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1. Importancia de la relación de la química con otras ciencias:

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1. Importancia de la relación de la química con otras ciencias:

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La química ha contribuido a la creación de nuevas industrias, materiales, productos farmacéuticos, agrícolas y más; con un impacto tan grande en la sociedad que ha modificado el estilo de las personas hasta la fecha y lo seguirá haciendo cada día gracias al conjunto de procedimientos científicos que se usan para el análisis químico de muestras, extracción o síntesis de sustancias.

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La Química facilita la vida de las personas gracias a sus numerosas aplicaciones, entre las que podemos destacar:

Cultura y ocio: El papel y la tinta, las fotografías, las películas, los disquetes, los discos compactos y los DVD son el resultado de procesos en los que interviene la Química. Las pinturas, los pigmentos, están presentes en el desarrollo de las artes.

Transporte:  Desde los combustibles, lubricantes y aditivos hasta el caucho de los neumáticos, de la pintura metalizada a los materiales cerámicos o de la fibra de carbono a los múltiples polímeros y composites.

Deporte: La evolución de los materiales con los que se fabrica el equipamiento,  permite a los deportistas obtener más rendimiento de su esfuerzo.

Vestido: las fibras sintéticas permiten vestir a cada vez mayor número de personas sin necesidad de intensificar la explotación ganadera u agrícola en todo el mundo.

Construcción: se emplean infinidad de productos químicvos con fines variados: acero, hormigón, yeso, vidrio, pinturas, etc

Materiales:

- Polímeros como el PVC, el polietileno, el poliestireno, el nilon, el rayón, los acrílicos, el poliéster, el teflón, las poliamidas, el plexiglás o el poliuretano, obtenidos a partir del petróleo.

- Cristales líquidos: son materiales que en estado líquido tienen una estructura interna perfectamente ordenada, como si fuesen cristales.

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2. ¿Cómo la materia puede experimentar cambios físicos y químicos?,y ¿Cómo involucran los cambios en la materia?:

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2. ¿Cómo la materia puede experimentar cambios físicos y químicos?,y ¿Cómo involucran los cambios en la materia?:

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Los cambios de estado de la materia se refieren a las transformaciones que sufre la materia de un estado al otro sin cambiar su composición. Estos cambios se producen cuando varían la presión y/o la temperatura. En la Tierra, se manifiestan de forma natural los estados sólido, líquido, gaseoso y plasmático. Los cambios de estado que se dan entre estos son: vaporización, fusión, solidificación, sublimación, sublimación inversa, ionización y desionización.

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Modelo atómico de Dalton (1803 d.C.)

El primer modelo atómico con bases científicas nació en el seno de la química, propuesto por John Dalton en sus “Postulados Atómicos”. Sostenía que todo estaba hecho de átomos, indivisibles e indestructibles, incluso mediante reacciones químicas. Dalton proponía que los átomos de un mismo elemento químico eran iguales entre sí y tenían la misma masa e iguales propiedades.

Modelo atómico de Thomson (1904 d.C.)
Propuesto por J. J. Thomson, descubridor del electrón en 1897, este modelo es previo al descubrimiento de los protones y neutrones, por lo que asumía que los átomos estaban compuestos por una esfera de carga positiva y los electrones de carga negativa estaban incrustados en ella, como las pasas en el pudín “Modelo del Pudín de Pasas”.

Modelo atómico de Rutherford (1911 d.C.)

Ernest Rutherford realizó una serie de experimentos en 1911 a partir de láminas de oro. En estos experimentos determinó que el átomo está compuesto por un núcleo atómico de carga positiva (donde se concentra la mayor parte de su masa) y los electrones, que giran libremente alrededor de este núcleo. En este modelo se propone por primera la existencia del núcleo atómico.

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Modelo atómico de Bohr (1913 d.C.)
Este modelo da inicio en el mundo de la física a los postulados cuánticos, por lo que se considera una transición entre la mecánica clásica  y la cuántica. El físico danés Niels Bohr propuso este modelo para explicar cómo podían los electrones tener órbitas estables (o niveles energéticos estables) rodeando el núcleo. Además explica por qué los átomos tienen espectros de emisión característicos.

Modelo atómico de Schrödinger (1926 d.C.)

Propuesto por Erwin Schrödinger a partir de los estudios de Bohr y Sommerfeld, concebía los electrones como ondulaciones de la materia, lo cual permitió la formulación posterior de una interpretación probabilística de la función de onda (magnitud que sirve para describir la probabilidad de encontrar a una partícula en el espacio) por parte de Max Born.

Modelo atómico de Broglie (1892 – 1987)
Introdujo por primera vez la dualidad onda corpúsculo, una característica de la mecánica cuántica. Esto sucede y fue verificado en experimentos empíricos, y sucede cuando una o muchas partículas emiten un comportamiento de ondas, como lo puede ser un fenómeno de interferencia, sobre ondas de materia. Esta investigación permitió que  postularan que las partículas se mueven como ondas, teniendo el mismo comportamiento que la luz. Estas partículas elementales son electrones, este movimiento ondulatoria se da alrededor del núcleo atómico.

Modelo atómico de Heisenberg. (1927 d.C)
El modelo atómico de Heisenberg introduce el principio de indecisión en las órbitas de los electrones que cubren al núcleo atómico, ingresando los principios de la mecánica cuántica para lograr. deducir el accionar de las partículas subatómicas de un átomo. Este principio de indecisión nos comunica que la situación o instante lineal de un electrón es imposible saber con seguridad. Esta indecisión sucede en el momento en que intentamos de comprender simultáneamente 2 proporciones conjugadas, como la situación y el instante lineal, y el tiempo adjuntado con la energía.

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Rutherford y Soddy llevaban tiempo intentando entender el fenómeno de la radiactividad, descubierto por Becquerel y descrito por Marie y Pierre Curie. Y por fin habían conseguido demostrar que en los materiales radiactivos los átomos se desintegran, de modo que los átomos de un elemento radiactivo se transforman en otro elemento.

Así que la transmutación, que habían buscado durante tantos siglos los alquimistas, ocurría de manera espontánea y natural. La idea era tan rompedora que Rutherford y Soddy evitaron añadirle prejuicios y hablaron de transformación en lugar de transmutación cuando en 1902 publicaron “La causa y naturaleza de la radiactividad”, que condensaba sus experimentos en la teoría de la desintegración atómica. Con ella rompieron el dogma científico de que el átomo era indivisible (que es lo que significa átomo en griego).
Rutherford  identificó los tres tipos principales de radiactividad: rayos alfa, rayos beta y rayos gamma. Y siguió estudiando la transmutación. Vio cómo aparecían átomos estables de plomo en medio de un mineral radiactivo de uranio.

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La energía nuclear es la que encontramos en el núcleo de un átomo. El átomo está formado por tres subpartículas: neutrones, protones y electrones. El átomo siempre es neutro, al disponer del mismo número de protones y electrones. Lo que mantiene unidos a neutrones y protones en el núcleo es energía nuclear. La energía nuclear se obtiene desintegrando átomos de uranio en centrales nucleares. El uranio es la principal fuente de combustible de estos recintos.

Ventajas de la energía nuclear: Las ventajas de la energía nuclear, en cambio, contrarrestan las desventajas.  No produce gases de efecto invernadero. Y es una energía constante y planificable todo el año. También sus costes de funcionamiento son bajos. Si sumamos su alta producción energética con bajo combustible, hablamos de una energía eficaz y con claras perspectivas de futuro.

Desventajas de la energía nuclear: La energía nuclear produce residuos a partir del material utilizado y preocupan posibles accidentes o fugas, ya que el uranio no es renovable, al menos por ahora. Uno de los inconvenientes de este material es su alta radioactividad, además de contar con una vida media muy elevada.

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6. Clasificaciones de la tabla periódica y enlaces químicos:

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6. Clasificaciones de la tabla periódica y enlaces químicos:

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Los 118 elementos que forman la Tabla Periódica actual se distribuyen en columnas (denominadas “grupo” o “familia”) y filas (denominadas “periodos”) y están divididos en tres grandes categorías: Metales, Metaloides y No Metales.

Enlaces químicos: Se entiende por enlace químico a la combinación de átomos para formar compuestos químicos y darle estabilidad al producto resultante. En este proceso, los átomos pueden compartir o ceder electrones de su capa más externa para unirse y crear una nueva sustancia homogénea.
Un enlace químico puede ser:

1. Covalente: ocurre cuando los átomos no metálicos comparten electrones. En este tipo de enlace, los electrones se mueven entre los átomos dando origen a los enlaces covalentes polares (cuando comparten electrones de forma no equitativa) y apolares (cuando se distribuye equitativamente la cantidad de electrones).

2. Iónico: ocurre cuando existe una unión de átomos metálicos y no metálicos, transfiriéndose una carga de electrones entre ellos. Como resultado, se forman iones cargados tanto negativa (aniones) como positivamente (cationes) y se genera una atracción entre sus cargas opuestas.

3. Metálico: son aquellos que se forman entre átomos de metales, cuyos núcleos atómicos se reúnen y están rodeados por sus electrones como una nube. Es un tipo de enlace fuerte que se distribuye a manera de red.
Todos los elementos metálicos puros están conformados por enlaces metálicos, por ejemplo: oro (Au), hierro (Fe), aluminio (Al), etc.

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7. Clasificación de los compuestos químicos:

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7. Clasificación de los compuestos químicos:

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Un compuesto químico es cualquier sustancia formada por la unión de dos o más tipos de elementos químicos, o sea, por átomos de dos o más tipos diferentes de elementos químicos, unidos entre sí por enlaces químicos de alguna clase. Los compuestos químicos pueden clasificarse según dos criterios distintos, que son:

Compuestos orgánicos. Son aquellos que tienen el carbono como elemento base, en torno al cual se estructuran los demás átomos. Son los compuestos fundamentales para la química de la vida.

Compuestos inorgánicos. Son aquellos cuya base no siempre es el carbono. Son de naturaleza muy diversa y se presentan en todos los estados de agregación. Estos se clasifican en:

Hidrácidos. Son compuestos formados por hidrógeno y un no metal. Al disolverlos en agua dan soluciones ácidas.

Hidróxidos (o bases). Son compuestos formados por la unión de un óxido básico y agua. Se reconocen por el grupo funcional hidroxilo -OH.

Oxácidos. Son compuestos que también se nombran oxoácidos u oxiácidos (y popularmente “ácidos”). Son ácidos que contienen oxígeno. Se forman cuando reacciona un óxido ácido y agua.

Sales. Las sales son producto de la unión de sustancias ácidas y básicas. Se clasifican en: neutras, ácidas, básicas y mixtas.

Sales ácidas. Se forman por reemplazo del hidrógeno en un ácido por átomos metálicos. Por ejemplo: hidrogenosulfato (VI) de sodio (NaHSO4).

Sales básicas. Se forman reemplazando los grupos hidroxilos de una base por los aniones de un ácido. Por ejemplo: dihidroxicloruro de hierro (III) (FeCl(OH)₂).

Sales mixtas. Son producidas al sustituir los hidrógenos de un ácido por átomos metálicos de distintos hidróxidos. Por ejemplo: tetraoxosulfato de sodio y potasio (NaKSO4).