PROPIEDADES DE LA MATERIA
Cada sustancia tiene un conjunto único de propiedades características que permiten reconocerla y distinguir la de otras sustancias. Las propiedades de la materia se pueden agrupar en dos categorías: físicas y químicas.
- Las propiedades generales de la materia son aquellas que poseen todos los tipos de materia, sin importar las sustancias que la constituyan o el lugar en el que se encuentren, por lo que no nos permiten diferenciar los distintos tipos de sustancias. No tienen relación con el tipo de materia. Aunque son varias las propiedades generales de la materia nos vamos a centrar en dos de ellas: la masa y el volumen.
Las propiedades generales son comunes a toda clase de materia. Por lo tanto, no nos aportan características de distinción de otras ni información sobre cómo se comporta esa materia. Estas son:
- Masa: La cantidad de materia que tiene un cuerpo
- Volumen: El espacio que ocupa la materia
- Forma: Estructura que presenta el cuerpo o materia
- Peso: Resultado de la fuerza gravitacional que ejerce la Tierra sobre la materia
- Inercia: Mientras no exista una fuerza que modifique el estado de la materia, esta seguirá en reposo o en movimiento.
- Impenetrabilidad: El lugar ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado por otro a no ser que lo desplace.
- Porosidad: Propiedad de la materia para contener espacio o huecos en el medio.
- Movilidad: Capacidad para cambiar de posición como consecuencia de la interacción con otras materias.
- Divisibilidad: Propiedad de poder dividirse en porciones o trozos más pequeños.
- Elasticidad: Propiedad a partir de la cual la materia puede cambiar su forma cuando se le aplica una fuerza determinada, volviendo a la forma original una vez suspendida la acción sobre ella.
CAMBIOS FÍSICOS:
Los cambios físicos pueden definirse como aquellos cambios que sufre la
materia en su forma, volumen o estado, sin alterar su composición o
naturaleza. Estos cambios físicos pueden ser:
- Los cambios de estado: son los pasos de sólido a líquido (fusión), de líquido a gas (vaporización o evaporización), de gas a líquido (condensación), de líquido a sólido (solidificación), de sólido a gas (sublimación) y de gas a sólido (deposición), que se producen cuando varía la temperatura.
- El movimiento: es el cambio de lugar o posición de un cuerpo.
- La dilatación: es el aumento de tamaño de un cuerpo cuando se eleva su temperatura.
- La contracción: es la disminución de tamaño de un cuerpo cuando disminuye su temperatura.
- La fragmentación: es la división de un cuerpo en pequeños trozos.
- La mezcla: de varias sustancias sólidas, líquidas o gaseosas, sin que ninguna de ellas pierda o cambie su naturaleza.
-CAMBIOS DE ESTADO.
Los cambios de estado son variaciones físicas reversibles. Estos se
producen por cambios de la energía calórica y por variación de la
presión.
Estos cambios son: vaporización, fusión, condensación, solidificación y sublimación.
Temas a exponer:
- VAPORIZACIÓN.
- CONDENSACIÓN.
- FUSIÓN.
- SOLIDIFICACIÓN.
- SUBLIMACIÓN.
La evaporación es un proceso físico por el cual el agua u otras sustancias líquidas, pasan del estado líquido al estado gaseoso. También se conoce este proceso con el nombre de vaporización.
Ejemplo:
Si se deja un recipiente con agua a temperatura ambiente, el agua irá
desapareciendo en forma paulatina. A determinada temperatura las
moléculas, de acuerdo a su energía, ejercen presión, conocida como
“tensión de vapor del líquido”, que aumenta cuanto mayor sea la
temperatura.
La
condensación es un fenómeno físico, contrario a la vaporización,
también denominado licuefacción por el cual la energía cinética de las
partículas de un gas se reduce, si al gas se le quita calor, para
compensar la energía que le fue sustraída. El proceso continúa,
decreciendo esa energía cinética, hasta que las partículas se mueven tan
lentamente que comienzan a primar las fuerzas de cohesión o atracción, y
el gas pasa del estado gaseoso al estado líquido.
Ejemplo:
Donde podemos visualizar este fenómeno es en las paredes
azulejadas del baño, cuando luego de usar el agua caliente, aparecen los
azulejos empañados. Esto sucede pues el vapor de agua choca con las
paredes frías, pierde su energía, para juntarse a posterior sus
moléculas, formando las gotas líquidas, por condensación.
La fusión es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la
materia del estado sólido al estado líquido por la acción del calor.
Ejemplo:
Los
consabidos cubitos de hielo se derriten en agua.
Al encender una vela
vemos que la cera cercana a la llama comienza a derretirse.
La
solidificación es un proceso físico que consiste en el cambio de estado
de la materia de líquido a sólido producido por una disminución en la
temperatura. Es el proceso inverso a la fusión. Ejemplo de esto es
cuando metes al congelador agua como la temperatura es muy baja esto
hace que se haga hielo, o en pocas palabras en solido.
Ejemplo:
El agua: cuando pasa de liquido a solido
la nieve: cuando pasa de agua a hielo
el yeso: tambien pasa de liquido a solido.
Se define como sublimación al acto y consecuencia de sublimar es decir, pasar de forma directa del estado sólido al de vapor.
Ejemplo:
La
mas común es la del hielo seco, q es el anhídrido carbónico congelado, q
a temperatura ambiente de estado solido pasa al gaseoso.
CAMBIOS QUÍMICOS EN LA MATERIA
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1.- Transformaciones físicas y transformaciones químicas
Fenómenos o Cambios Físicos: Son procesos en los que no cambia
la naturaleza de las sustancias ni se forman otras nuevas.
Ejemplos:
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Cambios de estado: Si
aplicamos una fuente de calor de forma constante, el agua hierve y se
transforma en vapor de agua. (En ambos casos, la sustancia implicada en el
proceso es agua que, en un caso está líquida y en el otro está gaseosa; esto
es, sus partículas están ordenadas de diferente manera según la teoría
cinética de la materia).
Mezclas: Si disolvemos sal en
agua observaremos que la sal se disuelve fácilmente en agua y la disolución
resultante presenta un gusto salado. (Las sustancias iniciales - sal y agua -
siguen presentes al final; este hecho es demostrable pues si calentamos la
disolución hasta que hierva el agua, nos queda la sal en el fondo).
Evolución de la teoría sobre la constitución de la materia
El ser humano siempre se ha preocupado por la
composición de la materia y por eso, a lo largo de la historia ha habido varias
teorías sobre la constitución de ésta, desde que Demócrito llamó átomo a una
supuesta partícula indivisible que formaba la materia, hasta la teoría actual,
la Teoría Atómica de Dalton.
Como ya he dicho antes, el primero en
aventurarse en estas teorías fue Demócrito (460 a.C. - 370 a.C), de la antigua Grecia, que llamó átomo
a la partícula que supuestamente era la más pequeña que formaba la materia y
que era indivisible (Átomo en griego significa indivisible). También afirmaba
que estos átomos eran indestructibles y que, entre uno y otro, solo había vacío.
Su teoría también hablaba de la forma de los átomos, y sostenía que un átomo
era diferente de otro de otra sustancia y, por ello, existían diferentes
sustancias. Desde mi punto de vista, esto supuso un gran atrevimiento contra
las leyes del momento ya que, aunque en la antigua Grecia se avanzó mucho en
todas las ciencias, era un paso demasiado grande hacia el avance y,
probablemente, no mucha gente siguió esa teoría en aquel momento.
Aristóteles (384 a.C. - 322 a.C.), por su parte, rechazó la
idea de Demócrito y apoyó una teoría ya enunciada antes, en la que la materia
estaba formada por 3 elementos, Agua, Tierra y Fuego, a los que Aristóteles
añadió el Éter (el espacio entre los elementos). Esta teoría pienso que fue
mucho mas extendida, pues explica la materia de una manera muy sencilla y práctica,
que todo el mundo puede observar a simple vista, aunque supone una gran regresión
en esta ciencia.
Lavoisier (1743 - 1794) no enunció ninguna teoría
sobre la constitución de la materia, pero si formuló la Ley de la conservación
de la materia, que dice que en las reacciones químicas, la masa permanece
constante, ley que probablemente ayudó a Dalton con sus experimentos. Ésta ley ayudó
a Dalton a poder medir la masa de los átomos de cada elemento al crear
compuestos entre ellos.
La teoría de Dalton (1766 - 1844) dio un salto enorme
en esta cuestión ya que, aunque tenía algunos fallos, como que el átomo era
indivisible, dijo que cada elemento tenía un átomo correspondiente, igual al
resto de átomos del mismo elemento. Además consiguió medir indirectamente la
masa de los átomos, ya que comprobó que el átomo de hidrógeno es el de menor masa y
creo el UMA (Unidad de Masa Atómica) para medirlos, atribuyendo la masa de 1
UMA al átomo de hidrógeno. Ésta teoría, que es un avance de la teoría de Demócrito
y que es bastante acertada, es bastante completa, pero a mi parecer, creo que
llega algo tarde, ya que pasaron más de 2000 años entre la teoría de Demócrito
y la de Dalton y la base de ambas es la misma.
La teoría de Dalton es la base de la
actual, donde se ha descubierto que él átomo puede ser dividido en
distintas partículas subatómicas, pero el modelo actual tampoco es
perfecto y durante los próximos años, se seguirán descubriendo nuevas
cosas y enunciando nuevas teorías.
Espectros
atómicos
En el siglo XVII, Isaac Newton demostró que la luz blanca visible
procedente del sol puede descomponerse en sus diferentes colores mediante
un prisma. El espectro que se obtiene es continuo; contiene todas
las longitudes de onda desde el rojo al violeta, es decir, entre unos 400
y 700 nm (1 nm -nanómetro- = 10-9 m).
En cambio la luz emitida por un gas incandescente no es blanca sino coloreada
y el espectro que se obtiene al hacerla pasar a través de un prisma
es bastante diferente. Es un espectro discontinuo que consta de líneas
o rayas emitidas a longitudes de onda específicas. Cada elemento
(es decir cada tipo de átomos) posee un espectro característico
que puede utilizarse para identificarlo. Por ejemplo, en el del sodio, hay
dos líneas intensas en la región amarilla a 589 nm y 589,6
nm.
Uno de los espectros atómicos más sencillos, y que más
importancia tuvo desde un punto de vista teórico, es el del hidrógeno.
Cuando los átomos de gas hidrógeno absorben energía
por medio de una descarga de alto voltaje, emiten radiaciones que dan lugar
a 5 líneas en la región visible del espectro: |
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El modelo atómico de Rutherford no podía explicar estas emisiones
discretas de radiación por los átomos. Además presentaba
el inconveniente de ser inestable: Según la física clásica
una carga en movimiento emite continuamente energía por lo que los
electrones radiarían energía continuamente hasta "caer"
en el núcleo, con lo que el átomo se destruiría.
Modelo atómico actual
El modelo
atómico actual fue desarrollado durante la
década
de 1920, sobre todo por
Schrödinger y
Heisenberg.
Es un modelo de gran complejidad matemática, tanta que usándolo sólo se puede
resolver con exactitud el átomo de hidrógeno. Para resolver átomos distintos
al de hidrógeno se recurre a métodos aproximados.
De cualquier modo, el modelo
atómico mecano-cuántico encaja muy bien con las observaciones experimentales.
De este modelo sólo diremos que
no se habla de órbitas, sino de orbitales. Un orbital es una región del espacio
en la que la probabilidad de encontrar al electrón es máxima.
Los orbitales atómicos tienen distintas formas geométricas.
En la simulación que tienes a la derecha puedes elegir entre distintos tipos
de orbitales y observar su forma geométrica, se simula mediante una nube de
puntos, siendo la máxima probabilidad de encontrar al electrón en la zona en
que la densidad de la nube electrónica es máxima.
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Los átomos
son la unidad básica de toda la materia, la estructura que define a
todos los elementos y tiene propiedades químicas bien definidas. Todos
los elementos químicos de la tabla periódica están compuestos por átomos
con exáctamente la misma estructura y a su vez, éstos se componen de
tres tipos de partículas, como los protones, los neutrones y los
electrones.
Te invito a profundizar en la cuestión, aprender qué es un átomo y cuáles son las características que los definen.
El concepto de átomo
El concepto moderno (Teoría atómica moderna) que hoy todos tenemos sobre lo que es un átomo
proviene de distintos sectores de los campos de la física y la química.
Las primeras ideas al respecto surgieron en la Antigua Grecia, desde
las ciencias y la filosofía, que luego se desarrollaron por completo en
la química de los siglos XVIII y XIX. Desde la época de los antiguos
griegos hasta nuestros días, hemos reflexionado profundamente acerca de
qué cosa está hecha la materia.
Hoy sabemos que los átomos son
la unidad mínima de una sustancia, lo que compone toda la materia común
y ordinaria. Si los átomos de una sustancia se dividen, la identidad de
esa tal puede destruirse y cada sustancia tiene diferentes cantidades
de átomos que la componen. A su vez, un átomo está compuesto de un determinado número de 3 tipos de partículas: los protones, los neutrones y los electrones.
LA TABLA PERIÓDICA
La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico agrupando elementos.
Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en sus propiedades químicas,si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos.
La estructura actual fue diseñada por Alfred Werner a partir de la versión de Mendeléyev. En 1952, el científico costarricense Gil Chaverri presentó una nueva versión basada en la estructura electrónica de los elementos, la cual permite ubicar las series de lantánidos y actínidos en una secuencia lógica de acuerdo con su número atómico.
Tabla Periódica Moderna
La
tabla periódica moderna está relacionada con la configuración
electrónica de los átomos. En ella se encuentran todos los elementos
químicos conocidos, tanto los 92 que se encontraron en la Naturaleza
como los que se obtuvieron en el laboratorio por medio de reacciones
nucleares.
Los elementos están ordenados por su número atómico creciente, de izquierda a derecha. Comienza por el 1H, sigue con el 2He, 3Li, 4Be, 5B, 6C, 7N, 80, etcétera.
A
cada elemento le corresponde un casillero, donde figuran el
correspondiente símbolo y otros datos, tales como el número atómico, la
masa atómica, la distribución de los electrones, etcétera.
Las filas horizontales se denominan períodos y las columnas verticales reciben el nombre de grupos.
Períodos
En total existen siete períodos, numerados del 1 al 7 de arriba hacia abajo.
- En
el primer período sólo hay dos elementos: Hidrógeno y Helio. Sus átomos
tienen un solo nivel de energía y sus configuraciones electrónicas son l
y 2, respectivamente.
Período 1 = una órbita = 2 elementos
- En
el segundo período hay ocho elementos: Li, Be, B, C, N. O, F y Ne.
Todos ellos tienen completo su primer nivel (2) y van completando el
segundo nivel del siguiente modo: Li = 2-1, Be = 2-2, B = 2-3, C = 2-4, N
= 2-5, 0 = 2-6, F = 2-7, Ne = 2-8.
Periodo 2 = dos órbitas = 8 elementos
- En
el tercer periodo también hay ocho elementos: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl y
Ar. Presentan sus dos primeras órbitas completas (2-8) y los electrones
van llenando la tercera órbita. El último elemento es el Ar cuya
configuración electrónica es 2-8-8.
Período 3 = tres órbitas = 8 elementos
- El cuarto período es más largo, está formado por dieciocho elementos.
Período 4 = cuatro órbitas = 18 elementos
- El quinto período es análogo al anterior y también cuenta con dieciocho elementos.
Período 5 = cinco órbitas = 18 elementos
- El sexto período es el más largo de todos, pues tiene 32 elementos.
Período 6 = seis órbitas = 32 elementos
- El período séptimo es análogo al sexto aunque no se ha producido la cantidad necesaria de elementos para completarlo.
Período 7 = siete órbitas = ? elementos
PROPIEDADES PERIÓDICAS
Son las propiedades que varían de forma gradual al movernos en un determinado sentido en el sistema periódico.
La comprensión de esta periodicidad permitirá entender mejor el enlace
de los compuestos simples, así como la variación periódica
detectada en las propiedades físicas de los elementos químicos.
La afinidad electrónica de un elemento (AE), puede definirse como:
La cantidad de energía que se absorbe cuando se añade un electrón a un átomo gaseoso aislado para formar un ión de carga 1-
La
convención es asignar un valor positivo cuando se absorbe energía y un
valor negativo cuando se libera y caso todos los elementos no tienen
afinidad por un electrón adicional, por tanto, su afinidad electrónica
es igual a cero. La afinidad electrónica de los elementos He y Cloro
puede representarse como:
He(g) + e- x He- (g) AE = 0 kj/mol
Cl(g) + e- → Cl- (g) + 349 kj AE = -349 kj/mol
La
primera ecuación nos dice que el Helio no admitirá un electrón. La
segunda ecuación nos dice que cuando una mol de átomo de cloro gaseoso
gana un electrón para formar iones cloruro gaseoso, se libera
(exotérmico) 349 kj de energía.
La
afinidad electrónica comprende la adición de un electrón a un átomo
gaseoso neutro. Así como el proceso por el cual un átomo neutro X gana
un electrón.
X(g) + e- →X-(g) (AE)
no es el inverso del proceso de ionización
X+(g) + e- →X(g) ( inverso de EI1)
El
primer proceso comienza con un átomo neutro en tanto que el segundo
comienza con un ión positivo; por tanto, los valores de EI1
y de la AE no son simplemente iguales pero de signo contrario. En la
figura 6.3 vemos que, al recorrer un periódo de la tabla periódica la
afinidad electrónica se vuelve, en general,más negativa de izquierda a
derecha ( excluyendo a los gases nobles), lo cual significa que casi
todos los elementos representativos de los grupos 1A a 7ª muestran gran
atracción por un electrón extra de izquierda a derecha. La afinidad
electrónica más negativa corresponde a los átomos de los halógenos, cuya
configuración electrónica más externa es ns2np5, los cuales forman aniones estables con configuración de gas noble, ns2np6 al ganar un electrón.
Los elementos con afinidad electrónica muy negativa gana electrones con facilidad formando iones negativos (aniones).
La afinidad electrónica es un término preciso y cuantitativo como la energía de ionización, pero es difícil medirla.
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Propiedades químicas
Propiedades de los elementos y compuestos químicos
Número atómico
- Masa atómica
– Electronegatividad de Pauling
– Densidad - Punto de fusión
– Punto de ebullición
– Radio de Vanderwaals
– Radio iónico
– Isótopos
– Corteza electrónica
– Energía de la primera ionización
– Energía de la segunda ionización
– Potencial estándard
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Número atómico
El número atómico indica el número de protones en la cortaza de un
átomo. El número atómico es un concepto importante de la química y de la
mecánica cuántica.
El elemento y el lugar que éste ocupa en la
tabla periódica derivan de este concepto. Cuando un átomo es
generalmente eléctricamente neutro, el número atómico será igual al
número de electrones del átomo que se pueden encontrar alrededor de la
corteza. Estos electrones determinan principalmente el comportamiento
químico de un átomo. Los átomos que tienen carga eléctrica se llaman
iones. Los iones pueden tener un número de electrones más grande
(cargados negativamente) o más pequeño (cargados positivamente) que el
número atómico.
Masa atómica
El nombre indica la masa atómica de un átomo, expresada en unidades de
masa atómica (umas). Cada isótopo de un elemento químico puede variar en
masa. La masa atómica de un isótopo indica el número de neutrones que
están presentes en la corteza de los átomos. La masa atómica indica el
número partículas en la corteza de un átomo; esto quiere decir los
protones y los neutrones. La masa atómica total de un elemento es una
media ponderada de las unidades de masa de sus isótopos. La abundancia
relativa de los isótopos en la naturaleza es un factor importante en la
determinación de la masa atómica total de un elemento.
Electronegatividad de Pauling
La electronegatividad mide la tendencia de un átomo para atraer la nube electrónica hacia sí durante el enlace con otro átomo.
La escala de Pauling es un método ampliamente usado para ordenar los
elementos químicos de acuerdo con su electro negatividad. El premio
Nobel Linus Pauling desarrolló esta escala en 1932.
Los valores de
electronegatividad no están calculados, ni basados en formulas
matemáticas ni medidas. Es más que nada un rango pragmático.
Pauling
le dio un valor de 4,0 al elemento con la electronegatividad más alta
posible, el flúor. Al francio, el elemento con la electronegatividad más
baja posible, se le dio un valor de 0,7. A todos los elementos
restantes se les dio un valor entre estos dos extremos.
Densidad
La densidad de un elemento indica el número de unidades de masa del
alemento que están presentes en cierto volumen de un medio.
Tradicionalmente la densidad se expresa a través de la letra griega “ro”
(escrita r). Dentro del sistema internacional de unidades (SI) la
densidad se expresa en kilogramos por metro cúbico (kg/m3).
La densidad de un elemento se expresa normalmente de forma gráfica con
temperaturas y presiones del aire, porque ambas propiedades influyen en
la densidad.
Punto de fusión
El
punto de fusión de un elemento o compuesto es la temperatura a la cual
la forma sólida del elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con
la forma líquida. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1
atmósfera.
Por ejemplo: el punto de fusión del agua es de 0oC, o 273 K.
Punto de ebullición
El punto de ebullición de un elemento o compuesto significa la
temperatura a la cualla forma líquida de un elemento o compuesto se
encuentra en equilibrio con la forma gaseosa. Normalmente se asume que
la presión del aire es de 1 atmósfera.
Por ejemplo: el punto de ebullición del agua es de 100oC, o 373 K.
En el punto de ebullición la presión de un elemento o compuesto es de 1 atmósfera.
Radio de Vanderwaals
Incluso si dos átomos cercanos no se unen, se atraerán entre sí. Este fenómeno es conocido como fuerza de Vanderwaals.
Las fuerzas de Vanderwaals provocan una fuerza entre los dos átomos.
Esta fuerza es más grande cuanto más cerca estén los átomos el uno del
otro. Sin embargo, cuando los dos átomos se acercan demasiado actuará
una fuerza de repulsión, como consecuencia de la repulsión entre las
cargas negativas de los electrones de ambos átomos. Como resultado, se
mantendrá una cierta distancia entre los dos átomos, que se conoce
normalmente como el radio de Vanderwaals.
A través de la comparación
de los radios de Vanderwaals de diferentes pares de átomos, se ha
desarrollado un sistema de radios de Vanderwaals, a través del cual
podemos predecir el radio de Vanderwaals entre dos átomos, mediante una
simple suma.
Radio iónico
Es el radio que tiene un ión en un cristal iónico, donde los iones
están empaquetados juntos hasta el punto que sus orbitales atómicos más
externos están en contacto unos con otros. Un orbital es el área
alrededor de un átomo donde, de acuerdo con la probabilidad de encontrar
un electrón es máxima.
Isótopos
El número atómico no determina el número de neutrones en una corteza
atómica. Como resultado, el número de neutrones en un átomo puede
variar. Como resultado, los átomos que tienen el mismo número atómico
pueden diferir en su masa atómica. Átomos del mismo elemento que
difieren en su masa atómica se llaman isótopos (isotopos).
Principalmente con los átomos más pesados que tienen un mayor número, el
número de neutrones en la corteza puede sobrepasar al número de
protones.
Isótopos del mismo elemento se encuentran a menudo en la naturaleza alternativamente o mezclados.
Un ejemplo: el cloro tiene un número atómico de 17, lo que básicamente
significa que todos los átomos de cloro contienen 17 protones en su
corteza. Existen dos isótopos. Tres cuartas partes de los átomos de
cloro que se encuentran en la naturaleza contienen 18 neutrones y un
cuarto contienen 20 neutrones. Los números atómicos de estos isótopos
son: 17 + 18 = 35 y 17 + 20 = 37. Los isótopos se escriben como sigue:
35Cl y 37Cl.
Cuando los isótopos se denotan de esta manera el número
de protones y neutrones no tienen que ser mencionado por separado,
porque el símbolo del cloro en la tabla periódica (Cl) está colocado en
la posición número 17. Esto ya indica el número de protones, de forma
que siempre se puede calcular el número de electrones fácilmente por
medio del número másico.
Existe un gran número de isótopos que no
son estables. Se desintegrarán por procesos de decaimiento radiactivo.
Los isótopos que son radiactivos se llaman radioisótopos. Corteza electrónica
La configuración electrónica de un átomo es una descripción de la
distribución de los electrones en círculos alrededor de la corteza.
Estos círculos no son exactamente esféricos; tienen una forma sinuosa.
Para cada círculo la probabilidad de que un electrón se encuentre en un
determinado lugar se describe por una fórmula matemática. Cada uno de
los círculos tiene un cierto nivel de energía, comparado con la corteza.
Comúnmente los niveles de energía de los electrones son mayores cuando
están más alejados de la corteza, pero debido a sus cargas, los
electrones también pueden influir en los niveles de energía de los otros
electrones. Normalmente los círculos del medio se llenan primero, pero
puede haber excepciones debido a las repulsiones.
Los círculos se dividen en capas y subcapas, que se pueden numerar por cantidades.
Energía de la primera ionización
La energía de ionización es la energía que se requiere para hacer que
un átomo libre o una molécula pierdan un electrón en el vacío. En otras
palabras; la energía de ionización es una medida de la fuerza con la que
un electrón se enlaza con otras moléculas. Esto involucra solamente a
los electrones del círculo externo.
Energía de la segunda ionización
Aparte de la energía de la primera ionización, que indica la dificultad
de arrancar el primer electrón de un átomo, también existe la medida de
energía par ala segunda ionización. Esta energía de la segunda
ionización indica el grado de dificultad para arrancar el segundo átomo.
También existe la energía de la tercera ionización, y a veces incluso la de la cuarta y quinta ionizaciones.
Potencial estándar
El potencial estándar es el potencial de una reacción redox, cuando
está en equilibrio, con respecto al cero. Cuando el potencial estándar
supera al cero, tenemos una reacción de oxidación. Cuando el potencial
estándar supera al cero, tenemos una reacción de reducción. El potencial
estándar de los electrones se expresa en voltios (V), mediante el
símbolo V0. |
LA ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía eléctrica es una fuente de energía
renovable que se obtiene mediante el movimiento de cargas eléctricas
(electrones positivos y negativos) que se produce en el interior de
materiales conductores (por ejemplo, cables metálicos como el cobre).
El origen de la energía eléctrica está en las centrales de generación, determinadas por la fuente de energía que se utilice. Así, la energía eléctrica puede obtenerse de centrales
solares, eólicas, hidroeléctricas, térmicas, nucleares y mediante la
biomasa o quema de compuesto de la naturaleza como combustibles.
CORRIENTE ELECTRICA
El termino corriente
eléctrica, o simplemente corriente, se emplea para
describir la tasa de flujo de carga que pasa por alguna
región de espacio. La mayor parte de las aplicaciones
prácticas de la electricidad
tienen que ver con corrientes eléctricas. Por ejemplo, la
batería de una luz de destellos
suministra corriente al filamento de la bombilla cuando el
interruptor se conecta. Una gran variedad de aparatos
domésticos funcionan con corriente
alterna. En estas situaciones comunes, el flujo de carga
fluye por un conductor, por ejemplo, un alambre de cobre. Es
posible también que existan corrientes fuera de un
conductor. Por ejemplo, una haz de electrones en el tubo de
imagen de una
TV constituye una corriente.
2. Lámpara incandescente
En una lámpara incandescente, una corriente
eléctrica fluye a través de un delgado hilo de
volframio denominado filamento. La corriente lo calienta hasta
alcanzar unos 3.000 ºC, lo que provoca que emita tanto
calor como
luz. La
bombilla o foco debe estar rellena con un gas inerte para
impedir que el filamento arda. Durante muchos años, las
lámparas incandescentes se rellenaban con una mezcla de
nitrógeno y argón. Desde hace un tiempo
comenzó a utilizarse un gas poco
común, el criptón, ya que permite que el filamento
funcione a una temperatura
mayor, lo que da como resultado una luz más
brillante.
3. Definición de
corriente eléctrica
Siempre que se mueven cargas eléctricas de igual
signo se establece una corriente eléctrica.
MAGNETISMO E IMANES PERMANENTES
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Desde el siglo VI a. C. ya se conocía que el óxido
ferroso-férrico, al que
los antiguos llamaron magnetita, poseía la propiedad de atraer
partículas de hierro. Hoy en día la magnetita se conoce como imán
natural y a la propiedad
que tiene de atraer los metales se le denomina “magnetismo”.
Los chinos fueron los primeros en descubrir que cuando se le permitía a
un trozo de magnetita girar libremente,
ésta señalaba siempre a una misma dirección; sin embargo, hasta
mucho tiempo después esa
característica no se aprovechó como medio de orientación. Los
primeros que le dieron uso práctico a la magnetita en función de brújula
para orientarse durante la navegación fueron los árabes. |
Como todos sabemos, la Tierra constituye un gigantesco imán natural; por
tanto, la magnetita o cualquier otro
tipo de imán o elemento magnético que gire libremente sobre un
plano paralelo a su superficie, tal como lo hace una brújula, apuntará
siempre al
polo norte magnético. Como aclaración hay que diferenciar el polo
norte magnético de la Tierra del Polo Norte geográfico. El Polo
Norte geográfico es el punto donde coinciden todos los meridianos que
dividen la Tierra,
al igual que ocurre con el Polo Sur.
Sin embargo, el polo norte magnético se encuentra situado a 1 200
kilómetos de distancia del norte geográfico, en las coordenadas 78º 50´ N
(latitud Norte) y 104º 40´ W (longitud Oeste), aproximadamente sobre la isla Amund
Ringness, lugar hacia donde apunta siempre la aguja de la brújula y no
hacia el norte geográfico, como algunas personas erróneamente creen. |
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IMANES PERMANENTES
Cualquier tipo de imán, ya sea natural o artificial, posee dos polos
perfectamente diferenciados: uno denominado polo norte y el otro denominado polo sur.
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Todos los imanes tienen dos polos: uno norte (N) y
otro sur (S). |
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Una de las características principales que distingue a los imanes es la fuerza de atracción o repulsión que ejercen
sobre otros metales las líneas magnéticas que se forman entre sus polos.
Cuando enfrentamos dos o más imanes independientes y acercamos cada uno
de ellos por sus extremos, si los polos que se enfrentan tienen
diferente polaridad se atraen (por ejemplo, polo norte con polo sur),
pero si las polaridades son
las mismas (polo norte con norte, o polo sur con sur), se rechazan.
Qué es la energía nuclear
La energía nuclear es la energía en el núcleo de un átomo. Los átomos son las partículas más pequeñas en que se puede dividir un material. En el núcleo de cada átomo
hay dos tipos de partículas (neutrones y protones) que se mantienen
unidas. La energía nuclear es la energía que mantiene unidos neutrones y protones.
La energía nuclear se puede utilizar para producir electricidad. Pero
primero la energía debe ser liberada. Ésta energía se puede obtener de
dos formas: fusión nuclear y fisión nuclear. En la fusión nuclear, la energía se libera cuando los átomos se combinan o se fusionan entre sí para formar un átomo más grande. Así es como el Sol produce energía. En la fisión nuclear, los átomos se separan para formar átomos más pequeños, liberando energía. Las centrales nucleares utilizan la fisión nuclear para producir electricidad.
