ÁTOMO
ESTRUCTURA ATÓMICA
El átomo tiene dos partes
- El núcleo: Es donde se encuentran los protones y neutrones.
- La corteza: Es donde se encuentran lo electrones
DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA
Es la distribución de los electrones en los subniveles y orbitales de un átomo.
ELECTRONES DE VALENCIA
Son los electrones que se encuentran en el nivel de mayor energía del átomo, a demás son los responsables de realizar los enlaces con otros átomos.
HIBRIDACIÓN
Es cuando en el átomo se mezcla el orden de los electrones creando una configuración electrónica nueva. Hay tres tipos:
- Sp: Es la combinación de un orbital S con uno P.
- Sp2: Es la combinación de un orbital S con dos P.
- Sp3: Es la combinación de un orbital S con 3 P.
GEOMETRÍA MOLECULAR
Depende del número de electrones compartidos o de la hibridación del átomo principal. puede ser:
- Lineal: 2 orbitales híbridos.
- Triangular: 3 orbitales híbridos.
- Tetraédrica: 4 orbitales híbridos.
ENLACES
Es el proceso físico responsable da las interacciones entre átomos y moléculas. pueden ser:
- COVALENTE: Es en enlace en el que se comparte un par de electrones, cada átomo aporta un electrón.
- IÓNICO: Es en enlace en el que un átomo cede determinado número de electrones a otro.
- COVALENTE DATIVO: En este enlace se comparte un par de electrones pero es un solo átomo el que lo aporta.
INTERACCIONES MOLECULARES
- Dipolo - Dipolo
- Ión - Dipolo
- fuerzas de Van de Waals
- Puentes de hidrógeno
ELECTRONEGATIVIDAD
Es una propiedad química que mide la capacidad que tiene determinado átomo para atraer electrones. la siguiente imagen muestra comovaria la electronegatividad.
POLARIDAD
Es una propiedad que se da debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos que forman una molécula.
ARTICULO: EXPLOREMOS LOS ENLACES QUÍMICOS
Si el universo no se deshace y se dispersa en el infinito lo debemos a los enlaces moleculares. Tras éstos se encuentra todo lo que vemos, oímos o tocamos. Absolutamente todos los procesos vitales, de la respiración o la reparación del ADN o la reproducción, tienen lugar a merced de la interacción entre las moléculas. Evidentemente, conocer la intensidad y la naturaleza de esos enlaces es vital para la ciencia. Mediante el dispositivo que aquí se describe podrá el lector llevar a cabo alguna investigación original en torno a la naturaleza química de la creación.
Cuando las moléculas entran en interacción, se rompen los enlaces antiguos y se forman otros nuevos para generar distintas especies químicas. Si, en conjunto, las moléculas nuevas están trabadas con mayor fuerza que las antiguas, se emite calor y aumenta la temperatura de la solución que contiene las moléculas reactivas. Si los nuevos enlaces son menos fuertes, se absorbe calor y baja la temperatura. La medición del fluido calorífico aferente o eferente de esas interacciones químicas suministra información acerca de tales enlaces; por ejemplo, sobre la cantidad de energía necesaria para mantener unidas las moléculas.
La técnica de medición, llamada calorimetría de dosificación, requiere un equilibrio muy sencillo. Introduzca tres tubos de ensayo en otros tantos vasos de café de estireno y, con suavidad, envuelva los tubos con aislante. Este basta que sea una espuma aisladora o papel en tiras finas. Rotule los vasos A, B y C. en A y C tendremos las distintas sustancias químicas objeto del ensayo (material de ensayo) disueltas en solución. En B tendremos exactamente la misma cantidad de solución que en A, pero sin el material de ensayo. Necesitará también tres tapones de caucho; dos con dos orificios de 3mm y uno con un orificio de 3mm de diámetro. Algunos de los materiales de ensayo con los que probar inicialmente son soluciones de bicarbonato sódico y vinagre o de agua azucarada y vinagre. Cuando A introduzca un poco de contenido en C cambiará la temperatura de A. Un termograma o representación gráfica de la energía total generada en función de la concentración de las moléculas C en A, muestra los resultados.
Para medir y controlar la diferencia de temperatura necesitamos dos circuitos compuestos de varias resistencias y amplificadores operacionales uno de los circuitos es un termómetro sensible, que detecta los cambios de temperatura que ocurren en A durante la reacción. Unas pequeñas resistencias actúan entonces como calentadoras que compensan la diferencia de temperatura, elevando la temperatura de A o B según el caso. El segundo circuito, el calorímetro mide la cantidad de calor cedido por las resistencias, que es igual a la cantidad de energía generada o absorbida durante la reacción.
Los diodos constituyen los componentes claves del circuito termométrico. Cuando uno de las diodos conduce corriente, entre sus bornes aparece una tensión de unos 0.7 volts; el valor exacto depende de la temperatura. La tensión disminuye unos dos milivolts por cada aumento de temperatura del orden de un grado Celsius; aproximadamente 40 veces la señal que produce un termopar, que es el dispositivo habitual para registrar la temperatura. En efecto, el termómetro de diodos puede distinguir unas diferencias mínimas, de hasta sólo 0.01 grados C.
Compre un paquete de diodos tipo 1N914. Elija dos como sondas térmicas. Estañosuelde unos 45 cm de hilo conductor a cada borne y aísle el cable al descubierto con esmalte de látex. Estos se conectan a un amplificador instrumental, el corazón de nuestro termómetro, que es un potente circuito integrado, fácilmente conectable.
El termómetro primero hay que ajustarlo a cero. Coloque ambos diodos en sus respectivos tubos de ensayo. Cierre los tres interruptores basculantes para ajustar a 1000 la ganancia del amplificador. Con un voltímetro ajuste la resistencia rotulada R1 hasta que la tensión en la patilla 9 de una lectura de cero. Abra los interruptores basculantes y ajuste R2 hasta que la tensión en la patilla 9 vuelva a ser cero. Cierre de nuevos los interruptores para restablecer la ganancia a 1000.
Lo siguiente es construir el circuito calorimétrico. La resistencia R3 fija la sensibilidad. Con ayuda de un voltímetro, ajuste R3 hasta que la tensión leída en la patilla 2 del amplificador operacional 3 sea de 10 milivolts. A continuación ajuste R4 hasta que la lectura en la patilla 3 del amplificador operativo 2 sea de -10 milivolts. Si los diodos emisores de luz (LED) se encienden cuando no se están mezclando sustancias, emplee R3 para aumentar la tensión de la patilla 2 del amplificador operativo 3 hasta que permanezcan apagados.
Los calentadores más sencillos posibles se hacen con resistencias de 10 ohms y ¼ watt. Necesitará dos, uno para A y otro para B. Estañosuelde cable de cobre de la galga 20 a cada uno y aísle eléctricamente los conductores con dos capas de esmalte de látex. Doble los cables de modo que empujen cada resistencia hacia el centro de su tubo de ensayo. Deseará aislarlos también térmicamente. Para ello compruebe si en la ferretería de su barrio se vende algún producto hecho de una solución de caucho que se solidifique formando un revestimiento aislante.
En cada tubo de ensayo, pase los conductores de la resistencia por el mismo orificio del tapón (el otro orificio es para introducir los materiales de ensayo). Coloque la resistencia a unos seis milímetros del fondo del tubo de ensayo. Rellene el orificio con silicona de acuario. Por último; pele y estañosuelde los conductores por encima de los tapones dejando al aire los empalmes. (Los diseños de otros calentadores, adecuados para moléculas orgánicas y corrosivos fuertes, aparecen en la página World Wide Web de la Sociedad de Científicos Aficionados.)
Si la temperatura de A baja tan solo 0.01 grados C cuando se añade el material C, el circuito encenderá el LED verde del circuito calorimétrico. Asimismo, pasara una pequeña corriente por el calentador que calentara levemente el tubo de ensayo A. Cuando A vuelve a alcanzar la temperatura de C, el circuito apaga el calentador y el LED a la vez. Con un cronometro mediremos el tiempo que el LED permanece encendido. Esta medición, junto con la lectura de la tensión en la resistencia, permite calcular la energía necesaria para devolver a A su temperatura original. Si los tubos de ensayo están bien aislados, la cantidad en cuestión será exactamente la misma que la energía absorbida por los en laces moleculares.
Si sube la temperatura de A, se enciende el LED rojo. El calentador de B se activa así hasta que B y A vuelven a tener la misma temperatura. La energía necesaria para elevar la temperatura de B hasta la de A es la misma que la energía liberada por las interacciones químicas dentro de A. Para asegurar que A y B mantienen siempre volúmenes iguales, deberemos agregar, tanto en A como en B, la misma cantidad de solución procedente de C. Pero como B no contiene el material critico, el añadirle la sustancia no liberara ninguna energía química.
Para trasegar productos químicos desde un tubo de ensayo hacia el otro, precisaremos un cuentagotas medico modificado. Inserte dentro de este un tubo capilar de 100 microlitros y forme un sello estanco al aire con silicona de acuario. Con un alfiler abra un agujero en la cubeta del cuentagotas. El efecto capilar extraerá de B una cantidad precisa de fluido. Pero tenga cuidado; la cantidad extraída dependerá de la tensión superficial del fluido. Mida la altura hasta la que sube en fluido por el tubo y; comparándola con la marce de 100 microlitros, estime el volumen de fluido. Al transferir el fluido al tubo A ponga el dedo sobre el agujerito a la vez que oprime.
Antes de anotar datos, coloque una pequeña cantidad de cada material en el tubo de ensayo A para ver cuál de los LED se enciende. Si es el rojo, pince el voltímetro en el calentador B; si es el verde, píncelo al tubo de ensayo A.
Prepare ya los materiales. El material C debe estar muy concentrado. Para determinar la concentración correcta en A, experimente un poco. Empiece con un décimo de la de C. Debe realizar al menos 30 pasos para llegar al final del termograma (cuando LED ya no se enciende). Para hallar la cantidad correcta, divida 30 por el número de pasos y multiplique por la concentración original en A. sumerja los recipientes en agua durante 15 minutos para igualar su temperatura. Finalmente, vierta las soluciones en sus tubos de ensayo.
Para tomar datos, inserte el tubo capilar en C y extraiga la solución. Suéltela en B sin meter el tubo capilar en el fluido. No debe ocurrir nada. Repita la operación, esta vez introduciendo la solución de C en A. entonces, el LED debe iluminarse y saltar la aguja del voltímetro. Lentamente y sin brusquedades revuelva el vaso A para asegurar una buena mezcla de su contenido. Observe la tensión y el tiempo que permanece encendido el LED. Para una precisión máxima, el LED debe permanecer encendido durante 100 segundos.
La cantidad de energía depositada en calorías es 0.2390 (V2/R)T , donde V es la tensión en la resistencia de calentamiento, R es la resistencia, en ohms, de ese resistor y T es el tiempo en segundos, que el LED permaneció encendido.
En un termograma, si interactúan todas las moléculas de A, la pendiente de la curva cambiará drásticamente en los extremos. Si sólo interactúa una pequeña fracción, los extremos serán redondeados. Una pendiente variable puede también indicar las concentraciones a las que se forman los distintos compuestos.
