- Definición de la Química Inorgánica y desarrollo histórico. - Líneas actuales y perspectivas de futuro en Química Inorgánica.

Transcripción

1 J. ISASI

2 - Definición de la Química Inorgánica y desarrollo histórico. - Líneas actuales y perspectivas de futuro en Química Inorgánica.

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4 ESTUDIO DE LA MATERIA Y DE LOS CAMBIOS QUE EXPERIMENTA

5 H TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS He 2 Li Be B C N O FLi Ne He 3 Na Mg Al C Si P S Cl Ar 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 7 Cs Fr Ba Ra La Ac Hf Rf Ta Db W Sg Re Bh Os Hs Ir Mt Pt Au UunUuu Hg Tl Uub Uut Pb Bi UuqUup Po At UuhUus Rn Uuo Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

6 CIENCIA QUE MANEJA LOS ELEMENTOS DE LA TABLA PERIÓDICA PARA DAR LUGAR A MULTITUD DE COMPUESTOS LOS ELEMENTOS DE LA TABLA PERIÓDICA SE UNEN PARA FORMAR COMPUESTOS

7 ALGUNOS COMPUESTOS 2Fe + 3/2O 2 Fe 2 O 3 H 2 + 1/2O 2 H 2 O H 2 O Líquida C + O 2 CO 2 / (CO) N N N 2

8 QUÍMICA ANALÍTICA QUÍMICA FÍSICA QUÍMICA NEXO ENTRE DIFERENTES ÁREAS DE CONOCIMIENTO BIOQUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA QUÍMICA INORGÁNICA

9 Son muchos los autores que han querido dar un definición de qué es aquello que estudia esta disciplina científica

10 Moeller: «La Química Inorgánica es la investigación experimental y la interpretación teórica de las propiedades y las reacciones de todos los elementos y todos sus compuestos, con excepción de los hidrocarburos y la mayoría de sus derivados».

11 Zuckerman : «La Química Inorgánica trata de las propiedades físicas y químicas de los elementos y sus compuestos en todas las fases, así como, de las aplicaciones tecnológicas de estos materiales». Como propiedades químicas se entienden la formación y transformación, síntesis y reactividad. Considera por vez primera a las aplicaciones, como una parte importante que el químico inorgánico no debe dejar pasar por alto y que la sociedad actual le demanda.

12 En lugar de definir la Química Inorgánica, algunos autores exponen los campos de investigación en los que se trabaja. Para Smith son los siguientes: - Síntesis y caracterización de sustancias diferentes de las propiamente orgánicas. - Resolución de estructuras cristalinas y moleculares. - Reactividad de especies inorgánicas (con especial atención a los mecanismos de reacción). - Estudio de las propiedades físicas de dichas sustancias y establecimiento de principios teóricos.

13 EN LA ACTUALIDAD, CARÁCTER INTERDISCIPLINAR QUÍMICA DEL ESTADO SÓLIDO QUÍMICA DE LA COORDINACIÓN BIOINORGÁNICA QUÍMICA ORGANOMETÁLICA

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15 INICIO DE LA QUÍMICA COMO CIENCIA LAVOISIER ( ) Abandona la alquimia y usa en el laboratorio métodos de pesada muy rigurosos que permitieron medidas de masas reproducibles Avance tecnológico Se conocían trece elementos químicos y su estudio incluido dentro de las ciencias de la naturaleza

16 Ley de conservación de la masa La materia no se crea ni se destruye Ley de proporciones definidas de Proust (1799) Muestras diferentes de un mismo compuesto siempre contienen los mismos elementos y en la misma proporción en masa Ley de proporciones múltiples Si dos elementos pueden combinarse para formar más de un compuesto, las masas de uno de los elementos que se combinan con una masa fija del otro mantienen una relación de números sencillos: CO 2 /CO Proporción de oxígeno en estos compuestos 2:1 Hasta elementos conocidos Su estudio incluido dentro de las ciencias de la naturaleza

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18 ESTABLECER FECHAS ES ARBITRARIO 1ª TEORÍA ATÓMICA ACEPTADA: JOHN DALTON (1808) PRINCIPIO DE LA QUÍMICA INORGÁNICA MODERNA BERZELIUS PROPUSO EL SISTEMA DE SÍMBOLOS PARA LOS ELEMENTOS Y, ADEMÁS, SUGIRIÓ LA DIVISIÓN EN ORGÁNICOS E INORGÁNICOS

19 DIFERENCIADAS LA QUÍMICA INORGÁNICA Y LA ORGÁNICA Orgánica floreciendo el carbono y sus productos 1860 Inorgánica Investigadores interesados en la expansión de la lista de nuevos elementos, en el estudio de sus propiedades y en la determinación de la naturaleza y composición de sus compuestos PRIMER CONGRESO INTERNACIONAL DE QUÍMICA (KARLSRUHE, ALEMANIA) Las reacciones con agentes reductores (C ó K) y con ácidos Nueva técnica de la espectroscopia (Robert Bunsen y Gustav Kirchoff) Posibilidad de medidas precisas de masa: Análisis cuantitativo de varios minerales y menas La electrólisis de varias sales 60 elementos conocidos

20 Florecimiento de la industria de la Química Inorgánica Desarrollo del cemento Portland (1824) Patente de la obtención del H 2 SO 4 por el método de contacto (1831) Inicio de la industria de fosfatos fertilizantes en Inglaterra (1843) Desarrollo de la célula de diafragma para la generación electrolítica del cloro (1851)

21 Una vez diferenciadas la QUÍMICA INORGÁNICA DE LA QUÍMICA ORGÁNICA. Evolución de la Química Inorgánica. INTENTOS DE CLASIFICACIÓN Inicio del siglo XIX. Triadas de Döbereiner. Grupos de tres elementos (P.ej. Ca, Sr y Ba): «La masa atómica del átomo central muy próxima a la media de los otros dos» Ley de las octavas de John Newlands «Los elementos podrían ser agrupados en grupos de siete, siendo el octavo muy semejante al primero, de forma similar a las octavas musicales» Mendeleiev y Meyer El 1º basándose en propiedades Químicas y el 2º en las Físicas: «las propiedades de los elementos son funciones periódicas de sus pesos atómicos». SISTEMA PERIODICO DE LOS ELEMENTOS LEY DE LA NATURALEZA

22 NUEVAS FORMAS DE ENFOCAR EL ENLACE QUÍMICO. DESARROLLO 1923 TEORÍA DE LEWIS 1931 TEORÍA DEL ENLACE DE VALENCIA (TEV) Y TEORÍA DE ORBITALES MOLECULARES (TOM) 1933 TEORÍA DEL CAMPO DEL CRISTALINO 1956 TEORÍA DEL CAMPO LIGANDO (consideración del carácter covalente del enlace) Teorías que ayudaron a organizar y explicar los compuestos formados por los 109 elementos químicos conocidos en el siglo XX.

23 WERNER Investigó en compuestos amoniacales de cobalto y relacionados La teoría de Werner proporcionó nuevas formas de pensar en las estructuras, propiedades y reacciones de los de los compuestos de coordinación. QUÍMICA DE LA COORDINACIÓN Línea actual de investigación

24 1912 MAX VON LAUE Descubrimiento del fenómeno de la difracción de rayos X en los cristales 1914 BRAGG Estructura cristalina del NaCl Galardonados con el Premio Nobel de Química del año MAX BORN Cálculo de la energía reticular de una sustancia cristalina Origen al estudio de las estructuras y energías de las sustancias inorgánicas en Estado Sólido QUÍMICA DE ESTADO SÓLIDO Línea actual de investigación

25 Continuación de los avances de Química Inorgánica en la industria RENACIMIENTO DE LA QUIMICA INORGANICA El desarrollo en Química nuclear: descubrimiento de nuevos elementos Llamada de atención de Arrhenius debido al calentamiento de la atmósfera debido al efecto invernadero (1908) La investigación definitiva de Stock en los hidruros de Si y B (1912) Síntesis y estudio de los clorofluorocarbonos (CFCs) como gases refrigerantes ideales (1928) La investigación por Dean de los beneficios de la fluoración del agua para consumo público (1930) El afortunado descubrimiento del transistor de Ge en los laboratorios Bell Telephone (1947) 2ª mitad del siglo XX

26 1951 Síntesis del Ferroceno QUIMICA ORGANOMETÁLICA Q. Orgánica Línea actual de investigación Q. Inorgánica 1960 Max Perutz Determina la estructura de la hemoglobina por difracción de rayos X BIOINORGÁNICA Línea actual de investigación

27 1. Síntesis de compuestos de interés tecnológico. 2. Incidencia de esos compuestos en el medio ambiente.

28 Síntesis de compuestos de interés tecnológico 1. Síntesis de sólidos inorgánicos Sólidos iónicos que muestran cierto porcentaje de carácter covalente en el enlace 2. Síntesis de compuestos de coordinación y organometálicos Compuestos moleculares en los que existe enlace covalente

29 1. a. Materiales inorgánicos con propiedades: - Eléctricas - Conductividad iónica: nuevas baterías de ion litio. - Conductividad electrónica: metales, aislantes, semiconductores superconductores. - Ópticas: láseres, pigmentos inorgánicos no tóxicos (constituidos por tierras raras) - Magnéticas: imanes permanentes, superconductores, entre otros QUÍMICA DE ESTADO SÓLIDO 1. b. Nuevos materiales porosos: zeolitas naturales o sintéticas con propiedades adsorbentes, detergentes (control del tamaño de poro) 1.c. Nuevos biomateriales o compuestos utilizados por ejemplo en fracturas de huesos o implantes dentales.

30 2. a. Nuevos catalizadores homogéneos en síntesis orgánica 2. b. Compuestos activos en óptica no lineal QUÍMICA DE LA COORDINACIÓN QUÍMICA ORGANOMETÁLICA 2. c. Nuevos compuestos que muestran características de cristales líquidos. Aplicación en pantallas planas de TV, en pantallas de calculadoras etc. 2. d. Conductores lineales

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32 LA RENTABILIDAD DE LOS NUEVOS MATERIALES///FUNCIÓN DE SU INTERÉS TECNOLÓGICO ESTRUCTURA Y ENLACE PROPIEDADES APLICACIONES El estudio y entendimiento de los contenidos incluidos en la materia QUÍMICA INORGÁNICA I permitirá el entendimiento de la relación: ESTRUCTURA Y ENLACE PROPIEDADES UN COMPUESTO VA A ESTAR CONSTITUIDO POR ELEMENTOS. SE HAN DE CONOCER LAS PROPIEDADES Y LA REACTIVIDAD DE LOS ELEMENTOS PARA DESPUÉS PODER INTERPRETAR LAS PROPIEDADES QUE LOS ÁTOMOS DE ESOS ELEMENTOS VAN A CONFERIR A UN COMPUESTO.