Documento de Química - Unidad 1.

Daren Nacht
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Son datos recolectados de la página web Khan Academy, que se encarga de brindar cursos de ciencias y programación vía online y de forma totalmente gratuita. Aclaro y resalto esto por si a alguien le sirve.

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Daren Nacht
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Introducción a la Química.

<< La Química nos ayuda a entender, a hacer modelos y predicciones sobre nuestra realidad. >> TODAS las cosas están hechas de bloques que la química nos ayuda a comprender. La química estudia el entorno a un nivel molecular y crea modelos a escala para percibir y anticipar cosas que a simple vista no seríamos capaces de ver.  

Las cuatro ciencias, ya mencionadas, van de la mano. Es imposible separarlas porque no pueden sobrevivir una sin la otra. Entonces, se requiere paciencia, perseverancia, voluntad y muuucho esfuerzo para lograr la meta de estudiar química. Y sobre todo, tiempo.

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Elementos y Átomos.

Los seres humanos hemos sabido por miles de años, solamente observando nuestro entorno, que existen diferentes sustancias, y esas diferentes sustancias tienen propiedades distintas. Uno a lo mejor podría reflejar la luz de alguna forma o no reflejarla, o tener algún color, o a partir de algunas temperaturas notar que algunas cosas se vuelven líquidas, gases o sólidas. O también podríamos empezar a observar cómo reaccionan diferentes elementos el uno con el otro, por ejemplo: en las imágenes podemos ver carbón, plomo y oro, los tres en estados sólido.  

Bajo ciertas temperaturas podemos modificar el estado de los elementos, por ejemplo: si usamos un trozo de carbón para hacer fuego, el carbón se consumirá por las altas temperaturas y pasará a tener un estado sólido. * Observando estos fenómenos se originó, en su época, una pregunta más bien filosófica: "si seguimos rompiendo este trozo de carbón, por ejemplo, en trozos cada vez más pequeños, ¿seguirá manteniendo sus propiedades?". Hoy en día es posible, y fácil, responder esto: "el carbón aún mantendrá sus propiedades". A todas estas diferentes sustancias que son puras y aún tienen las propiedades específicas a ciertas temperaturas, y reaccionan de cierta forma, las llamamos elementos. El carbono es un elemento, al igual que el plomo y el oro. El agua, en cambio, no se considera un elemento porque es una mezcla de ellos (H y O). * La UNIDAD BÁSICA de todos estos elementos es el átomo. Así que, siguiendo con el ejemplo, si continuáramos troceando el carbón y tomando pequeñas partes del mismo, obtendremos en realidad un átomo de carbono, que seguirá siendo carbono y poseyendo sus propiedades. - El átomo es pequeño, terriblemente pequeño. Por ejemplo: si tomamos uno de nuestros cabellos, que está hecho de carbono, podríamos preguntarnos ¿cuántos carbonos hay en un cabello en forma de horizontal? Sabemos que los átomos son increíblemente pequeños, así que podríamos decir fácilmente que miles. De hecho, podríamos tener cadenas de millones de átomos en ese cabello (en realidad no es esta cifra, pero sirve para darnos una idea de su tamaño). Ahora sabemos que hay una unidad básica de construcción del carbono, de hecho de cualquier elemento. Estos bloques básicos están relacionados unos con otros y, por ejemplo, el carbón está hecho de los más elementales. - El protón es lo que define a un elemento; el número de protones que hay en el núcleo.

*Cuando vemos la TABLA PERIÓDICA, vemos que están ordenados por número atómico que, literalmente, es el número de protones del elemento:                          Números de Protones = Número Atómico (Z). El hidrógeno tiene 1 protón, el helio 2 protones y el carbono 6 protones. NO se puede tener un carbono con 7 protones, ya que no sería entonces un carbono, sino nitrógeno. 

Las partículas orbitan alrededor del núcleo (como el sistema solar). La razón por la que los electrones no se van de allí es porque de alguna forma están atados al núcleo. Y es porque los protones tienen una CARGA POSITIVA (+) y los electrones tienen CARGA NEGATIVA (-). Y esta es una de las "propiedades fundamentales" de estas partículas. Cuando hablamos de fuerzas electromagnéticas, la mejor forma de pensarlo es que PROTONES y ELECTRONES, debido a que tienen signos distintos, se atraen mutuamente. Los NEUTRONES, pues son neutrales, así que ellos simplemente están "sentados" en el núcleo y afectan las propiedades del elemento hasta cierto punto.

Entonces, la razón por las que en este caso los electrones no se van es porque están atraídos hacia el núcleo a una velocidad increíble (esto es una parte de la física). A pesar de que en este caso los electrones están "saltando" alrededor de este núcleo, puede ser que sean tomados o interactuen con átomos de otros elementos. La química predice estos comportamientos, cómo se unen, cómo se atraen con otros átomos, cómo comparten, cómo se repelen, etc. Es posible que algún átomo externo quite un electrón de algún átomo de carbono, ya lo veremos. Hay átomos neutrales que tienen más afinidad por ciertos electrones que por otros, así que si se quita un electrón en el carbono 12, este quedaría positivo porque al tener, ahora, 5 electrones  y 6 protones, por lo que al no estar en igualdad no se pueden anular.

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Peso y Masa Atómico/a.

La masa atómica es la masa total de protones y neutrones en un átomo o isótopo particular. El peso atómico es la masa promedio de todos los isótopos de un elemento que ocurren naturalmente. Tanto la masa atómica como el peso atómico se representan con una unidad llamada unidad de masa atómica (A.M.U), que se definió mediante el isótopo más común del carbono, el carbono 12.  

En la vida cotidiana, cuando decimos que algo tiene masa, mientras más masa tenga más peso tendrá. O si pensamos que algo tiene más o menos peso, esto se va a relacionar con la masa que tenga.                           COTIDIANO --> MÁS MASA = MÁS PESO

En la física, esto representa dos ideas diferentes, aunque son ideas relacionadas. La masa es la noción de qué tanto hay de algo, o qué tan difícil es acelerar, o detener, algo. También es una medida de la inercia de un objeto y, normalmente en la escala humana, medimos la masa en gramos o kilogramos. Puede ser algo confuso porque, generalmente, cuando damos nuestro peso lo hacemos en kilogramos. El peso es diferente de la masa, es una fuerza. Esto significa qué tanto la tierra (o cualquier otro planeta)  nos jala hacia el centro de ella. Si me voy de la tierra a la luna, mi masa no va a cambiar pero mi peso sí lo hará, ya que la fuerza con que nos jala la luna es menor a la fuerza que ejerce la tierra sobre nosotros. Y si flotáramos libremente en el espacio, nuestro peso sería de cero siempre y cuando no estuviésemos cerca de otro planeta. En el sistema métrico se mide el peso en Newtons. ¿Podemos comprobar esto sin ir a la luna? Claro, aunque en menor medida. Si vamos a un edificio muy alto, realmente muy alto, notaremos que el peso disminuirá, aunque muy poco.                                         FÍSICA --> MASA  ≠  PESO                                                         (g, kg)     (Newtons)

En casi cualquier ciencia, en general, cuando hablan de peso y masa se refieren a la definición en física.

En química, sin embargo, vamos a ver las cosas desde el punto de vista atómico. Se escuchará aquí el término masa atómica, que es literalmente una MEDIDA DE MASA, se mide en unidades de masa atómica que es una fracción pequeñísima de un gramo. De hecho, esta unidad se define usando un isótopo muy común del carbono, el carbono 12, que tiene una masa de exactamente 12 unidades de masa atómica. Los químicos usan esto de referencia para calcular la masa de todos los demás elementos. El peso atómico sigue siendo unidades de masa atómico pero no es la masa de un solo átomo, o una molécula, es el peso promedio de la proporción de elementos que se pueden encontrar en la tierra. ¿Qué quiere decir esto? Bueno, en la tierra el principal isótopo de carbono es el carbono 12 pero hay otro, el carbono 14.                        QUÍMICA --> MASA ATÓMICA --> PESO ATÓMICO                                                      (U.M.A)                        (U.M.A)                                    EL CARBONO 12 TIENE       *CARBONO-12 (6P-6N)                              UNA MASA EXACTAMENTE       *CARBONO-14 (6P-8N)                                  12 U.M.A (12.011 U.M.A)         

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El Mol y el Nº de Avogadro.

El MOL, en química, es un número y es 6.02X10^23. Este número, que parece muy grande, también es conocido como el número de Avogadro. Y, básicamente, esto es todo lo que debemos saber, que es solamente un nº:                       MOL = 6.02X10^23 = NÚMERO DE AVOGADRO

Existen otras definiciones más rebuscadas como, por ejemplo, esta definición del sitio Wikipedia en inglés: "El mol se define como la cantidad de sustancia en un sistema que contiene "tantas entidades elementales" (p. ej. átomos, moléculas, iones, electrones) coo átomos hay en 12g de carbono 12 (12^C)." Esta definición vendría siendo esto: 1 mol de 12^C en 12g de C.

Aún así es confusa, así que es mejor entenderlo así: "el MOL es una forma de pasar de gramos a unidades de masa atómica o viceversa". Entonces un MOL, es decir, 6.02X10^23 átomos, conforma una masa de 12g. *Otras formas de entenderlo: 1g = 1   

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