LOS MATERIALES QUIMICOS

Vivimos en un ambiente que nos rodea de elementos que poseen naturalezas diferentes. Todos estos elementos tienen masa y ocupan un espacio, es decir, tienen materia. La materia se presenta con diferentes características y, a cada una de estas variaciones que presenta, se le denomina material.

Los materiales químico se presentan en tres estados físicos fundamentales: sólidos, líquidos y gaseosos. Un material químico es sólido cuando tiene una forma y un volumen constante. Por otro lado, se considera que un material químico es líquido cuando su forma se ve definida por el recipiente o envase que lo contiene, presentando un volumen constante. Mientras tanto, los materiales químicos gaseosos no tienen forma ni volumen propio, la forma de estos materiales químicos dependen del recipiente que los contiene y su volumen de la presión que reciben.

Cada material químico presenta ciertos atributos que permiten describirlo. A estas cualidades se le denominan propiedades. Estas propiedades se clasifican en "propiedades características" (intensivas) y en "propiedades no características" (extensivas). Las propiedades no características de los materiales son la masa, el volumen y la temperatura. Por otro lado, las propiedades características de los materiales son el punto de fusión, el punto de ebullición, la curva de calentamiento, la densidad y la solubilidad.

Cuando unimos dos o más materiales químicos obtenemos una mezcla. Las mezclas suelen presentar características propias diferentes a la de los materiales que las componen. En la naturaleza podemos conseguir sustancias puras y mezclas de sustancias. En ocasiones puede ser necesario aislar uno de los componentes químicos de una mezcla. Las técnicas más utilizadas para lograr este proceso son las de la destilación, la cristalización y la cromatografía. Si en el proceso no es posible eliminar de la mezcla toda la sustancia que se desea filtrar entonces la mezcla quedara "impura". De forma parecida si la mezcla esta conformada solo por dos sustancias y solo se logra separar parcialmente una de las sustancias, entonces, nos quedará una sustancia impura (con partículas de la sustancia que se deseaba separar).

Existen dos tipos de mezclas:

a)Las mezclas heterogéneas, donde es posible distinguir las partículas de cada sustancia a simple vista o utilizando alguna herramienta como una lupa o un microscopio. Existen dos tipos de mezclas heterogéneas: las mezclas groseras y las suspensiones. Las mezclas heterogéneas pueden ser separadas por filtración, decantación, tamización, imantación y centrifugación

b)Las mezclas homogéneas, las cuales presentan partículas de diferentes sustancias que no pueden ser diferenciadas. Existen dos tipos de mezclas homogéneas: las disoluciones y los coloides. Las mezclas homogéneas pueden ser separadas a través de la destilación, la evaporación, la cristalización, la cromatografía y la extracción.

La concentración de una disolución se expresa en términos cuantitativos a través de porcentajes. Se trata de expresar la cantidad de soluto disuelto en cien partes de disolución. La concentración porcentual puede expresarse en términos masa-masa. En este caso, se expresaría la masa de gramos de soluto disueltos en 100 gramos de solución. Otra forma de expresar la concentración se hace a través del porcentaje volumen-volumen. En este caso se expresa el volumen en centímetros cúbicos de soluto disuelto en 100 centímetros cúbico de solución. El ultimo caso que podemos medir la concentración es a través del porcentaje masa-volumen. Aquí se considera la masa en gramos de soluto disuelto en cien centímetros cúbicos de disolución.

Las sustancias se clasifican en sustancias simples y en sustancias compuestas. Las sustancias simples son mejor conocidas como elementos (particularmente, los elementos están conformadas por un mismo tipo de partículas conocidas como átomos), mientras que las sustancias compuestas son llamadas compuestos. Los elementos se clasifican en elementos metálicos, elementos no metálicos y en elementos metaloides.

QUE ES EL MÉTODO CIENTÍFICO

Toda ciencia empírica, se basa en la utilización del método científico. Es por medio de éste, que las ciencias empíricas son lo que son. Y señalamos las ciencias empíricas, ya que hay otro tipo de ciencias, que no utilizan el método científico para comprobar sus postulados y no por ello, dejan de ser ciencias. Un ejemplo clarificador, es la filosofía. Esta ciencia no ocupa el método científico, pero sigue siendo una ciencia.

En pocas palabras, el método científico, consta de la observación, la cual conlleva a una hipótesis, la que hay que comprobar o desechar. Asimismo de una predicción, de la verificación o experimentación en el laboratorio, ya que todo evento de la naturaleza debe ser tratado de duplicar para que sea efectiva la comprobación de la hipótesis. Por último, refutar o demostrar la hipótesis, por medio del paso anterior. Todo esto, se concluye con conclusiones ad oc.

Ahora, el método científico, es una prueba poderosa de las ciencias empíricas, pero estas no logran siempre crear una verdad absoluta. Ya que, al menos en su caso, no son infalibles. Hay que pensar que son desarrolladas por seres humanos, los cuales, estamos muy lejos de ser infalibles. Por lo mismo, es que las ciencias empíricas, se mueven en el plano de las teorías. Las cuales tratan de dilucidar, el por qué, de los fenómenos que ellas estudian. Pero las teorías, pueden ser rápidamente derribadas. Eso si, gracias a las teorías, es que el científico puede elaborar predicciones, sobre el comportamiento del objeto de su estudio. Es una manera de poder adelantarse a los hechos, sobre la base de la ciencia y del método científico en su totalidad.

Todo método científico, utiliza tanto el proceso de inducción, como el de deducción. O sea, de lo particular a lo general y de lo general a lo particular.

En sí, el método científico no es muy complejo. De hecho sus pasos, pueden ser seguidos por personas, las cuales tienen un conocimiento incipiente en las ciencias empíricas. Muchos niños escolares, aprenden desde pequeños a utilizar el método científico, en sus ramos científicos.

Lo primero que hay que hacer, es observar minuciosamente, algún fenómeno de la naturaleza, que nos llame la atención. Posteriormente, se debe elaborar una hipótesis, del por qué, ocurre aquel fenómeno. O sea, se debe inferir, como es que aquel fenómeno, se lleva a cabo. Hay que recordar, que el método científico, consta de una parte inductiva, para poder llevarlo a la práctica. De manera alterna. Podemos realizar diferentes predicciones, sobre el mismo caso, pero en otras circunstancias. Por ende, tratar de pensar, que ocurriría con aquel proceso, pero en otros planos, con variables distintas o condiciones diferentes.

Posteriormente, viene el paso crucial del método científico, la verificación o experimentación, la cual ocurre en los laboratorios. Es por medio de ella, que vamos a ver, si nuestra hipótesis era correcta o nos equivocamos profundamente. El equivocarse, no es un fracaso. Ya que podemos volver a desarrollar el método científico, cuantas veces lo deseemos. De hecho, esta ha sido la forma, en que diversos connotados científicos, han logrado desarrollar sus teorías que han asombrado al mundo intelectual. E ahí, la gracia del método científico y de las ciencias empíricas, la interminable búsqueda, de la verdad sobre los fenómenos naturales. Lo cual, las hace más entretenidas y dinámicas.

QUE ES LA CIENCIA

Ciencia, es todo estudio de las cosas por sus causas, de lo universal y necesario. Esta es una de las definiciones más aceptadas, en todas las cátedras universitarias, para desarrollar el concepto de ciencia. Muchas personas se equivocan al pensar, que la ciencia, es todo aquel estudio basado en el método científico. O sea, el que se utiliza en las ciencias prácticas o mejor dicho, en la biología, física o la química. Pues bien, esto es incorrecto.

Existen diversos tipos de ciencias. Tenemos las ciencias sociales, las cuales estudian los actos humanos, en el tiempo. Ya sea en el presente o en el pasado. Es el caso de la sociología en primer término o de la historia. Está también el caso de la psicología, que estudia la psiquis del hombre. Las tres estudian las cosas por sus causas y se interpretan desde lo universal y necesario. Con lo de universal, se busca la noción de lo no contingente. Ya que si no, todo sería objeto de ciencia. Necesario, ya que es importante el hecho de clarificar, de buscar respuestas a la existencia de aquel hecho o ente. Y con causa, se habla claramente, de aquello que causó lo que se está estudiando.

Con respecto a las ciencias empíricas, estas se basan en un método, para analizar todo objeto que ingrese en su espectro. Este contempla, la cuantificación, la observación y la experimentación. Todo aquello a lo cual no es aplicable, alguno de estos parámetros, no puede ser estudiado por ellas. Por lo mismo se señala, que estas ciencias son limitadas. Ya que no pueden ir más allá de un radio de campo un tanto pequeño.

En contraposición, tenemos las ciencias más abstractas. Como la filosofía y sus ramas. Siendo la metafísica, la más abstracta de todas. Ya que esta ciencia, versa sobre el estudio del ente, en cuanto ente. O el ente que tiene esencia de ser. O sea, que existe.

Las ciencias pueden ser clasificadas por si nivel de abstracción. Siendo las empíricas las primeras y como últimas, las de que buscan el conocimiento por el conocimiento. En este caso, ya lo mencionamos, la más abstracta de todas es la metafísica.

Otra forma de poder clasificar a las ciencias, es el nivel de profundidad de las preguntas con las cuales, se comienza a estudiar el objeto en cuestión. Se habla de preguntas primeras o segundas. Las ciencias empíricas, realizan preguntas segundas, que no van a la esencia de las cosas. Por el otro lado, tenemos la filosofía, en la cual, cada rama de ella, se hace preguntas primeras. O aquellas preguntas, que van directo a dilucidar el centro del objeto de estudio. Como ejemplo, la antropología, se pregunta ¿qué es el hombre? En cambio las ciencias empíricas, van a estudiar al hombre, no como un todo, sino como un ser compuesto por diferentes órganos y extremidades. Las ciencias empíricas, se preocupan de lo tangible, al revés de aquellas que se hacen preguntas primeras, como la filosofía.

La ciencia se ha venido desarrollando desde hace siglos. Los primeros en ponerla en marcha, fueron los griegos, por medio de la filosofía natural. Esto ocurría tres siglos antes, del nacimiento de Cristo. En la cual, no se utilizaba la experimentación, como medio de análisis.

Los trabajos en el campo de la ciencia filosófica, en aquellos años, han perdurado con mucha fuerza, hasta el día de hoy. Luego en la edad media, las ciencias sufrieron un gran retroceso. El cual vino a ser revertido, con el renacimiento y su búsqueda por el conocimiento y arte, de la época clásica, de los griegos. En la actualidad, hemos visto como se han desarrollado con gran fuerza e ímpetu, las ciencias empíricas. Es así, que se han desarrollado grandes teorías en el campo de la física (Albert Einstein) o en las matemáticas (matemáticas avanzadas).

QUE ES LA MATERIA

La materia es un concepto que se utiliza en la ciencia para hacer alusión a la sustancia que compone a los objetos físicos, aquello del lo que está "hecho" el universo observable. Lamentablemente para la ciencia, hay muchas definiciones de materia y no existe una gran claridad al respecto.

Uno de los principios modernos sobre la materia, propuesto por Einstein, es que ésta no se destruye, sino que sólo se transforma, o en términos más precisos, "la masa relativística equivalente" se conserva. Lo anterior nos permite comprender la transición producida de la física clásica a la física moderna, ya que anteriormente se pensaba que la materia y la energía eran dos cosas diferentes que se encontraban a la base de todo fenómeno físico. Sin embargo, la física moderna nos permite comprender que la materia se puede transformar en energía y la energía puede convertirse en materia.

Algo fundamental para la comprensión de lo que es la materia es su composición. En este sentido resulta necesario considerar que existen unas partículas elementales que al encontrarse en conjunto forman átomos. Estos últimos, a su vez, se combinan y forman las denominadas moléculas. La forma en que las diferentes moléculas se combinan, así como su distribución y colocación, permite diferenciar los diferentes estados de la materia y sus propiedades.

Al hablar de lo anterior, nos referimos a los estados de sólido, líquido y gaseoso. Los sólidos poseen la particularidad de resistirse a cualquier cambio de forma debido a que las moléculas por las cuales están constituidos poseen una fuerte atracción entre sí. Esto no sucede con los gases y los líquidos, los que debido a una menor atracción entre sus moléculas pueden adoptar cualquier forma. Sin embargo, los líquidos poseen una atracción molecular suficiente que les permite resistirse a experimentar cambios en su volumen. Por su parte, los gases, debido a lo dispersas de sus moléculas no suelen ofrecer grandes resistencias a los cambios de volumen y mucho menos a los cambios de forma, pudiendo modificarse según la forma del recipiente que lo contenga.

También hay muchos fenómenos relacionados con la materia que son bastante misteriosos, por decir lo menos, como en el caso de la luz, que posee una doble naturaleza, comportándose a veces como onda y otras como partícula (materia). Otras formas poco conocidas son la materia oscura en el universo, los neutrinos y el gravitón, por dar ejemplos. Temas tan misteriosos y extensos que darán para otros artículos.

QUE ES LA QUÍMICA

La química, es una ciencia empírica. Ya que estudia las cosas, por medio del método científico. O sea, por medio de la observación, la cuantificación y por sobre todo, la experimentación. En su sentido más amplio, la química, estudia las diversas sustancias que existen en nuestro planeta. Asimismo, las reacciones, que las transforman, en otras sustancias. Como por ejemplo, el paso del agua líquida, a la sólida. O del agua gaseosa, a la líquida. Por otra parte, la química, estudia la estructura de las sustancias, a su nivel molecular. Y por último, pero no menos importante, sus propiedades.

Los primeros hombres, en trabajar y estudiar las distintas sustancias, fueron los alquimistas, los cuales entre los siglos III a.c. y el siglo XVI d.c, tendieron a buscar el método de transformar los metales, en oro. Esto, por medio de la búsqueda frenética e incansable de la piedra filosofal. Tipo de elixir, que lograría que la fusión del mercurio con el azufre, fuera un éxito.

Ellos comenzaron a desarrollar, las dos ramas iniciales, que se mantienen hasta hoy. La primera, es la química orgánica. Que estudia las sustancias basadas en la combinación de los átomos de carbono e incluye a los hidrocarburos y sus derivados, los productos naturales, finalizando con los tejidos vivos.

La otra rama de la química, es la inorgánica. La cual versa en el estudio de los minerales terrestres.

Luego, en los siglos XVI y XVII, la química se comenzó a desarrollar como tal. Ya para el siglo XVIII, la química se había transformado en una ciencia empírica. O sea, se comenzó a utilizar en ella, el método científico. Sobre todo, la experimentación.

Claro que estas dos ramas, se han ido desvaneciendo con el tiempo. Debido al desarrollo mismo de la química y el ingreso progresivo de la biología, al campo de la primera.

Por otra parte, la química ha ido paulatinamente incrementando su campo de acción, esto se puede observar, en nuevas materias a ser estudiadas, como la química técnica, la cual es aplicada, en los más diversos procesos de producción. También se puede mencionar, la química computacional. La química medioambiental, la cual es aplicada en el estudio del medioambiente y la manera de preservarlo. Asimismo, tenemos a la química organometálica, la cual dentro de sus utilidades, está la del refinamiento del petróleo.

IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA

Cuando lees o escuchas acerca de "Química" y no conoces lo que implica esta ciencia o disciplina de estudio, probablemente pienses en mezclas, combinaciones y experimentos; pero es mucho más. Los seres humanos estamos compuestos por elementos químicos básicos como el Carbono (C), el Hidrógeno (H), el Oxígeno (O), el Nitrógeno (N) y en pocas cantidades el Calcio (Ca), Fósforo (P), Azufre , (S), Potasio (K), Sodio (Na), y Magnesio (Mg), además estamos en contacto con muchos sucesos que tienen relación con la Química, por ejemplo cuando comemos, cada uno de nuestros alimentos contienen sustancias y nutrientes que al combinarse nos dan energía y nos hacen tener la fuerza suficiente para movernos y realizar todas nuestras actividades.

Esta energía conocida como metabólica, consiste en un conjunto de transformaciones que ocurren en nuestro organismo durante la nutrición .

Podemos darnos cuenta que en nuestro hogar estamos rodeados por la Química. Cuando cocinamos empleamos todo un laboratorio en el que se combinan y emplean muchas sustancias químicas, así como aparatos que para su funcionamiento requieren energía como la eléctrica. Entre otras cosas utilizamos insecticidas, saborizantes, cloros, detergentes que están formados por estas sustancias químicas.

Cuando nos enfermamos también estamos en contacto con la Química a través de los medicamentos y para mantener nuestra salud las vacunas y sueros forman parte de ellos.

No olvides, que en la naturaleza la Química nos rodea.

Existen productos naturales como el aire que nos permiten funciones como la fotosíntesis.

El agua es otro producto natural que podemos utilizar en la industria como el agua potable que usamos en la alimentación y en las labores domésticas.

El agua destilada es pura, es decir, no tiene sales minerales.

Las aguas minerales contienen gran cantidad de sales.

El petróleo es otro producto natural, así como los minerales y los empleamos en la construcción, en la industria y hasta en la joyería, los metales como el aluminio y el hierro se emplean en la industria automotriz.

Los plásticos y fibras artificiales son materiales sintéticos que nos sirven en nuestra vida diaria.

Hay fuentes energéticas como la electricidad que obtenemos para la transformación de diferentes energías: la hidráulica, química nuclear, solar, mecánica, eólica, etc

Así podemos darnos cuenta que en nuestra vida diaria estamos en contacto directo con la Química y resulta muy interesante adentrarse en esta materia para describir muchas otras cosas. El hombre está en constante relación con la Química.

Date cuenta que la Química está más cerca de lo que podrías imaginarte, a través de ella podremos hacer y descubrir cosas muy interesantes.

INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA

La química, como tal, es una ciencia relativamente reciente. En épocas muy antiguas se desarrollaban ciertos procesos químicos sin tener plena conciencia de lo que se hacia.

Para citar solo algunos casos, podemos citar al fuego que fue utilizado por primera vez por el hombre prehistórico para cocinar sus alimentos y para desinfectar heridas. Aunque seguramente el hombre prehistórico no tenía idea de los procesos químicos envueltos en esas actividades, sí pudo apreciar sus efectos. En un principio, fue necesario utilizar armas para cazar sus alimentos.

Pero, las armas estaban elaboradas con materiales, tal como el hierro, que son poco resistentes a ciertas reacciones químicas (como la oxidación), por lo que se dañaban con mucha rapidez. La química logró mejorar enormemente este material gracias a otro proceso químico en el cual se utilizó una mezcla que incluían al hierro y al carbón para conformar una aleación mucho más resistente: el acero.

Más adelante, se aprovecharon los procesos y la reacciones químicas para producir materiales como vidrio, jabón, medicamentos, perfumes, cosméticos tintes, vinos, y muchos otros. La elaboración de cada uno de estos materiales siempre traía implícita la ejecución de algún proceso de naturaleza química.

Entre los pensadores que dieron algún aporte que permitieron el surgimiento de la química como una ciencia podemos contar a Aristóteles, Tales de Mileto, Heráclito, Leucipo, Demócrito, y muchos otros. Lo importante es que por pequeños que hayan podido ser sus aportes, estos lograron que la química diera un paso adelante hacia su consolidación como ciencia.

Un fenómeno en la historia que fue fundamental para llegar a lo que hoy conocemos como ciencia química, fue el surgimiento de la alquimia. Se piensa que la alquimia probablemente surgió en el siglo I, estando geográficamente ubicado en China, Grecia y la India, y alcanzando su máximo desarrollo en la edad media. Los alquimistas desarrollaron cientos de experimentos químicos en la búsqueda de la conversión del plomo en oro. Crear una sustancia capaz de lograr esta conversión involucró solo fracasos para los alquimistas, pero se consiguieron muchas sustancias químicas útiles que son de uso común aún hoy día. Algunos de los procedimientos químicos desarrollados por los alquimistas fueron las técnicas de destilación, la cristalización, la sublimación, la metalurgia y la calcinación. Los alquimistas se vieron limitados por la poca cantidad de procedimientos químicos existente, por lo que se vieron forzados a inventar dispositivos químicos como el alambique (muy útil para la destilación), el "baño de maría" (que permite calentar un material sin sobrepasar los 100º centígrados) y el agua regia (que consistía en una mezcla de ácidos). Al observar la utilización de todos estos elementos por los alquimistas se hace razonable aceptar que ellos fueron los verdaderos predecesores de la ciencia química.

Actualmente, se considera como padre de la química moderna a Antoine Lavosier, quien sostuvo la rigurosidad del método cuantitativo, destruyó la antigua teoría del flogisto (la cual trataba de explicar porque ardían los materiales) y propuso la Ley de Conservación de la Materia.

La edad de oro de la química se presentó en el siglo veinte. La química se amplió en ese siglo de tal manera que fue preciso dividirla en varias ramas. A pesar de esto, se hace necesario entender la química desde varios puntos de vista, ya que está íntimamente relacionada con otra ciencias como la física, la medicina, la ingeniería y otras.

La química es indispensable en las industrias de alimentos, en la industria de medicinas, en las industrias textiles, en las industrias de cosméticos, en las industrias de detergentes, en las industrias de insecticidas, etc.

Hoy en día se conceptualiza la química como una ciencia experimental que estudia la estructura de la materia, sus propiedades y sus transformaciones, así como que investiga y enuncia las leyes que rigen sus cambios.

LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA

Una pregunta que algunas veces nos hemos hecho es ¿en cuántas partes se puede dividir un material antes de que deje de serlo? Es decir, ¿Cuál es la unidad indivisible de la materia?

Esta pregunta fue planteada en los tiempos de las primeras civilizaciones humanas y los griegos intentaron darle respuesta, iniciándose allí un debate que solo obtendría definitiva respuesta varios siglos después. Los griegos llamaron a esa partícula átomo, pero hoy en día sabemos que lo que conocimos por mucho tiempo como tal también puede ser físicamente dividido causando un efecto de liberación de energía que ha sido usado para bien por unos y para mal por otros.

El principal problema con el tema del átomo es que su tamaño es extremadamente pequeño, por lo que escapa de la resolución del ojo humano. Por ello, cuando más de dos mil años después John Dalton retoma el tema del átomo debe plantearse un modelo mental en el que plantea que todos los elementos están conformados por átomos. Dalton asume que los átomos son esféricos y rígidos, además de indestructibles. Según ese modelo, Dalton expresa que los átomos son iguales para un mismo elemento pero difieren en tamaño, masa y propiedades para dos elementos distintos. Obviamente, según ese esquema, los átomos de dos elementos distintos participan en las reacciones químicas, pero durante ese fenómeno los átomos ni se crean ni se destruyen, ni tampoco se transforman en otros tipos de átomos. Por último, cuando ocurre una reacción química los átomos de los elementos se combinan en una nueva unidad llamada molécula.

Actualmente, se acepta que el átomo es la unidad estructural y reactiva de la materia, y que pueden combinarse para formar partículas conocidas como moléculas a través de las reacciones químicas. Según el modelo corpuscular los átomos y las moléculas son partículas que se encuentran en constante movimiento.

Sin embargo, el modelo atómico de Dalton se vuelve insuficiente cuando se trata de explicar los fenómenos eléctricos que ocurren en la materia. Por ello, Joseph Thompson aseveró que el átomo poseía ciertas partículas con cargas negativas a las que llamó electrones. De esta manera Thompson establece que el átomo sí era divisible.

El nuevo modelo atómico señalado por Thompson establece que el átomo está formado por una esfera de carga positiva que se encuentra incrustada por partículas más pequeñas de carga negativa llamadas electrones. Cuando Thompson se refería a su modelo atómico lo llamaba "uvas en gelatina".

Algún tiempo más tarde, Rutherford, logró descubrir que existían partículas con carga positiva en la materia a las que llamó protones. Rutherford también introdujo la idea de que los átomos no eran masas compactas, sino que existían espacios vacíos entre ellos. De esta manera Rutherford marcó una nueva estructura para el átomo. En ella establecía que el átomo tenía un centro con carga positiva al que llamó núcleo atómico. En este núcleo se encuentran los protones, alrededor de este mismo núcleo orbitan otras partículas de carga negativa a las que Rutherford llamó electrones. En sí, este modelo se parece mucho al sistema solar, donde el núcleo sería el sol y los electrones asemejan a los planetas.

PROCESOS OPERADOS ANTE LOS CAMBIOS DE ESTADO

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

LAS REACCIONES QUÍMICAS

Las reacciones químicas son procesos en los que una o más sustancias se transforman en otra u otras con propiedades diferentes. Para que pueda existir una reacción química deben haber sustancias que reaccionan y sustancias que se forman. Se denominará reaccionante o reactivo a la sustancia química que reacciona. A las sustancias que se generan debido a una reacción química se les denomina sustancia resultante o producto químico. Los cambios químicos alteran la estructura interna de las sustancias reaccionantes.

Generalmente, se puede decir que ha ocurrido una reacción si se observa que al interactuar los "supuestos" reaccionantes se da la formación de un precipitado, algún cambio de temperatura, formación de algún gas, cambio de olor o cambio de color durante la reacción.

A fin de expresar matemática una reacción química se hace necesario utilizar una expresión en la cual se señalan los reactivos y los productos. Esta expresión recibe el nombre de ecuación química.

Existen cuatro tipos de reacciones:

a) Combinación
b) Descomposición
c) Desplazamiento
d) Doble combinación

Las reacciones también pueden ser clasificadas en a)Reacción química homogéneas y b)Reacción química heterogénea.

El estudio de la rapidez con la que se efectúa una reacción química, consumiendo reaccionantes químicos y liberando productos químicos, se denomina cinética química. Se puede expresar la rapidez de reacción como la relación que se presenta entra la masa de reaccionante consumida y tiempo que dura la reacción. También se puede tomar la rapidez de reacción como la relación existente entre la masa formada de producto y el tiempo de reacción.

Existen varios factores que puede acelerar la rapidez de la reacción química. Por ejemplo, si la concentración de los reaccionantes aumenta, esto traerá como consecuencia que se incremente la rapidez de la reacción química. De forma parecida si la superficie de contacto entre los reaccionantes aumenta, también se verá un efecto de aumento de la velocidad de reacción química. Otro factor que incrementa la rapidez de la reacción química es el cambio de la temperatura. Los catalizadores positivos y los catalizadores negativos también incidirán en el aumento o la disminución de la rapidez de la reacción química.

Al analizar una reacción química es muy importante tener en cuenta la ley de la conservación de la masa. Esto quiere decir, que, en toda reacción química la masa total de las sustancias químicas reaccionantes tiene que ser igual a la masa total de los productos químicos. Efectivamente, la ley de la conservación de la masa establece que la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

Otro aspecto que se debe tomar en cuenta al analizar las reacciones químicas es que en una reacción química las sustancias reaccionan en proporciones fijas de masa. El químico francés Joseph Louis Proust enunció este fenómeno de la siguiente manera:"Cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen en una relación fija de masa". Este principio en el comportamiento de la reacción química trae como consecuencia que, como las sustancias químicas siempre reaccionan en la misma proporción, si uno de los reaccionantes se encuentra en exceso con respecto al otro, el exceso no participará en la reacción.

Esta ley tiene, también, un corolario que expresa:"Todo compuesto químico en estado de pureza contiene siempre los mismos elementos en una proporción constante de masa". A este corolario se le denomina: Ley de la composición Constante.

ESTUDIO DE LA TABLA PERIÓDICA

LA TABLA PERIÓDICA

INTRODUCCIÓN Sistema periódico o Tabla periódica, esquema de todos los elementos químicos dispuestos por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la estructura de los 118 elementos conocidos hasta hoy, de los cuales la gran mayoría son naturales y algunos creados sintéticamente por el hombre. En este sistema se localizan los metales, los no metales y los metaloides independientemente de su estado físico. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales, llamadas periodos, y en 18 columnas verticales, llamadas grupos. El primer periodo, que contiene dos elementos, el hidrógeno y el helio, y los dos periodos siguientes, cada uno con ocho elementos, se llaman periodos cortos. Los periodos restantes, llamados periodos largos, contienen 18 elementos en el caso de los periodos 4 y 5, o 32 elementos en el del periodo 6 que incluye a los lantánidos (TIERRAS RARAS). El periodo largo 7 incluye el grupo de los actínidos (LLAMADO INCOMPLETO), que ha sido completado sintetizando núcleos radiactivos más allá del elemento 92, el uranio. Los grupos o columnas verticales de la tabla periódica fueron clasificados tradicionalmente de izquierda a derecha utilizando números romanos seguidos de las letras “A” o “B”, en donde la “B” se refiere a los elementos de transición. Es importante destacar que el grupo IIIB contiene 32 elementos y comprende todos los elementos de transición interna (LANTÁNIDOS Y ACTINIDOS). El grupo VIIIB está constituido por 12 elementos (tres columnas que incorpora al hierro, el cobalto y el níquel.

Los grupos identificados con la letra “A” son:

IA Metales alcalinos IIA Metales Alcalinos térreos

IIIA térreos IVA Carbonoides.

VA Nitrogenoides VIA Anfígenos.

VIIA Halógenos VIIIA Gases nobles.

LOS METALOIDES: Son 8 elementos y estos son: Boro, silicio, arsénico, teluro, astato, polonio, antimonio y germanio.

LEY PERIÓDICA. Esta ley es la base de la tabla periódica y establece que las propiedades físicas y químicas de los elementos tienden a repetirse de forma sistemática conforme aumenta el número atómico. Todos los elementos de un grupo presentan una gran semejanza y, por lo general, difieren de los elementos de los demás grupos. Por ejemplo, los elementos del grupo 1 (o IA), a excepción del hidrógeno, son metales con valencia química +1; mientras que los del grupo 17 (o VIIA), exceptuando el astato, son no metales, que normalmente forman compuestos con valencia -1.

DESARROLLO HISTORICO. Como resultado de los descubrimientos que establecieron en firme la teoría atómica de la materia en el primer cuarto del siglo XIX, los científicos pudieron determinar las masas atómicas relativas de los elementos conocidos hasta entonces. El desarrollo de la electroquímica durante ese periodo por parte de los químicos británicos Humphry Davy y Michael Faraday condujo al descubrimiento de nuevos elementos. En 1829 se habían descubierto los elementos suficientes para que el químico alemán Johann Wolfgang Döbereiner pudiera observar que había ciertos elementos que tenían propiedades muy similares y que se presentaban en triadas: cloro, bromo y yodo; calcio, estroncio y bario; azufre, selenio y teluro, y cobalto, manganeso y hierro. Sin embargo, debido al número limitado de elementos conocidos y a la confusión existente en cuanto a la distinción entre masas atómicas y masas moleculares, los químicos no captaron el significado de las triadas de Döbereiner. El desarrollo del espectroscopio en 1859 por los físicos alemanes Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff, hizo posible el descubrimiento de nuevos elementos. En 1860, en el primer congreso químico internacional celebrado en el mundo, el químico italiano Stanislao Cannizzaro puso de manifiesto el hecho de que algunos elementos (por ejemplo el oxígeno) poseen moléculas que contienen dos átomos. Esta aclaración permitió que los químicos consiguieran una “lista” consistente de los elementos. Estos avances dieron un nuevo ímpetu al intento de descubrir las interrelaciones entre las propiedades de los elementos. En 1864, el químico británico John A. R. Newlands clasificó los elementos por orden de masas atómicas crecientes y observó que después de cada siete elementos, en el octavo, se repetían las propiedades del primero. Por analogía con la escala musical, a esta repetición periódica la llamó ley de las octavas. El descubrimiento de Newlands no impresionó a sus contemporáneos, probablemente porque la periodicidad observada sólo se limitaba a un pequeño número de los elementos conocidos.

MENDELÉIEV Y MEYER. La ley química que afirma que las propiedades de todos los elementos son funciones periódicas de sus masas atómicas fue desarrollada independientemente por dos químicos: en 1869 por el ruso Dimitri I. Mendeléiev y en 1870 por el alemán Julius Lothar Meyer. La clave del éxito de sus esfuerzos fue comprender que los intentos anteriores habían fallado porque todavía quedaba un cierto número de elementos por descubrir, y había que dejar los huecos para esos elementos en la tabla. Por ejemplo, aunque no existía ningún elemento conocido hasta entonces con una masa atómica entre la del calcio y la del titanio, Mendeléiev le dejó un sitio vacante en su sistema periódico. Este lugar fue asignado más tarde al elemento escandio, descubierto en 1879, que tiene unas propiedades que justifican su posición en esa secuencia. El descubrimiento del escandio sólo fue parte de una serie de verificaciones de las predicciones basadas en la ley periódica, y la validación del sistema periódico aceleró el desarrollo de la química inorgánica. El sistema periódico ha experimentado dos avances principales desde su formulación original por parte de Mendeléiev y Meyer. La primera revisión extendió el sistema para incluir toda una nueva familia de elementos. Este grupo comprendía los tres primeros elementos de los gases nobles o inertes, argón, helio y neón, descubiertos en la atmósfera entre 1894 y 1898 por el matemático y físico británico John William Strutt Rayleigh y el químico británico William Ramsay. El segundo avance fue la interpretación de la causa de la periodicidad de los elementos en términos de la teoría de Bohr (1913) sobre la estructura electrónica del átomo.

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

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NOMENCLATURA QUÍMICA

Actualmente existen tres tipos de nomenclatura: la Stock en honor al químico Alemán Alfred Stock, la nomenclatura tradicional y la establecida por la I.U.P.A.C. (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada), llamada también funcional o sistemática, con el tiempo se espera que esta última sustituya el uso de los otros sistemas de nomenclatura.

Para aplicar los sistemas de nomenclatura es importante conocer los grupos de compuestos donde ésta será aplicada. En este tema se estudiará la nomenclatura de los compuestos inorgánicos.

Compuestos inorgánicos: Los compuestos inorgánicos se agrupan en funciones químicas, las cuales se caracterizan por un átomo o grupo de átomos que siempre está presente.



Existen algunos convencionalismos que han sido adoptados para escribir la fórmula de las diferentes funciones químicas:

1. Para escribir la fórmula de los óxidos, ácidos y sales se acostumbra a escribir los símbolos de los elementos de los componentes en orden, según su electronegatividad el más electronegativo siempre va a la derecha, como en los siguientes ejemplos donde el átomo más electronegativo es el O^2- y el Cl^-:




2. Escribir a la izquierda el ión positivo o catión y a la derecha el ión negativo o anión, como se observa en el siguiente ejemplo:


Los cationes corresponden a elementos metálicos, tienen un número de oxidación positivo (+) y los aniones corresponden a los no metales, con un número de oxidación negativo (-). La carga eléctrica aparece en la parte superior derecha del símbolo y corresponde al número de oxidación de cada elemento. Los números de oxidación permiten escribir las fórmulas químicas, la predicción de las propiedades de los compuestos y son de ayuda en el balanceo de ecuaciones de óxido reducción.

- Ejemplo de algunos cationes

Cationes
Nombre	Símbolo	Nombre	Símbolo
Hidrógeno		Aluminio
Litio		Cobre (I) o cuproso
Sodio		Cobre (II) o cúprico
Potasio		Hierro (II) o ferroso
Calcio		Hierro (III) o férrico
Magnesio		Plomo (II) o plumboso
Cinc		Plomo (IV) o plúmbico
Bario		Mercurio (I) o mercurioso
Plata		Mercurio (II) o mercúrico
Estroncio

. Ejemplo de algunos aniones.

Aniones
Nombre	Símbolo
Fluoruro
Cloruro
Bromuro
Yoduro
Sulfuro
Oxígeno

Compuestos inorgánicos binarios: Los compuestos binarios contienen dos elementos distintos y corresponden a las funciones de óxido metálico, óxido no metálico, ácido hidrácido y sal binaria. A continuación se presenta cómo se forma cada una de estas funciones:

Óxido Metálico: se forma al combinarse un metal con el oxígeno.

Óxido No metálico: se forma al combinarse un no metal con el oxígeno.

Sal Binaria: se forma al combinarse un metal con un no metal.

Ácido Hidrácido: Se forma al combinarse un a molécula de Hidrógeno con un no metal.


Para nombrar los óxidos se utiliza la palabra óxido, seguida del nombre específico del metal, por ejemplo óxido de aluminio.

Cuando un elemento presenta un número de oxidación variante como por ejemplo el cobre pueden aplicarse diferentes normas como se observa en el siguiente cuadro donde se aplican los 3 sistemas de nomenclatura:

ompuesto	Nomenclatura Stock	Nomenclatura sistemática	Nomenclatura tradicional
	óxido de cobre (I)	monóxido de dicobre	óxido cuproso
	óxido de cobre (II)	monóxido de cobre	óxido cúprico

En el sistema Stock se escribe el nombre genérico, en este caso óxido, seguido por la preposición de y el nombre del elemento. Adicionalmente, entre paréntesis se escribe en número romanos el número de oxidación del elemento unido al oxígeno. Si el elemento tiene un solo número de oxidación, se omite el número romano dentro de un paréntesis.

En la nomenclatura sistemática para los óxidos se utiliza el prefijo numeral mono, di, tetra, penta, hexa, etc., para designar el número de oxígenos, seguido de la palabra óxido y el número de
átomos del otro elemento.

La nomenclatura tradicional, utiliza los sufijos ico y oso y los prefijos hipo y per de la siguiente manera: si el elemento presenta dos números de oxidación, se utiliza ico para el mayor número de oxidación del elemento que acompaña el oxígeno y oso para el menor.

Función hidrácido: Estos ácidos se forman por la combinación de los halógenos (F, Cl, Br, I) o el azufre (S) con el Hidrógeno.

Para nombrar a estos compuestos se antepone la palabra ácido, luego el nombre específico del no metal y sustituyendo la última vocal del compuesto por el sufijo hídrico.

	H+
F-	HF	Ácido fluorhídrico
Cl-	HCl	Ácido clorhídrico
Br-	HBr	Ácido Bromhídrico
I-	HI	Ácido iodhídrico
S2-	H2S	Ácido sulfhídrico

Función sal binaria: Se forman por la combinación de un ácido hidrácido más un metal (catión) el cual reemplaza al hidrógeno del ácido hidrácido.

La mayoría de estos compuestos tienen un metal o un no metal. Para nombrarlos se menciona el nombre del no metal agregando el sufijo uro seguido del nombre del metal.



Compuestos ternarios: Estos compuestos están formados por 3 elementos químicos: un catión (H₂ o un no metal) un ión negativo poliatómico que corresponde a las funciones de hidróxido o base, ácido oxácido y una sal ternaria neutra.

Para dar el nombre al compuesto ternario se menciona primero el grupo poliatómico (radical) negativo y en seguida se menciona el nombre del catión. Para nombrar estos compuestos es necesario conocer el nombre de los iones poliatómicos.




Función hidróxido o base: Se forman por la combinación de un ión (OH^-) con un catión metálico. Los iones (OH^-) son llamados oxidrilos, hidroxilos o hidróxidos.

Los hidróxidos provienen de reacciones entre un óxido metálico con el agua dando origen a una base constituida por un metal y el grupo hidroxilo.

En la siguiente tabla se presentan ejemplos de hidróxidos y su nombre usando los tres sistemas de nomenclatura. (ver tabla)

Fórmula	Stock	Sistemática	Tradicional
	Hidróxido de sodio	Hidróxido de sodio	Hidróxido de sodio
	Hidróxido de plata	Hidróxido de plata	Hidróxido de plata
	Hidróxido de calcio	Dihidróxido de calcio	Hidróxido de calcio
	Hidróxido de aluminio	Trihidróxido de aluminio	Hidróxido de aluminio
	Hidróxido de hierro (III)	Trihidróxido de hierro	Hidróxido férrico

La nomenclatura Stock, utiliza el nombre genérico (hidróxido) y el nombre del metal, colocando adicionalmente entre paréntesis en números romanos el número de oxidación del elemento unido al OH^-, cuando se trata de elementos con más de un número de oxidación. Esto se omite cuando el elemento tiene un solo número de oxidación.

El sistema tradicional comienza con el nombre del hidróxido y luego va la terminación oso si se trata del menor número de oxidación e ico si se trata del mayor número de oxidación. Si el elemento tiene un solo número de oxidación, simplemente se utiliza el número del metal.

La nomenclatura sistemática utiliza los prefijos di, tri, tetra, etc., si la fórmula presenta dos, tres o cuatro grupos OH^- respectivamente y así sucesivamente en caso de presentar más. Las normas sistemáticas establecidas por la IUPAC vienen recomendándose para su aplicación a fin de sustituir progresivamente al sistema de nomenclatura tradicional.

Función ácido oxácido: Están formados por un catión H⁺ unido a un ión poliatómico (radical) negativo. Los ácidos oxácidos se forman a partir de la combinación de los óxidos metálicos con el agua.

La nomenclatura Stock adiciona la palabra ácido, el prefijo respectivo según la cantidad de oxígeno (Di, Tri, Tetra, etc), seguido de la palabra oxo y la raíz del nombre correspondiente del elemento no metálico diferente del hidrógeno y del oxígeno con la terminación ico y su número de oxidación en números romanos.

Para determinar el número de oxidación en los oxácidos se siguen los siguientes passos:

1. Se escriben números de oxidación conocidos, que no varían: en este caso del hidrógeno y del oxígeno. El número del cloro es el desconocido (x) puesto que puede variar.

2. Se multiplican los subíndices por el número de oxidación de los elementos que no varían:

3.

4. Se despeja

7 es el número de oxidación del cloro, porque la suma de las cargas iónicas es igual a cero, equivale a decir que tiene que haber tantas cargas positivas como negativas. Por eso el aparece en la nomenclatura Stock con un número VII para indicar el número de oxidación del cloro.

En la nomenclatura sistemática se da el nombre del ión y luego se complementa con la expresión de hidrógeno.

En la nomenclatura tradicional se el compuesto se nombrará con la palabra ácido y se hace uso de los sufijos oso o ico y de los prefijos hipo o per, si existen más de dos oxácidos de ese elemento.



En el siguiente cuadro se muestra la nomenclatura cuando el cloro actúa con sus diferentes valencias.
(ver tabla)

Valencia del Cloro	Compuesto	Nomenclatura
+1		Ácido hipocloroso
+3		Ácido cloroso
+5		Ácido clórico
+7		Ácido perclórico

Función Sal: existen cuatro tipos:

Las sales básicas que pueden obtenerse cuando:

a) Se sustituye el grupo hidroxilo (OH^-) de una base, total o parcialmente.



b) Se sustituyen parcialmente los átomos metálicos de una sal neutra por grupos hidroxilo (OH^-).

Sales ácidas: se forman cuando los elementos metálicos no reemplazan la totalidad de los hidrógenos catiónicos.

Sales dobles: se forman cuando más de un elemento metálico (catión) sustituye a los hidrógenos del ácido.

Sales neutras: se forman al reemplazar los hidrógenos catiónicos de los ácidos por elementos metálicos.

Nomenclatura de las sales neutras: El nombre que recibe una sal neutra deriva del ácido del cual se origina, cambiando sus terminaciones como se indica en la tabla. (ver tabla)

Nombre del Ácido	Nombre de la sal neutra
Ácido Hipocloroso	Hipo -ito
-oso	-ito
-ico	-ato
Per -ico	Per -ato

La nomenclatura tradicional continúa teniendo una amplia difusión en cuanto a las sales neutras, en el campo de la industria y los productos comerciales.(tabla difusión)

rmula	Nomenclatura tradicional	Nomenclatura moderna
	Sulfato mercurioso	TetrosulfatoVI de mercurio
	Sulfito de sodio	TriosulfitoVI de sodio
	Nitrato cuproso	TrioxonitratoV de cobre

Ahora que ya conoces los diferentes sistemas de nomenclatura y las diferentes funciones químicas de los compuestos inorgánicos busca un producto de aseo personal tal como shampoo, una crema dental y lee en la etiqueta los ingredientes trata de identificar si existen entre los componentes de este producto algunas de las funciones inorgánicas que se han mencionado en este tema y trata de determinar de que tipo de nomenclatura se trata.