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Representación de Lewis y la regla del octeto

La representación de Lewis

En la representación de Lewis una capa que se encuentra completa de electrones es estable y sus átomos tienen la propiedad de transferir o bien compartir electrones en un intento de lograr alcanzar una estabilidad al llenar las capas de electrones, para lograr obtener de esta forma, la estructura electrónica de mayor estabilidad como son los gases nobles más próximos.

Estos gases nobles como todos sabemos cuentan con ocho electrones en su capa exterior. Para lograr dicha estabilidad, la tendencia de los átomos es lograr la configuración electrónica externa completada por ocho electrones, esto es lo que se conoce como la “regla del octeto

Si dos átomos están compartiendo dos electrones ente ellos, se esta formando un enlace covalente. Todos los átomos acorde a su configuración electrónica, pueden llegar a cumplir esta regla del octeto lograda con pares de electrones que están compartidos,  (electrones enlazantes) y por otro lado, aquellos pares de electrones sin compartir,  (electrones no enlazantes).

En las estructuras de Lewis, se representa con un punto a cada electrón de valencia, para representar pares de electrones, se dibujan dos puntos o una linea.

En la figura superior, podemos observar con claridad las representaciones de Lewis de las moléculas orgánicas, Etano, Metilamina, Etanol y el Clorometano. Si observamos bien podemos notar con claridad que las tres últimas logran que sus átomos tengan su octeto electrónico gracias a la suma de electrones.

Positrón

Positrón

El positrón o antielectron, es la antiparticula de un electrón, el positron tiene una carga positiva, si un positron y un electrón   logran una fusión (combinación). La reacción e+ +  e →  γ  +  γ se conoce como aniquilación positrón-electrón.se aniquilan y así se convierten en partículas de, rayo gamma, es por definición energía.

Cuando en el universo temprano los fotones eran convertidos continuamente en un par de positrones y electrones, y luego estos en fotones.

El positron al ser una antiparticula correspondiente a un electrón, ya que esto poseen la misma carga eléctrica y la misma masa,(aunque de diferente signo, ya que es positiva),ya explicamos que con el signo contrario (positivo).

Este no forma parte de la materia ordinaria, forma parte de la antimateria, a pesar de que se producen en determinados procesos radioactivos, es parte de las transformaciones nucleares.

Quimica

Interacciones eléctricas entre protones y electrones

Interacciones eléctricas entre protones y electrones

Si retrocedemos en el tiempo mucho antes del experimento de Rutherford toda la comunidad científica aceptaba con ojos cerrados el modelo atómico de Thomson, luego el tiempo gracias a la experiencia de Rutherford fue dando un jiro que vario, todos los modelos posteriores eran basados en una estructura atómica con una masa central cargada de manera positiva la cual se encontraba rodeada de una nube de cargas negativas.

El modelo basado en la estructura del átomo fue lo que a el modelo atomico de  Rutherford llevo a plantear y proponer su modelo, este modelo dice que los electrones se mueven alrededor del núcleo que esta en órbita, si esto radiara una radiación electromagnetica, perderá energía.

Es en las leyes de Newton, al igual que con las ecuaciones de Maxwell con relación del electromagnetismo que es aplicada al átomo de Rutherford, se estimara que en un tiempo de un determinado orden con relación de 10−10 s, el total de la energía del átomo se habrá radiado, esto lleva de modo inexorable a la caída de los electrones sobre el núcleo.

Primer experimento de Thomson.

Segundo experimento de Thomson.

Tercer experimento de Thomson.

Postulados de Thomson.

Otros Postulados.

Titulaciones, Protones, acidos y bases,

El nucleo de un átomo

Métodos de separacion de Mezclas

Química Particulas fundamentales del Átomo

Química Partículas fundamentales del Átomo

Átomo: Es la partícula más pequeña de la materia.

Peso: Es la fuerza de atracción ejercida por la tierra sobre determinado cuerpo.

Materia: Es aquello que ocupe un lugar en el espacio.

  • Partículas subatómicas: Protones (+), electrones (-), Neutrones (+- )
  • Niveles de energía:
    • Capacidad de contener 2 electrones
    • Capacidad de contener 8 electrones
    • Capacidad de contener 18 electrones

Elemento: Átomo que no se puede disociar o dividir, aproximadamente 116, donde 26 se encuentran en el cuerpo con el 96%, el ser humano se compone por CHON (Carbono, Hidrogeno, Oxigeno, Nitrógeno)  3.9% por nueve elementos: Cloro, calcio, sodio, potasio, hierro, azufre, fósforo, magnesio, yodo y el 0.1% restantes por oligoelementos como cobalto, cobre, selenio, litio, etc.

Isótopo: determinado elemento que tiene las mismas características químicas, la diferencia radica en su formación física en el espacio y dado en base al número de neutrones

Numero Atómico: Igual a número de protones.

Peso Atómico:Es la suma de protones y neutrones (Masa Atómica).

Valencia: es la capacidad de un átomo de recibir o donar electrones.


Molécula: Un elemento que no se divide en 2 diferentes solo en si mismo, por ejemplo H2 = H + H.

Compuesto: Conjuntos de elementos que se pueden disociar en distintos elementos,  ejemplo H2O = H + H + O.
Enlaces:
Iónico: Unión de dos elementos por la  diferencia de sus cargas (opuestas).
Covalente: Estos comparten electrones ( ni donan, ni reciben ).

Propiedades de los Metales

Propiedades de los metales:

Su principal característica es que son brillantes y son maleables, esto quiere decir que se pueden deformar sin romperse, además son excelentes conductores de calor y electricidad.

Químicamente los metales forman iones positivos debido a su tendencia a ceder electrones.

Propiedades de los metales:

  • Bajo poder de ionización.
  • Alto peso especifico.
  • Por lo general en su último nivel de energía tienen 1 a 3 electrones.
  • Son sólidos con 4 excepciones: mercurio, cesio, galio y francio, los que se encuentran en estado liquido.
  • Son brillosos.
  • Buenos conductores de electricidad.
  • Dúctiles y maleables.
  • Se oxidan al perder electrones.
  • Al unirse con oxigeno forman óxidos y si esto reaccionan con agua forman hidróxidos.

Los no metales: Su característica principal es que no posee características físicas aunque por allí andan un par de excepciones como el yodo sólido que es brillante,  el grafito muy buen conductor de electricidad.

Tienden aganar electrones , dando lugar a iones negativos .

Propiedades generales de los no metales:

  • Tendencia a ganar electrones.
  • Alto nivel deionización.
  • Bajo peso especifico.
  • Generalmente en su último nivel de energía tienen de 4 a 7 electrones.
  • Se encuentran en los tres estados de físicos.
  • No son brillosos.
  • Son malos conductores de calor  y de electricidad.
  • No son maleables.
  • Sus moléculas se forman con 2 más átomos
  • Unidos con oxigeno forman anhídridos y estos al reaccionar con agua, forman oxiácidos.
  • Cuando un metal reacciona con un no metal, suele producirse transferencia de uno o más electrones del primero al segundo.

La respiración

La respiración

Todas las células necesitan tener energía para poder realizar todas sus funciones y esta energía se obtiene por medio del catabolismo realizado en la mitocondria.

En este proceso son degradadas moléculas complejas en otras mas simples ,así como la glucosa que es degradada a dióxido de carbono y agua con liberación de energía.

La respiración celular posee tres fases:

Glicolisis:

Consiste en la rotura del azúcar ,se da en el citosol mediante la rotura de una molécula de glucosa se obtienen dos moléculas de ácido pirúvico.Se produce una ganancia de 2 ATPy 2 transportadores de electrones NADP.

La glicolisis se divide en dos pasos :una la activación de la glucosa y producción de energía ,no se requiere energía.

Ciclo de Krebs :

Ocurre dentro de la mitocondria es una serie de reacciones cíclicas en las cuales los ácidos pirúvicos se desdoblen en dióxido de carbono y hay formación de ATP aquí hay una ganancia de 2 ATP y si se requiere oxigeno.

Cadena respiratoria o transportadora de electrones:

Los electrones transportados entran al sistema de transporte de electrones de la membrana interna mitocondrial.Aquí su energía es usada para subir el gradiente de iones de hidrógeno, así se produce la síntesis de 32 a 34moleculas de ATP.Al final del sistema se combinan 2 electrones con un átomo de oxigeno y 2 iones de hidrógeno para formar agua.

La fotosintesis

La fotosíntesis:

Es el conjunto de reacciones químicas mediante las cuales la energía solar se utiliza para sintetizar moléculas orgánicas de alta energía ,a partir de moléculas inorgánicas de bajo nivel de energía principalmente dióxido de carbono y agua.


Se la puede dividir en dos etapas:

Etapa luminosa o fotoquímica ;ocurre dentro de los cloroplastos en el tilacoide.

El proceso comienza comienza cuando la luz excita a la clorofila y los electrones pasan de un nivel de baja energía a otro mas alto ,esos electrones son reemplazados por moléculas de agua que al ocurrir la fotolisis expulsan oxigeno y como resultado se forma ATP.

Resultado : la energía luminosa se transforma en energía química :ATP y NADH.


Etapa oscura o no fotoquímica:

Ocurre dentro de los cloroplastos dentro del Estroma.

Este proceso se inicia con una serie de reacciones cíclicas por medio de las cuales el dióxido de carbono se fija en los carbohidratos en forma independiente de la luz a estas reacciones cíclicas se las conoce como el ciclo de Calvin.Se reduce el dióxido de carbono mediante ATP y NADPH formándose glucosa y otros compuestos orgánicos.

Resultado :La energía química del ATP y NADPH se utiliza para la síntesis de glucosa.

EL ÁTOMO

EL ÁTOMO

Titulaciones

Acidos y bases

Protones

Historia del atomo

Electrones

1.- El átomo en la antigüedad Los filósofos griegos discutieron mucho acerca de la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más simple de lo que parecía.

Algunas de sus ideas de mayor relevancia fueron: Leucipo Demócrito En el siglo V a. C., Leucipo sostenía que había un sólo tipo de materia y pensaba que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, obtendríamos un trozo que no se podría cortar más.

Demócrito llamó a estos trozos átomos (“sin división”). La filosofía atomista de Leucipo y Demócrito podía resumirse en:

1.- Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos e invisibles.

2.- Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.

3.- Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.

Empédocles En el siglo IV a. C., Empédocles postuló que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, aire, agua y fuego. Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por esos 4 elementos pero niega la idea de átomo, hecho que se mantuvo hasta 200 años después en el pensamiento de la humanidad.

1.1.- La teoría atómica de Dalton En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de Demócrito. Según la teoría de Dalton:

1.- Los elementos están formados por partículas diminutas, indivisibles e inalterables llamadas átomos. Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos:

2.- Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en el resto de las propiedades físicas o químicas.

Por el contrario, los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.

3.- Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante. De la teoría atómica de Dalton se pueden obtener las siguientes definiciones: –

Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades. – Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales. – Un compuesto es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en una relación numérica sencilla y constante.

2.- El átomo es divisible Una vez aceptada la teoría atómica de la materia, los fenómenos de electrización y electrólisis pusieron de manifiesto, por un lado, la naturaleza eléctrica de la materia y, por otro, que el átomo era divisible; es decir, que estaba formado por otras partículas fundamentales más pequeñas.

En esta página puedes ver ejemplos sobre fenómenos de electrización. Los fenómenos eléctricos son una manifestación de su carga eléctrica.

La unidad de carga eléctrica en el SI es el culombio (C). Hay 2 tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa. dos cuerpos que hayan adquirido una carga del mismo tipo se repelen, mientras que si poseen carga de distinto tipo se atraen.

La materia es eléctricamente neutra, es decir, tiene la misma cantidad de cada tipo de carga. cuando adquiere carga, tanto positiva como negativa, es porque tiene más cantidad de un tipo que de otro. A finales del siglo XIX y principios del XX, una serie de experimentos permitieron identificar las partículas responsables de la carga negativa (el electrón) y de la carga positiva (el proton). Estos experimentos proporcionaron los datos siguientes sobre la estructura de la materia: –

El átomo contiene partículas materiales subatómicas. – Los electrones tienen carga eléctrica negativa y masa. Cada electrón posee una carga eléctrica elemental. –

Los protones tienen carga eléctrica positiva y mayor masa. – Como el átomo es eléctricamente neutro, hay que suponer que el número de cargas eléctricas negativas (electrones) es igual al número de cargas positivas (protones).

3.- Modelos atómicos En Ciencia, un modelo intenta explicar una teoría mediante una comparación. Un modelo será tanto más perfecto cuanto más claramente explique los hechos experimentales. El modelo es válido mientras explica lo que ocurre en los experimentos; en el momento en que falla, hay que modificarlo.

3.1.- Modelo atómico de Thomson Por ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés J. J. Thomson supuso, en 1904, que la mayor parte de la masa del átomo correspondía a la carga positiva, que, por tanto, debía ocupar la mayor parte del volumen atómico.

Thomson imaginó el átomo como una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los electrones (como las pasas en un pudin). Este modelo permitía explicar varios fenómenos experimentales como la electrización y la formación de iones. –

La electrización: Es el exceso o la deficiencia de electrones que tiene un cuerpo y es la responsable de su carga eléctrica negativa o positiva. – La formación de iones: Un ion es un átomo que ha ganado o ha perdido electrones. Si gana electrones tiene carga neta negativa y se llama anión y si pierde electrones tiene carga neta positiva y se llama catión.

3.2.- Modelo atómico de Rutherford El modelo de Thomson tuvo una gran aceptación hasta que, en 1911, el químico y físico inglés Ernest Rutherford y sus colaboradores llevaron a cabo el “Experimento de Rutherford”. En esta página puedes ver cómo este experimento ofrecía unos resultados que no podían explicarse con el modelo de átomo que había propuesto Thomson y, por tanto, había que cambiar el modelo.

En el experimento se bombardeaba una fina lámina de oro con partículas alfa (positivas) procedentes de un material radiactivo y se observaba que: – La mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina sin cambiar de dirección, como era de esperar. –

Algunas partículas alfa se desviaron considerablemente. – Unas pocas partículas alfa rebotaron hacia la fuente de emisión. Puedes ver el experimento en este vídeo. Aquí tienes otra versión interactiva del mismo experimento. El Modelo atómico de Rutherford o modelo nuclear establece que: –

El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y casi toda la masa. – La carga positiva de los protones del núcleo se encuentra compensada por la carga negativa de los electrones, que están fuera del núcleo. –

El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo. – Los electrones giran a mucha velocidad alrededor del núcleo y están separados de éste por una gran distancia.

3.3.- Los neutrones La masa de protones y electrones no coincidía con la masa total del átomo; por tanto, Rutherford supuso que tenía que haber otro tipo de partículas subatómicas en el núcleo de los átomos. Estas partículas fueron descubiertas en 1933 por

J. Chadwick. Al no tener carga eléctrica recibieron el nombre de neutrones. Los neutrones son partículas sin carga y de masa algo mayor que la masa de un protón.

3.4.- Estructura del átomo Según esto, el átomo quedó constituido así: – Una zona central o NÚCLEO donde se encuentra la carga total positiva (la de los protones) y la mayor parte de la masa del átomo, aportada por los protones y los neutrones. – Una zona externa o CORTEZA donde se hallan los electrones, que giran alrededor del núcleo. Hay los mismos electrones en la corteza que protones en el núcleo, por lo que el conjunto del átomo es eléctricamente neutro.

Protones

Protones

La partícula subatómica más importante, es el Protón.

Los Protones se combinan entre electrones y neutrones para formar atomos.

Veamos sus cargas y tamaños, prácticamente los protones y los neutrones poseen el mismo tamaño, en relación, al neutrón que es más pequeño que los mencionados con anterioridad, la masa del protón, es aproximadamente de 1.836 veces mayor a la masa del electrón, estas se diferencian por 1%. La masa del protón es de 1.6726x 10-24 gms.

Se le llama carga fundamental, elemental o carga de +1, a la carga eléctricamente positiva de los protones.

En cuanto a la carga de los electrones, poseen el mismo valor que la de los protones solo que es negativa teniendo de esta manera una polaridad opuesta, -1, carga fundamental su valor es 1.602 x10-19 Couloumb.


Vídeo sobre protones.

El puente de hidrógeno

 

El puente de hidrógeno

El puente de hidrógeno es un enlace que se establece entre moléculas capaces de generar cargas parciales.

El agua, es la sustancia en donde los puentes de hidrógeno son más efectivos, en su molécula, los electrones que intervienen en sus enlaces, están más cerca del oxígeno que de los hidrógenos y por esto se generan dos cargas parciales negativas en el extremo donde está el oxígeno y dos cargas parciales positivas en el extremo donde se encuentran los hidrógenos.

La presencia de cargas parciales positivas y negativas hace que las moléculas de agua se comporten como imanes en los que las partes con carga parcial positiva atraen a las partes con cargas parciales negativas.

De tal suerte que una sola molécula de agua puede unirse a otras 4 moléculas de agua a través de 4 puentes de hidrógeno. Esta característica es la que hace al agua un líquido muy especial.