52 Magnitudes atómico-moleculares 52 El concepto de mol 53 Actividades finales 54 Capítulo 4 Los modelos atómicos y la radiactividad ayer La transmutación de los metales 58 hoy La radiactividad artificial 59 La naturaleza eléctrica de la materia 60 Los tubos de descarga 60 Fluorescencia y fosforecencia : Röntgen y el rayo misterioso 61 40

3 1896: Becquerel y la pechblenda : Thomson descubre el electrón : Rutherford descubre el núcleo atómico 63 Los isótopos 64 La masa atómica relativa 65 La radiactividad 66 Usos de los radioisótopos 67 Reacciones nucleares: fisión y fusión 68 Plantas de energía nuclear : Bohr propone un nuevo modelo atómico 69 El modelo mecánico cuántico del átomo 70 Los números cuánticos 70 El principio de exclusión y la configuración electrónica 71 La configuración kernel 71 Actividades finales 72 Capítulo 5 Los elementos químicos y la tabla periódica ayer La primera industria humana 76 hoy Fronteras 77 Falsa alarma 77 En busca de un orden para los elementos químicos 78 El tornillo telúrico 78 Una propuesta inglesa: las octavas de Newlands 79 El eje Alemania-Rusia: hacia una ley periódica 79 La tabla de Mendeleiev 80 La organización de los elementos 80 Rumbo a la tabla periódica actual 82 El gran cambio 82 Estructura de la tabla periódica 83 Configuraciones electrónicas y tabla periódica 84 Los electrones externos 84 Bloques de la tabla periódica 85 Elementos y configuración electrónica 85 Propiedades periódicas 86 Radio atómico 86 Energía de ionización 86 Afinidad electrónica 87 Electronegatividad 87 Los elementos químicos y la vida cotidiana 88 Elementos naturales y elementos artificiales 90 Metales, no metales y metaloides 90 La metalurgia 91 Actividades finales 92 Capítulo 6 Las uniones químicas ayer Historia de los adhesivos o pegamentos 96 hoy Nanotecnología y adhesivos 97 Unión química: mínima energía, máxima estabilidad 98 Tipos de uniones químicas 99 Teoría del octeto 99 Ceder o aceptar electrones 100 Electrovalencia 101 El enlace covalente 102 Electronegatividad y enlace covalente 102 Electronegatividad y enlace químico 103 La unión metálica 104 Propiedades de los metales 104 Compuestos iónicos Sustancias moleculares Geometría molecular 106 Teoría de Repulsión de Pares Electrónicos de Valencia 106 Geometría electrónica y geometría molecular 106 Tipos de disposición molecular 107 Fuerzas intermoleculares 108 Fuerzas de Van der Waals 108 Enlace por puentes de hidrógeno 109 Actividades finales 110 Uso pacífico de las radiaciones 114 Entrevista a la Ingeniera Andrea Docters Sección III Los compuestos químicos 118 Capítulo 7 Los compuestos inorgánicos ayer Conservar con sal 120 hoy Una piedra comestible y peligrosa 121 La química inorgánica 122 Las funciones químicas y los grupos funcionales 122 Formación de compuestos inorgánicos 122 Compuestos con hidrógeno 123 Ácido en el estómago 123 Compuestos con oxígeno 124 Los peróxidos 124 Óxidos neutros 124 Nomenclatura de los óxidos 125 Los oxoácidos 126 Características de los ácidos 126 Nomenclatura de los ácidos 127 Los hidróxidos 128 Nomenclatura de los hidróxidos 128 El concepto de ph 129 Las sales 130 Formación de sales 130 Nomenclatura de las sales 131 Estructura de las sales 131 El camino al revés: de los compuestos químicos a los elementos 132 Los metales y la metalurgia 132 Preparación de elementos no metálicos 133 Actividades finales 134 Capítulo 8 Los compuestos orgánicos ayer Los isómeros en la visión 138 hoy Los isómeros en el olfato 139

4 El enlace covalente en el carbono 140 Fórmulas químicas y funciones orgánicas 141 Los hidrocarburos 142 El nombre de los hidrocarburos 144 Los hidrocarburos ramificados 144 Los compuestos orgánicos oxigenados 145 Los alcoholes 145 Los ácidos carboxílicos 146 Los aldehídos 146 Las cetonas 147 Los éteres 147 Los ésteres 147 Los compuestos orgánicos nitrogenados 148 Las aminas 148 Las amidas y los nitrilos 149 Adiós al vitalismo 149 Los isómeros estructurales 150 Los isómeros espaciales 150 Qué es la luz polarizada? 151 Actividades finales 152 Hidrógeno: el combustible perfecto? 156 Entrevista al Dr. Miguel Laborde Sección IV El comportamiento de la materia 158 Capítulo 9 Los estados de la materia ayer Química del aire 160 hoy Motores de aire comprimido 161 El estado gaseoso 162 Gas y vapor 162 El estado líquido 163 El estado sólido 163 Los cristales 163 La teoría cinético-molecular 164 La teoría cinético-molecular y el comportamiento de la materia 165 La distancia y el ordenamiento 165 Las fuerzas de atracción y la energía cinética 165 Las leyes de los gases 166 La ley de Boyle-Mariotte (1662) 166 La ley de Charles (1787) 167 La temperatura absoluta 167 La ley de Charles-Gay-Lussac (1805) 168 La ecuación general de estado 169 La densidad de un gas 169 La ley de las presiones parciales 170 Los cambios de estado 170 Cambios progresivos: fusión, vaporización, volatilización 171 La sobrefusión 171 Cambios regresivos: condensación, solidificación, sublimación 172 Otros estados de la materia 173 Un plasma en el televisor 173 Actividades finales 174 Capítulo 10 Partículas en dispersión lejos El Mar Muerto 178 cerca Mar Chiquita 179 Los sistemas materiales 180 Sistemas que son mezclas 180 Examen microscópico de las mezclas 181 Suspensiones o mezclas heterogéneas propiamente dichas 181 Separación de fases 182 Soluciones o mezclas homogéneas 184 Composición del aire puro 184 Composición de algunas aleaciones 184 La concentración de una solución 185 La solubilidad 186 Mezclas de líquidos 186 Diferentes sustancias, distintas solubilidades 187 Solubilidad de los compuestos iónicos 187 Solubilidad de los compuestos moleculares 187 Condiciones que afectan la solubilidad 188 Efectos de las variaciones de temperatura 188 Efectos de las variaciones de presión 188 Fraccionamiento de los componentes de una solución 189 Propiedades coligativas 190 Efecto de los solutos en las soluciones 190 Sistemas coloidales o coloides 191 Tipos de coloides 191 Actividades finales 192 Buceando con Boyle y Mariotte 196 Entrevista al Sr. Ernesto Tito Rodríguez Sección V Las transformaciones de la materia 200 Capítulo 11 Características de las reacciones químicas ayer La pila a colonna 202 hoy La pila de combustible 203 El cambio en la naturaleza de las sustancias 204 Clasificación de las reacciones químicas 205 Representación de las reacciones químicas 206 El uso de las flechas y de otros símbolos en la ecuación química 206 Balanceo de las ecuaciones químicas 207

5 Método del tanteo 207 Método algebraico 208 Reacciones de metátesis 209 El estado de oxidación 209 Reacciones ácido-base 210 Reacciones de óxido-reducción 211 Reglas para recordar el número de oxidación 211 Ajuste de ecuaciones redox 212 Tipos de reacciones redox 213 Reacciones de desplazamiento 213 Reacciones de combustión 214 Reacciones de corrosión 214 Reacciones de desproporción o dismutación 214 Electroquímica 215 Celda voltaica 215 Celda electrolítica 216 Aplicaciones de la electrólisis: la galvanoplastia 216 Sistemas electroquímicos integrados 217 Actividades finales 218 Capítulo 12 Termodinámica, cinética y equilibrio de las reacciones químicas ayer La piedra filosofal, la fuerza catalítica y el vino 222 hoy Convertidores catalíticos 223 Intercambio de energía en las reacciones químicas 224 Energía total de un sistema 224 Los cambios entálpicos 225 La ley de De Lavoisier-Laplace y la ley de Hess 225 Cinética de las reacciones y termoquímica 226 Insecticidas y cinética 226 Expresión de la velocidad de una reacción 227 Ley de velocidades 227 Teoría de las colisiones 228 La naturaleza de los reactivos 228 La superficie de contacto 229 La concentración de los reactivos 229 La temperatura 229 Los catalizadores 230 Otro ejemplo de catálisis heterogénea 230 Equilibrio químico 231 Constante de equilibrio 231 Constante de equilibrio en sistemas gaseosos 232 Evolución del sistema hacia el equilibrio 232 El principio de Le Chatelier 233 Los cambios de las concentraciones 233 Influencia de la presión 234 Influencia de la temperatura 234 Influencia de los catalizadores 234 El amoníaco, un ejemplo de síntesis 235 Actividades finales 236 Capítulo 13 Estequiometría ayer Dalton, la teoría atómica y la ley de Avogadro 240 hoy El espectrómetro de masas 241 Qué estudia la estequiometría? 242 La estequiometría y la ley de conservación de la masa 242 Los berthólidos 242 La ley de conservación de la masa y la contaminación ambiental 243 Aproximación a los cálculos estequiométricos 244 Pureza de los reactivos 245 Reacciones consecutivas 245 Combinamos pureza y reacciones consecutivas 246 Reactivos en solución 247 Reactivo limitante 248 El método de Job 248 Trabajamos con las masas 249 Rendimiento de una reacción 250 Un ejemplo práctico: el ácido sulfúrico 252 Mejorías en el rendimiento 252 Un problema integrador 253 Actividades finales 254 Una pila de soluciones 258 Entrevista al Dr. Horacio Corti Trabajar con documentos 263 Glosario 277 Índice analítico 280 Índice onomástico 285 Tabla periódica de los elementos químicos 287 Guía iconográfica del libro Fuentes Actividades Entrevistas Diarios Internet Biografías Hoja de vida Además Textos de profundización Vínculos Libros Revistas