Formulario de Quimica1

CESAR COILA QUELLO (LUDWING) QUMICA

1


2

QUMICA

Ciencia experimental que estudia las propiedades, transformaciones y combinaciones que sufre la Materia DIVISIN DE LA QUMICA

QUMICA GENERAL (Estudia en forma global)

QUMICA DESCRIPTIVA

Qumica inorgnica incluyendo algunos compuestos del carbono, como el CO2, CO, H2CO3, HCN y sus sales Qumica orgnica Estudia los compuestos del carbono a excepcin del CO2, CO, H2CO3, HCN, HCNO

QUMICA ANALTICA (Estudia principios y mtodos tericos de anlisis qumico)

Cualitativa sustancias qumicas (simples y compuestas) Cuantitativa sustancias qumicas puras en una muestra material

QUMICA BIOLGICA Bioqumica (estudia procesos vitales de los seres vivos)

QUMICA NUCLEAR

QUMICA INDUSTRIAL (Estudia la aplicacin de procesos qumicos y los insumos)

Petroqumica (estudia los productos industriales a partir de los derivados del petrleo, carbn y gas natural) Electroqumica (estudia corriente elctrica y las reacciones qumicas)

FENMENO FISICO Y QUMICO

Fenmeno Qumico Fenmeno Qumico

NO hay cambios en la estructura de la

materia

Son reversibles

NO se altera la composicin qumica del cuerpo

Ejemplo: Al doblar un clavo

SI hay cambios en la estructura de la

materia

Son Irreversibles

SI se altera la composicin qumica del cuerpo

Ejemplo: Al introducir un clavo en cido clorhdrico

CLASIFICACIN

CAMBIOS DE FASE:

TIPOS DE ENERGA

Energa cintica Energa potencia l

2

. 2vmEc hgmE P .. o PhE P

Ecuacin de Einstein

2

0

1

c

V

mm

f

f

PREFIJO SIMBOLO FACTOR

M U L T I P L O

Exa peta tera giga

mego kilo

hecto deca

E P T G M k h

da

1018 1015 1012 109 106 103 102 10

S U B M U L T I

deci centi mili

micro nano pico

femto atto

d c m n p f a

10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18

IMPORTANTE:

RECUERDA:

1km = 1000 m 1kg = 1000 g 1tn = 1000 kg 1Joule = 107 Ergios 1Joule = 0,24 Cal 1EV = 1,6x10-12Ergios

kg = Kilogramo km = Kilometro g = Gramo

Cal = Caloras tn = tonelada EV = Electro Voltios

Joule Kg 3x108

E = mx C2

Ergios g 3x1010

SLIDO LQUIDO GAS

Fusin Vaporizacin

Solidificacin Licuacin

SUBLIMACIN INVERSA (- temperatura) (+ presin)

SUBLIMACIN DIRECTA (+ temperatura) (presin)

MATERIA

Sustancia

Simple (Elemento)

Ag,H, O

Compuestos Na,H2O, C2H5OH

Mezclas

Homogneas (Solucin) Agua +sal

Heterogneas (Heterogenia)

Leche, Frugos


3

ESTRUCTURA ATMICA

TOMO

PARTCULAS SUBATOMICAS FUNDAMENTALES

NOTACIN DE UN NCLEO

NMERO DE MASA (A) NUMERO ATMICO (Z)

Elemento neutro (carga cero)

IN: tomo con carga elctrica. a) Catin (+): pierde e. Ejm: Ca+2 Divalente b) Anin (): gana e. Ejm: Cl1 Monovalente

TIPOS DE NUCLIDOS

ISOBAROS tienen igual (A)

YX AISOBAROSA

ISTONOS tienen igual (no )

n

ISOTONOS

n YX

ISTOPOS O HELIDOS tienen igual(Z)

EE ZISOTOPOS

Z ISOELCTRONICOS tienen igual(e-)

ee

YX NICOSISOELECTRO

##

LOS QUARKS

El quark up (arriba) tiene carga +2/3 El quark down (abajo) carga -1/3

El protn est formado por dos quarks up y un

quark down, por lo que su carga resulta ser +1.

El neutrn est formado por un quark up y dos

quarks down, resultando su carga igual a 0.

PARTCULAS MASA CARGA DESCUBRIDOR ABSOLUTA RELATIVA

Protn p+

Electrn e-

Neutrn no

1,67 x10-24 1,68 x10-24 9,10 x10-28

0 1,6x10-19 c -1,6x10-19c

+1 0 -1

Rutherford (1919) Thomson (1897) Chadwick (1932)

Partculas

subatmicas

fundamentales

Proton (p+)

Ncleo del tomo

Electron (e-)

Neutron (n0)

Nube

electronica

A = z + n

#e- = Z - carga

Z= # p+

# p+ = # e = z

q

n

A

Z E

*Nmero de masa

*Nmero msico

*Masa atmica

*Nucleones

*Nuclidos

* Nmero atmico

* Carga nuclear

*Nmero de

protones

Carga del In

Smbolo

Smbolo Smbolo

Numero de neutrones

A = p+ + n

O

+ + +

Nota: *Nmero de protones (# p+) *Nmero de electrones (# e)

u

d

u

d

u

u

d d


4

[2He] [10Ne] [18Ar] [36Kr] [54Xe] [86Rn]

Energa relative creciente

QUMICA NUCLEAR

RADIACTIVIDAD

CARACTERSTICAS PRINCIPALES DE , ,

ECUACION NUCLEAR

EDCBA

A = Ncleo de bombardeo (ncleo padre) B = Partcula de bombardeo C = Ncleo resultante o liberada (ncleo hijo) D = Partcula emitida y/o degradada E = Energa liberada

PARTCULAS DE LA QUMICA NUCLEAR

Alfa Beta gama Protn Neutrn Positrn Trition Deutern

42

0

1 0

0 P11 n

1

0

P01 T3

1 D2

1

FISION NUCLEAR Consiste en que un ncleo pesado, al bombardearse con neutrones lentos se obtiene neutrones adicionales. Ejemplo

FUSION NUCLEAR Consiste en juntar ncleos ligeros para obtener ncleos pesados. Ejemplo

VIDA MEDIA

n

of

mm

2 ntt .2/1

t = tiempo total de desintegracin mf = masa final mo = masa inicial

t1/2 = tiempo de vida media o periodo de semidesintegracion n = nmero o periodos de desintegracin

DISTRIBUCIN ELECTRNICA

NIVEL DE ENERGA (n)

Capas K L M N O P Q Nivel 1 2 3 4 5 6 7

SUB NIVEL DE ENERGA

Tipo de subnivel y/o Nombre del orbital Forma

s2 (sharp/agudo)

p6 (principal/fuerte)

d10 (difuso)

f14 (fundamental)

Esfrica Dilobular Tetralobular Compleja

Notacin

ENERGIA RELATIVA

nXeSnUUn 10143

54

90

38

236

92

235

92

1

0

HHenLi 314

2

1

0

6

3

1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6 5s24d105p6 6s24f145d106p6 7s25f146d107p6

Poder de Penetracin

> >

Poder de ionizacin

> >

Rayo o

Partcula

Smbolo naturaleza Velocidad de

Emisin

Alfa () 2He2

4 corpuscular 20 000 km/s

Beta () e

1

0

corpuscular 270 000 km/s

Gamma ()

0

0 Es radiacin

electromagntica

(energa)

300 000 km/s NUMERO CUNTICO VALORES QUE ASUME INDICA PARA EL ELECTRN

Principal (n) n=1,2,3,4,5,6,7 Nivel de energa

Secundario o azimutal () S = 0 d = 2 P = 1 f = 3

Subnivel de energa

Magntico (m) o (m) s:

p: d: f:

Orbital

Spin (S) o (ms)

=+1/2 (Anti Horario) = - 1/2 (Horario)

Sentido de rotacin sobre su propio eje Reactantes Productos

Desintegracin espontnea de ncleos inestables

Descubierto por Henry Bequerel (1896)

A causa de esta radiactividad se descubrieron los elementos Radio y Polonio.

Desintegracin de ncleos

atmicos debido al

bombardeo con partculas

y/o energa.

Descubierto por Irene Curie

(1935).

NATURAL ARTIFICIAL

Nivel (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)

Nmero de electrones

Sub nivel (s, p, d, f)

n= nivel l=subnivel ER = n + l

2 n s

Con ningn 1 e solitario

Orbital semilleno, desapareado, paramagntico, principio de exclusin de HUND

Con 2 e

Orbital lleno, apareado, diamagntico principio de exclusin PAULI

Con ningn e

Orbital semilleno, desapareado, paramagntico, principio de exclusin de HUND

Nota: () Numero

de orbitales


5

Zn Cd Hg

d1.d10

P1P6

A

B

A

s d P

METALES DE TRANSICIN

ELEMENTOS REPRESENTATIVOS

f LANTNIDOS

ACTNIDOS

METALES DE TRANSICIN INTERNA

NO METALES

6f 7f

IIIB f

S1

S2

S2

Cu Ag Au

Metales Pesados Metales de transicin

Grupo A

Grupo A

Metales de transicin interna Metales sper pesados

Metaloides

NO METALES Grupo B

TABLA PERIDICA

ANTECEDENTES A LA TABLA PERIDICA ACTUAL

JOHAN DOBEREINER (1817)

ordena a los elementos en grupos de 3 elementos Se le conoce con el nombre de Las Triadas

232

397)(.

NaAP Triada Li Na K

P.A 7 23 39

CHAN COURTOIS (1862)

ordena a los elementos graficndolos en la pared de un cilindro en orden creciente a sus masas atmicas

Se le conoce con el nombre de caracol telrico JOHN ALEXANDER NEWLANDS (1864)

ordena los elementos en grupos de 7 siete elementos Se le conoce con el nombre de: Ley de las Octavas Fue ridiculizada por ROYAL CHEMICAL SOCIETY por tener malas ubicaciones del elemento

DIMITRI IVANOVICH MENDELEIEV (1869) ordena a los elementos en dos criterios

Ventajas Deja espacios vacos para los elementos por descubrirse anteponindola palabra EKA Predijo la existencia de elementos. Orden a los elementos en grupos y series (periodo). Desventajas: No considera a los gases nobles No se diferenciaba metales y los no metales Tomar en cuenta 1 valencia. El H no tena posicin fija. No cumpla su forma creciente de pesos atmicos (Te, I) HENRY MOSELEY: (1913) ordena a los elementos segn sus nmeros atmicos. DISEADA POR EL QUMICO ALEMN: WERNER y se le conoce con el nombre de la Tabla de Forma Larga.

DESCRIPCIN GENERAL MODERNA (ACTUAL)

PERIODOS: Fila Horizontal 7 Periodos

GRUPO O FAMILIA : Columna Vertical 16 grupos (8 grupos A) y (8 grupos B) de acuerdo con la IUPAC existen 18 grupos

CLASIFICACIN DE LOS ELEMENTOS QUMICOS POR BLOQUES

GRUPO A

Terminan en S o P Se denominan elementos representativos

GRUPO FAMILIA Elemnetos termina

IA Alcalinos (excepto el H) Li, Na, K, Rb, Cs, Fr S1

IIA Alcalinos trreos Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra S2

IIIA Trreos Boroides B, Al, Ga, In, Ti P1

IVA Carbonoides o familia de carbono

C, Si, Ge, Sn, Pb P2

VA Nitrogenoides. Familia de Nitrgeno

N, P, As, Sb, Bi P3

VIA Anfgenos calcgenos O, S, Se, Te, Po P4 VIIA Halgenos F, Cl, Br, I, At P5

VIIIA Gases nobles, raros o inertes He , Ne, Ar, Kr, Xe, Rn P6

GRUPO B Terminan en d Se denominan elementos transicin d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10

IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Monovalentes o metales de acuacin Divalentes o metales puente

CLASIFICACIN DE LOS ELEMENTOS

PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS

Electronegatividad (EN) Energa de ionizacin (EI)

Afinidad elctrica (AE)

Radio atmico (RA)

B

SI

Ge As

Sb Te

Po At

109 elementos qumicos reconocidos oficialmente por la IUPAC

Se encuentran ubicados en orden creciente a su nmero atmico

121 reconocido T.P.A (tabla peridica actual)

Peso atmico

Propiedades qumicas

CRITERIOS

Ferromagnticos

-

- -

-

- + +

+ +

RA

EN, EI, AE

EN EI AE

RA


6

Reactantes Productos

M E T A L - L I V I A N O

NOMENCLATURA INORGNICA

Estado de oxidacin (E.O.)

Hidrogeno (H) Oxigeno(O) Sustancias Simples

E.O= +1 (Generalmente ) E.O= 1(Hidruros Metlicos)

E.O= 2 (Generalmente) E.O= 1(Perxidos)

E.O= 0

NOTA:

E.O= (metal IA) =+1 E.O= (metal IIA) =+2

FUNCIONES QUMICAS INORGNICAS 1. Hidruros 2. xidos 3. Hidrxidos 4. cidos 5. Sales

FUNCIN HIDRURO

HIDRURO METLICO HIDRURO NO METLICO

Metal + Hidrgeno Hidruro metal

Ejemplo LiH : Hidruro de litio CaH2 : Hidruro de calcio

No Metal + Hidrgeno Hidruro no metal

Ejemplos: NH3 : Nitruro de hidrgeno H2Se : Selenuro de hidrgeno HF : Floruro de hidrgeno

FUNCIN OXIDO

x2

2x

OEOE

OXIDO METLICO, Bsico OXIDO NO METLICO, Anhdrido,

Acido

Donde: E = Smbolo del elemento O = oxigeno +X = Valencia del elemento

a. Nomenclatura tradicional o clsica Se nombra de acuerdo al E.O. del elemento:

Prefijo Sufijo Estado de oxidacin

1 2 3 4

hipooso * *

...oso * * *

ico * * * *

Per..ico *

b. Nomenclatura de Stock El nmero de oxidacin del metal se nombra con nmeros romanos entre parntesis.

c. Nomenclatura Sistemtica o IUPAC El nmero de oxgenos se indican mediante prefijos griegos.

N de oxgenos

1 2 3 4 5 6 7 8

Prefijo Mono Di Tri Tetra Penta Hexa Hepta Octa

REACCIONES QUMICA

DCBA

REACCIONES DE COMBUSTIN

Combustin completa

OHCOOHC YX 222

Combustin incompleta

OHCOOHC YX 22

TIPOS DE REACCIONES QUMICAS

Reaccin de Combinacin, Composicin o Adicin

Resulta de la unin de varios elementos

ABBA

Reaccin de Descomposicin

Resulta de la separacin de los elementos de un compuesto

BAAB

Reaccin por simple Desplazamiento o Sustitucin

Resulta cuando un elemento desplaza o reemplaza a otro de un compuesto

BACBCA

Reaccin de Doble Desplazamiento o Mettesis

Resultan cuando simultneamente dos elementos de dos compuestos se

sustituyen

CBDADCBA

DE ACUERDO A SU ENERGIA

Reaccin Endotrmica

Absorcin de energa calorfica.

A + Calor B + C

Reaccin Exotrmica

Liberacin de Energa calorfica.

A + B C + CALOR


7

RTNPV

RTDMP

M

WRTPV

REACCION REDOX

Oxidacin Pierde electrones Agente reductor Aumenta algebraicamente

Reduccin Gana electrones Agente oxidante Disminuye algebraicamente

BALANCE DE REACCIONES

MTODO TANTEO

ESTADO LIBRE

HIDROGENO OXIGENO IA IIA

E.O = 0

E.O = +1(siempre)

E.O = -1 (metlico)

E.O = -2 (siempre) E.O =-1 (peroxidos) E.O= +2 (combinacin con el flour)

Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Be,

Mg,

Ca,

Sr,

Ba,

Ra

METODO ION ELECTRON

MEDIO ACIDO MEDIO BSICO O ALCALINO

Se aumentan H+ y H2O

Se aumentan (OH) y H2O

ESTADO GASEOSO

FUNCIN DEL ESTADO

PRESIN (P) TEMPERATURA (T)

PAbs = Patm + Pman Patm = 1atm = 760 mmHg = 760 torr

273)()( 0 CTKT

VOLUMEN (V) GASES

1m3 = 1000

1 = 1000 m 1000 Cm3 1000g

N2, O2, F2, Cl2, H2

CONSTANTE UNIVERSAL

Atm 0,082

mmHg 62,4

R= 8,31 KPas

CONDICIONES NORMALES

Bajo esta condicin se cumple:

PROCESO RESTRINGIDOS

PROCESO Isotrmico, ley boyle

Isobrico, ley charles

Isocorico, ley gay lusssac

CONSTANTE T= Cte P= Cte V= Cte ECUACIN PV V/T P/T

GRAFICO

MEZCLA GASEOSA

PRESIONES PARCIALES (DALTON)

TOTALPARCIALPXP .

NOTA PTOTAL= PA + PB

VOLUMENES PARCIALES (AMAGAT)

TOTALPARCIALPXV .

NOTA VTOTAL = VA + VB

PESO MOLECULAR DE LA MEZCLA

BBAAmezcla MXMXM

Metal No metal H O

Gas A Gas B

DONDE: N = n = nmero de moles m = masa o peso (g) M = peso molecular V= Volumen (L) D= densidad (g/L)

P = 1Atm 760mmHg T = 273K

LGasgMol CNa 4,22)(1

V

T

P

T

Isocora

P

V

Isoterma Isobrico

V

P

T

Numero de moles totales (nT) nT= nA + nB Fraccin molar (X, fm)

T

AA

n

nX

T

BB

n

nX

Donde: XA + XB = 1


8

M

mAXA X

100)(%

M

mAYB Y

100)(%

AA

A

mA

A

mA

mgatX

%#

BB

B

mA

B

mA

mgatY

%#

nFEFM )(FE

FM

M

Mn

ESTEQUIOMETRIA

(LEY DE ANTOINE LAVOISIER - 1789) Ley de la Conservacin de la Masa

En una reaccin qumica la masa permanece constante Masa total de (reactantes) = Masa total de (productos)

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)

(4g) (32g) (X g) )2( 2OH

m = 36 g

(LEY DE PROUST - 1799) Ley de las Proporciones Constantes y Definidas

Cuando dos sustancias se combinan lo hacen en relaciones definidas y constantes. Los excesos no se combinan

La relacin constante y fija de los elementos es: 14

3

28

6

2

2 g

g

m

m

N

H

DETERMINACIN DEL REACTIVO LIMITANTE Y EXCESO

Nota: Todo clculo estequiometrico se realiza con la cantidad del reactivo limitante

Ejemplo:

Reaccionan 12 moles de H2 segn:

322 231 NHHN

121

122 N 4

3

122 H

2H Es reactivo limitante

(LEY DE DALTON) Ley de las Proporciones Mltiples

Si dos elementos forman varios compuestos, la masa de uno de ellos permanece constante mientras que la masa de otro vara

COMPUESTO PESO (S) PESO (O)

SO1 SO2 SO3

32g 32g 32g

16g 32g 48g

(LEY DE RICHERTER Y WENZEL) Ley de proporciones reciprocas

La masa de dos elementos que se combinan con una misma masa de otro tercer elemento dan la relacin en que ellos se combinaran entre si

A + B AB . (1) C + B CB (2)

A + C AC (LEY DE GAY LUSSAC) ley volumtrica

Son aplicadas a alas sustancias (gaseosas) a las mismas condiciones de presin y temperatura

1N2 + 3H2 2NH3

1V 3V 2V

CONCENTRACIN VOLUMTRICA (C.V)

tereac

productostereac

V

VVVC

tan

tan.

PORCENTAJE DE PUREZA DE LA MUESTRA QUMICA (%P)

%100dim

%teoricoientoren

PuraCantidadP

PORCENTAJE DE RENDIMIENTO DE LA REACCIN (%R)

%100dim

dimRe%

teoricoientoren

realientonR

COMPOSICIN CENTESIMAL

DETERMINACIN DE FORMULAS

FORMULA EMPRICA (FE)

Nos indica la mnima porcin entera de cantidad de tomos de los elementos que forman un compuesto

FORMULA MOLECULAR

Expresa la cantidad real de los tomos presentes en la molcula de un compuesto

DONDE:

Amoniaco NH3 1N2 + 3H2 2NH3

Relacin de mol 1 Mol 3 Mol 2 Mol

Relacin de masa 28g 6g 34g

Reactivo limitante (RL) Sustancia que ingresa en menor proporcin

Reactivo en exceso (R.E) Sustancia participa en mayor proporcin

Relacin =

AXBY SUSTANCIA

DONDE: %A+%B=100% X = numero de atomos de A Y = numero de atomos de B M = masa molecular mA = masa atmica

AXBY SUSTANCIA

DONDE: m = masa (g) mA = masa atmica


9

AZCAR

EP. ValenciaM

EP .

MEP .

)(1 gPEgEQ

PE

WgEQ

g )(# .# ngEQ

MASA O PESO EQUIVALENTE (PE)

= Parmetro

SUSTANCIA

oxido doble cantidad de oxgenos

hidrxido numero de grupos (OH)

acido inorgnico numero H+

sal Carga neta del catin o anin

ion carga inica

oxidante numero de electrones ganados

reductor numero de electrones perdidos

EQUIVALENTE GRAMO

NUMERO EQUIVALENTE GRAMO

Donde:

SOLUCIN

Solubilidad

OgH

WS

DisueltogStoCT

STO

2

)()(

100

0

CONCENTRACIONES DE LA SOLUCIN

UNIDADES FSICAS

porcentaje en masa o peso porcentaje en volumen

100%Solucion

STOSTO

m

mm

m = masa o peso

100%Solucion

STOSTO

V

VV

V = volumen

UNIDAD QUMICA

Molaridad (M) Normalidad (N) Molalidad (m)

)(lSOL

STO

V

nM

NSTO = numero de moles del soluto

)(

)(#

lSOL

sto

V

gEqN

.MN

)(KgSTE

STO

W

nm

UNIDADES DE CONCENTRACIN

DILUCIN

)()( fstoisto nn

ffii VMVM

MEZCLA DE SOLUCIONES )3()2()1( stostosto nnn

332211 VMVMVM NEUTRALIZACIN OHSALBaseAcido 2

#Eq-g(Acido) = #eq-g (Base) (NV)ACIDO = (NV)BASE

= +

+

AGUA AZUCARADA H2O

Solvente (>proporcin)

)

Soluto

(Proporcin) Solucin

(Disolucin).- son mezclas homogneas

(una FASE)

PARA EL ELEMENTO

PARA EL COMPUESTO


10

ELECTROQUMICA Estudia la relacin que existe entre energa qumica y la energa elctrica ELECTROLISIS Se produce una reaccin qumica redox no espontanea por accin de la corriente elctrica (continua)

ELECTROLITO Es la sustancia que son disueltos en el agua

CELDA O CUBA ELCTRICA

Es el recipiente donde se realiza el proceso electrolito

ELECTRODOS Son barras solidos conductores de la electricidad

Activos Sufren cambios qumicos ejemplo: Zn, Cu, Ag, Fe, etc

inertes No sufren cambios qumicos ejemplo grafito, platino,etc

Ctodos (-) poseen carga negativa hacia el cual migran los cationes que generalmente se reducen (gana)

nodos (+)

poseen carga positiva hacia ello migran los aniones que generalmente se oxidan (pierde)

LEYES DE FARADAY

FARADAY (F)

Primera ley Segunda ley

96500

)( tIPEm

tIQ .

)(.)(. YEP

m

XEP

m yX

Q = carga en Coulomb T = tiempo (seg)

PE = peso equivalente que se deposita o libera

m = masa liberada o depositada I = intensidad (Amperios)

Patm = Presin atmosfrica Pman = Presin manomtrica PAbs = Presion absoluta

= Densidad g = Gravedad h = Altura

+ -

e- e- Cl2(g) Na(l)

NaCl(l)

Anodo Catodo

Electrlito

Ctodo (reduccin) Na+ + 2e 2Na

nodo (oxidacin) 2Cl + 2e Cl2

(+) (-)

X Y

(-) (+)

1MOLe

1F

1Eq-g (sustancia)

96500C


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