Tutorial Avogadro

Este tutorial es sobre un programa para representar estructuras tridimensionales de moléculas.

Introducción a la cuántica

El modelo, quizás más conocido, es el modelo de Bohr que describe el átomo como un núcleo formado por protones y neutrones, y electrones girando en órbitas circulares alrededor del núcleo.

Según el modelo de Bohr , podemos conocer exactamente cuál es la posición y el momento de un electrón.

Posteriormente se comprueba que hay muchos fenómenos que no se pueden explicar con el modelo de Bohr, entre otras cosas los espectros atómicos que el modelo de Bohr solo predecía para el hidrógeno.

Poco a poco el modelo de Bohr empieza a quedar a un lado llegando con más fuerza otro modelo, el modelo cuántico del átomo.

Algunos de los postulados que merece la pena mencionar en esta introducción son:
-Dualidad onda-partícula de De Broglie: Afirma que todo cuerpo que tenga masa tiene una onda asociada. Esto llevándolo a un extremo quiere decir que cada uno de nosotros tendría un carácter ondulatorio. El problema es que ese carácter ondulatorio es prácticamente nulo.

-Principio de incertidumbre: Afirma que es imposible conocer la posición y la velocidad de un electrón simultáneamente. Este echa por tierra el modelo de Bohr que afirma que estos dos parámetros pueden conocerse.

En posteriores entradas daré información sobre la nueva visión del electrón, qué son lo orbitales atómicos y algunos de los más importantes.

Recciones ácido-base

Las reacciones ácido-base son aquellas en las que se produce un intercambio de protones. Ha habido varias teorías intentando explicar este tipo de reacciones. La actualmente aceptada es la de Bronsted-Lowry que define un ácido como una especie que cede protones y una base aquella que los acepta.

La reacción entre un ácido y una base da una sal y agua.

Ejemplo: HCl + NaOH ® NaCl + H₂O

La disociación de un ácido en agua es la siguiente: HCl + H₂O ® H₃O⁺ + Cl^-

La disociación de una base es la siguiente: NaOH + H₂O ® Na⁺ + OH^-

En general un ácido cede un protón formandose un ion hidronio y una base se disocia dando lugar a un ión hidroxido.

¿Qué es la química?

La química es la ciencia que estudia la materia, cualquier cosa que tengamos a nuestro alrededor es estudiado por la química. Intenta dar respuestas a porqué la materia es como es y no de otra forma.

Estados de la materia

Podemos distinguir tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.

El estado solido se caracteriza porque las moléculas están muy juntas impidiendo el movimiento de estas. No son compresibles y pueden cambiar de estado aumentando su temperatura.

En el estado líquido, las moléculas están más separadas permitiendo el movimiento de estas, aunque todavía existen relaciones entre las moléculas. Estos tampoco son compresibles y pueden pasar a estado sólido disminuyendo la temperatura, o pasar a estado gaseoso aumentando la temperatura.

Finalmente, el estado gaseoso se caracteriza porque las moléculas están muy separadas evitando. Una de las características de los gases es que tienden a ocupar todo el volumen en el que están contenidos. Hay una relación simple que relaciona la presión (P), el volumen (V) y la temperatura (T) de un gas y se llama ecuación de los gases perfectos o ideales.

PxV=nxRxT

Donde:

P: Presión. Se mide en atmósferas (atm)

V: Volumen. Se mide en litros (L)

n: Número de moles. Se mide en moles (mol)

R: Es una contante para todos los gases (R=0,082(molxK)/(atmxL))

T: Temperatura a la que se encuentre un gas. Se mide en Kelvin (K)

Se dice que un gas está en condiciones normales (C.N.) cuando P=1atm y T=273K (0ºC)

Ejemplo: Calcular el volumen que ocuparán 2mol de un compuesto gaseoso en condiciones normales:

P=1atm

T=273K

n=2mol

R=0,082(molxK)/(atmxL)

PxV=nxRxT => V=(nxRxT)/P => V= 44,8L

Concepto de mol

El mol es una unidad que se introduce para poder manejar en el laboratorio cantidades de masa ante la dificultad de pesar átomos o moléculas individuales.

El mol se define como la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades como átomos hay en 12,00g de carbono 12 (C-12). Este número es el número de Avogadro y es N_A=6,022x10²³ entidades/mol.

Para calcular los moles que hay en una cierta cantidad de sustancia solo ha y que utilizar la siguiente ecuación: n=m/M, donde:

n: moles de sustancia (mol)

m: masa de sustancia (g)

M: masa molar de la sustancia (g/mol)

Ejemplo: Calcular los moles que hay en 16g de C.

M(C)=12,0 g/mol

m(C)= 16,0 g

n(C)= 16,0/12,0=1,33 mol C

Átomos y moléculas

En la historia de la química se ha pasado por varios modelos para explicar la estructura de los átomos.

La palabra átomo significa indivisible y el nombre fue puesto por los griegos. Remontándonos a la Grecia clásica, al siglo IV a.C. encontramos una corriente llamada atomismo y cuyos mayores representantes fueron Demócrito y Epicuro. Los seguidores de la teoría atomista mantenían que toda la materia estaba formada por pequeñas esferas macizas a las que se dio el nombre de átomo, ya que se creía que estas no se podríandividir más.

Pero al modelo que nos interesa llegar es al modelo atómico de Bohr.

Según este modelo, un átomo estaría constituido por un núcleo (formado a su vez por protones y neutrones), y los electrones girando en órbitas circulares alrededor de él.

Este modelo no permitía cualquier órbita, solo aquellas que cumplieran unos requisitos

La materia

La materia es aquello que compone todo lo que nos rodea, desde una piedra que encontremos por el campo, hasta el aire que respiramos.

Por lo tanto el concepto de materia engloba todo el contenido del universo y es el punto de partida en el estudio de la Química.

La materia la podemos dividir en:

1. Sustancias puras: Engloba a toda la materia que esta formada por, como mucho, un solo tipo de molécula. Un ejemplo podría ser el agua (H₂O). Pero dentro de las sustancias puras podemos hacer otra división.
• Sustancia simple: Conjunto de la materia que está formado por moléculas, o simplemente átomos, de un mismo elemento. Ej: Oxígeno(O₂)
• Sustancia compuesta: Conjunto de la materia que está formado por moléculas formadas por distintos elementos. Ej: Agua (H₂O).
2. Mezclas: Engloba a toda la materia que está formada por distintos tipos de moléculas. A su vez, podemos dividir este apartado en dos:

· Mezclas homogéneas: Son aquellas en las que no podemos diferenciar los componentes de los que está formada. Ej: Agua con sal.

· Mezclas heterogéneas: Son aquellas en las que podemos diferencias los componentes de los que está formada. Ej: Agua con arena.