SEMANA 1 LECTURAS

Lectura 1: CONCEPTOS GENERALES DE QUÍMICA

En la actualidad es común hablar de la era nuclear y la espacial, lo cual muestra la gran influencia de la ciencia en la vida del ser humano. La ciencia afecta nuestra vida en casi todos sus aspectos. Lo anterior obliga a prepararnos para comprender con fundamentos científicos lo que sucede a nuestro alrededor. Una herramienta para cumplir con este propósito es la química. Esta es una ciencia que estudia los fenómenos de la naturaleza relacionados con la materia, sus cambios, su estructura, sus propiedades y su composición. La química se ha desarrollado como una ciencia experimental y teórica que permite comprender los fenómenos de la materia. Es importante porque la mayoría de los cambios de la naturaleza, se llevan a cabo mediante cambios químicos por ejemplo: la creación de nuevas fuentes de energía, la producción de nuevos materiales, medicinas para controlar enfermedades etc.

	Muy sencillo: tienes que saber algunos conceptos básicos relacionados con las propiedades de la materia y algunos otros fundamentales para seguir entendiendo la química, como los siguientes:
Materia:Es todo aquello que posee masa y ocupa un lugar en el espacio (todo lo que existe). Peso: Es la fuerza que la gravedad realiza sobre un cuerpo. Volumen: Es el espacio que ocupa un cuerpo. Densidad: Es la relación que se establece entre la masa y el volumen de un cuerpo.

Según entiendo la densidad me permite explicar por qué no tienen el mismo peso un costal de algodón, que el mismo costal pero lleno de hierro

Muy bien! La densidad se puede expresar de las siguientes formas: D = Densidad M = Masa V = Volumen

Otros conceptos importantes son los siguientes:

Energía: Es todo aquello que está en la capacidad de producir trabajo. Existen clases de energía como: cinética y potencial; y varias formas de energía como: térmica radiante, química, nuclear y eléctrica.

Calor: Es una forma de energía.

Temperatura: Es una magnitud que mide la intensidad de energía en forma de calor. existen escalas de temperatura: Celsius °C, Kelvin °K ,  Fahrenheit °F,  Rankin  °R

PROPIEDADES FISICAS: Son aquellas que al operarlas no afectan la estructura de la materia. Ejemplo: masa, peso, volumen etc.	PROPIEDADES QUÍMICAS: Son aquellas que al operarlas cambian la composición de la materia. Por ejemplo: oxidación, combustión.
ELEMENTO: Sustancia simple formada por una sola clase de átomos. Por ejemplo carbono, calcio, hierro etc. los elementos se representan mediante símbolos	COMPUESTO: Unión química de dos o más elementos y que no puede ser separado por medios físicos sencillos por ejemplo: NaCl (sal de cocina) o NaClO (blanqueador para ropa)
MEZCLA: unión física de dos o más sustancias, separables por medios físicos sencillos. Ejemplo: agua y alcohol; agua y sal etc.	Para separar mezclas se utilizan varias técnicas: evaporación, tamizado, destilación, decantación, centrifugación filtración etc.

Taller de lectura 1:

1.                  ¿Qué estudia la química?

2.                 ¿Qué permite la química como ciencia?

3.                 ¿Por qué es importante la química?

4.                 ¿Cuáles son los conceptos básicos que se necesitan saber para estudiar química?

5.                 ¿Qué es la materia?

6.                 ¿Qué es volumen?

7.                 ¿Cuáles conceptos se relacionan en la propiedad de la densidad?

8.                 ¿A qué se refiere el concepto de densidad?

9.                 ¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura?

10.              ¿Qué diferencia hay entre una propiedad química y una física?

11.               Escriba dos ejemplos de propiedades químicas

12.              ¿Qué diferencia hay entre un elemento y un compuesto?

13.              ¿Cómo se representan los elementos?

14.              ¿Qué es una mezcla?

H = Hidrógeno	Ca = Calcio	Br = Bromo	Pt = Platino	F = Fluor	Si = Silicio
Li = Litio	Mg = Magnesio	I = Yodo	Pb = Plomo	B = Boro	N = Nitrógeno
Na = Sodio	Mn = Manganeso	P = Fósforo	Ni = Niquel	Cr = Cromo	As = Arsénico
K = Potasio	Al = Aluminio	Cl = Cloro	Pd = Paladio	Fe = Hierro	He = Helio
Rb = Rubidio	Cu = Cobre	Hg = Mercurio	S = Azufre	C = Carbono	Ne = Neón
Cs = Cesio	Co = Cobalto	Sb = Antimonio	Au = Oro	Zn = Zinc	Kr = Kriptón
Fr = Francio	Ba = Bario	Sn = Estaño	Se = Selenio	Ag = Plata	O = Oxígeno

15.              ¿Qué es la energía?

16.              Escriba el nombre de dos clases y tres formas de energía

17.              ¿Cuáles son las técnicas más usadas para separar mezclas?

Lectura 2: TEORÍA ATÓMICA

Un modelo atómico es la representación o explicación de cómo está formada la naturaleza íntima de la materia

Modelos atómicos

·                     En Grecia tales de Mileto comprobó la presencia de cargas eléctricas al frotar ámbar y observar que pequeñas partículas eran atraídas por este material.

·                     En Grecia LEUCIPO y DEMOCRITO proponen un modelo atómico que no tenía fundamento experimental, uno de sus postulados fue el siguiente: La materia está constituida por partículas muy pequeñas llamadas átomos.

·                     Muchos años después en 1808 el inglés JHON DALTON estudió y revisó la teoría atómica de los griegos agregando los siguientes postulados: los átomos son las unidades que entran en juego para las reacciones químicas; Las combinaciones de los átomos se efectúan cuando diferentes tipos de átomos se unen en proporciones numéricas simples para formar compuestos.

·                    
Más tarde JJ THOMSON elaboro el modelo atómico llamado de pudín. Sus postulados eran los siguientes: La materia es normalmente neutra por lo cual debe existir una masa positiva (protones) en la cual se incrustan las cargas negativas (electrones)

Recordemos algo muy importante!!

Protón: partícula atómica que tiene carga eléctrica positiva. Electrón: partícula atómica que tiene carga eléctrica negativa. Neutrón: partícula atómica que no posee carga eléctrica.

Hablemos del modelo atómico actual!!	El modelo actual nos habla que el átomo está formado por: un núcleo, niveles, subniveles y orbitales
	En el modelo actual del átomo los niveles están divididos en subniveles y que también nos habla de los orbitales que son regiones donde la probabilidad de encontrar un electrón es máxima
	En el núcleo se encuentran los protones y los neutrones y alrededor del núcleo se encuentran los electrones en los niveles de energía.

Taller de lectura 2:

1.                 ¿Qué es un modelo atómico?

2.               Escriba el postulado de la teoría atómica de Leucipo y Demócrito

3.               Escriba los postulados de la teoría atómica de Dalton

4.               ¿Cuáles son las partículas atómicas y sus respectivas cargas?

5.                ¿Qué tipo de partículas forman el núcleo atómico?

6.               ¿Qué es la masa atómica y cómo se representa?

7.                ¿Qué es el número atómico y cómo se representa?

8.               ¿Cómo se representan los átomos?

9.               Escriba el nombre de tres modelos atómicos

10.           ¿Qué es el átomo?

11.             ¿Cuándo se dice que una sustancia es un elemento?

12.           ¿De qué está formado el modelo atómico actual?

13.           ¿En qué parte del átomo se encuentran los electrones?

14.           ¿Qué es un orbital en un átomo?

15.            ¿Cómo se llaman los electrones del último nivel de energía en un átomo?

Taller de lectura 3 ENLACES QUÍMICOS

Introducción

Los seres vivos se componen de átomos pero, en la mayoría de los casos, esos átomos no andan flotando por ahí individualmente. Por el contrario, generalmente están interactuando con otros átomos (o grupos de átomos). Por ejemplo, pueden estar unidos por enlaces fuertes y pueden estar organizados en moléculas o cristales. O bien pueden formar enlaces débiles temporales con otros átomos con los que se encuentran o se rozan. Tanto los enlaces fuertes que mantienen unidas a las moléculas como los enlaces débiles que crean conexiones temporales son esenciales para la química de nuestros cuerpos y para la existencia de la vida misma.

¿Por qué se forman los enlaces químicos? La respuesta básica es que los átomos siempre están tratando de alcanzar el estado más estable (de menor energía) que pueden. Muchos átomos se vuelven estables cuando su capa de valencia está llena de electrones o cuando satisface la regla del octeto (al tener ocho electrones de valencia). Si los átomos no tienen este arreglo, "tratarán" de alcanzarlo ganando, perdiendo o compartiendo electrones. Cuando los átomos comparten electrones, los electrones compartidos forman un enlace que mantiene unidos a los átomos. De manera similar, si los átomos ganan o pierden electrones, se convierten en iones (átomos cargados) y pueden formar enlaces con otros iones de carga opuesta. Estas interacciones son la base de los enlaces químicos en moléculas y cristales. Incluso los átomos o moléculas que no tienen cargas completas pueden volverse más estables por medio de uniones basadas en cargas temporales con otras moléculas. Dichas interacciones son la base de los enlaces más débiles que son esenciales en los sistemas biológicos.

Enlaces covalentes

Uno de los principales modos en las que los átomos pueden completar sus capas de valencia es compartiendo los electrones para formar enlaces covalentes. Estos enlaces son generalmente fuertes y comunes en los sistemas vivos. Por ejemplo, los enlaces covalentes son claves en la estructura de las moléculas orgánicas basadas en el carbono, como nuestro ADN y nuestras proteínas. Los enlaces covalentes también se encuentran en moléculas inorgánicas más pequeñas. Uno, dos o tres pares de electrones pueden ser compartidos entre los átomos, lo que da lugar a enlaces simples, dobles o triples, respectivamente. Mientras más electrones se compartan entre dos átomos, más fuerte será el enlace.

Como un ejemplo de enlace covalente, echemos un vistazo al agua. Una sola molécula de agua,  está compuesta de dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno. Cada hidrógeno comparte uno de sus electrones con el oxígeno y este comparte recíprocamente uno de sus electrones con cada hidrógeno. Los electrones compartidos dividen su tiempo entre la capas de valencia de los átomos de hidrógeno y oxígeno, proporcionándole a cada átomo algo parecido a una capa de valencia completa (dos electrones para el H, ocho para el O). Esto hace que la molécula de agua sea mucho más estable de lo que sus componentes podrían ser por sí solos.

Átomos de hidrógeno que comparten electrones con un átomo de oxígeno para formar enlaces covalentes al crear una molécula de agua

Enlaces covalentes polares

Existen dos tipos de enlaces covalentes: polares y no polares. En un enlace covalente polar, los electrones se comparten de manera desigual entre los átomos y pasan más tiempo cerca de un átomo que del otro. Debido a esta distribución inequitativa de electrones entre los átomos de diferentes elementos, se desarrollan cargas ligeramente positivas (δ+) y ligeramente negativas (δ–) en diferentes partes de la molécula. Esta situación en la que dos cargas iguales y opuestas están separadas en el espacio se denomina dipolo. Por ejemplo, en una molécula de agua, el enlace que une al oxígeno con cada hidrógeno es un enlace polar. El oxígeno es un átomo más electronegativo que el hidrógeno, lo que significa que atrae a los electrones compartidos con más fuerza, así que el oxígeno del agua tiene una carga negativa parcial (tiene una alta densidad de electrones), mientras que los hidrógenos tienen cargas positivas parciales (tienen una baja densidad de electrones).

De manera general, las electronegatividades relativas de dos átomos en un enlace –esto es, su tendencia a asir ávidamente los electrones compartidos– determinará si un enlace covalente es polar o no polar. Siempre que un elemento es significativamente más electronegativo que el otro, el enlace entre ellos tendrá un carácter polar, esto significa que uno de sus extremos tendrá una carga ligeramente positiva y el otro una carga ligeramente negativa. El oxígeno es particularmente electronegativo (ávido de electrones), así que debes estar atento a los enlaces polares en las moléculas biológicas que contienen átomos de oxígeno.

Enlaces covalentes no polares

Los enlaces covalentes no polares se forman entre dos átomos del mismo elemento o entre átomos de diferentes elementos que comparten electrones de manera equitativa. Por ejemplo, el oxígeno molecular no es polar porque los electrones se comparten equitativamente entre los dos átomos de oxígeno. Ambos oxígenos son ávidos de electrones (electronegativos), pero desean los electrones en la misma medida.

Otro ejemplo de enlace covalente no polar puede encontrarse en el metano. El carbono tiene cuatro electrones en su capa exterior y requiere cuatro más para volverse un octeto estable. Los consigue al compartir electrones con cuatro átomos de hidrógeno, cada uno de los cuales le provee de un electrón. Del mismo modo, los átomos de hidrógeno necesitan un electrón adicional cada uno para llenar su capa más externa, los cuales reciben en forma de electrones compartidos del carbono. Aunque el carbono y el hidrógeno no tienen exactamente la misma electronegatividad, son bastante similares, así que los enlaces carbono-hidrógeno se consideran no polares.

Tabla que muestra al agua y al metano como ejemplos de moléculas con enlaces polares y no polares, respectivamente

Enlaces iónicos

En lugar de compartir electrones, algunos átomos obtienen estabilidad al ganar o perder uno o más electrones. Cuando un átomo o molécula gana o pierde un electrón y obtiene una carga positiva o negativa, se denomina ion. Los aniones, o iones negativos, se forman al ganar electrones, mientras que los cationes, o iones positivos, se forman por la pérdida de electrones.

Los átomos de sodio y cloro proporcionan un buen ejemplo de formación de iones. El sodio (Na) solo tiene un electrón en su capa externa, así que es más fácil (energéticamente más favorable) para él donar ese electrón que encontrar siete más para llenar su capa externa. Debido a esto, el sodio tiende a perder este electrón formando Na. Por otro lado, el cloro (Cl) tiene siete electrones en su capa externa. En este caso, es más fácil para el cloro ganar un electrón que perder siete, así que tiende a tomar un electrón y convertirse en Cl. Cuando el sodio y el cloro se combinan, el sodio dona su electrón para vaciar su capa externa y el cloro acepta ese electrón para llenar la suya. Ambos iones cumplen así con la regla del octeto y tienen capas externas completas. (En el caso del Na, la capa 2n se convierte en la más externa debido a la pérdida del único electrón que había en la capa 3n). Debido a que el número de electrones ya no es igual al número de protones, cada átomo se ha convertido en un ion y tiene una carga +1 (Na) o –1 (Cl). En general, la pérdida de un electrón por parte de un átomo y la ganancia de un electrón por otro átomo debe ser simultánea: para que el átomo de sodio pierda un electrón, debe estar presente un receptor adecuado como el átomo de cloro.

El sodio transfiere uno de sus electrones de valencia al cloro, lo que resulta en la formación de un ion sodio (que no tiene electrones en su tercera capa, lo que significa que su segunda capa está completa) y un ion cloruro (con ocho electrones en su tercera capa, lo que le da un octeto estable).  Los enlaces iónicos son atracciones electrostáticas que se forman entre dos iones con cargas opuestas. Por ejemplo, el ion sodio de carga positiva y el ion cloruro de carga negativa que se muestran arriba se atraerán mutuamente y formarán un enlace iónico. Los compuestos generados por enlace iónico se denominan compuestos iónicos y generalmente se encuentran en la naturaleza en forma de cristales. Por ejemplo, a menudo vemos el cloruro de sodio (NaCl), o sal de mesa, en forma cristalina sobre la mesa del comedor. Los compuestos iónicos cristalinos están conformados por muchos aniones y cationes que interactúan con sus vecinos en un patrón tridimensional regular y repetitivo, así que en realidad no existe algo como una molécula de NaCl; la fórmula NaCl es una representación de composición general de la estructura cristalina. Los enlaces iónicos pueden ser muy fuertes en un cristal aislado, pero son mucho más débiles en presencia de agua, la cual disuelve fácilmente muchos sólidos iónicos gracias a las interacciones electrostáticas (basadas en cargas) entre las moléculas de agua y los iones.

Algunos iones fisiológicamente importantes, como el sodio, potasio y calcio, se conocen como electrolitos. Estos iones son importantes para la conducción de los impulsos nerviosos, la contracción muscular y el balance hídrico. Muchas bebidas deportivas y suplementos dietéticos contienen electrolitos que reemplazan los iones que el cuerpo pierde al sudar durante el ejercicio.

Taller de Lectura 3 ENLACES QUÍMICOS

1.      ¿Por qué se forman los enlaces químicos?

2.    ¿Cómo definiría Ley del Octeto (regla del octeto)?

3.    ¿Con qué nombre se denominan a los átomos cargados?

4.    Cuando los átomos completan sus capas de valencia compartiendo los electrones se denomina

5.     ¿Qué ejemplos se enlace covalente en moléculas son comunes en los seres vivos?

6.    Describir el enlace del agua de la gráfica No 1

7.     ¿Cuáles son los dos tipos de enlaces covalentes que existen?

8.    Definir enlace covalente polar

9.    Definir enlace covalente no palar

10.                      Definir enlace Iónico

11.  ¿Qué son aniones y cationes?

12.Dar el ejemplo de tres electrolitos fisiológicamente importantes

13.¿Por qué se dice que en los enlaces iónicos hay atracciones electrostáticas?