lunes, 23 de abril de 2012

ESTEQUIOMETRIA

En química, la estequiometría (del griego στοιχειον, stoicheion, 'elemento' y μετρον, métrón, 'medida') es el cálculo entre relaciones cuantitativas entre los reactantes y productos en el transcurso de una reacción química.[1] [2] Estas relaciones se pueden deducir a partir de la teoría atómica, aunque históricamente se enunciaron sin hacer referencia a la composición de la materia, según distintas leyes y principios.
El primero que enunció los principios de la estequiometría fue Jeremias Benjamin Richter (1762-1807), en 1792, quien describió la estequiometría de la siguiente manera:
«La estequiometría es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa de los elementos químicos que están implicados (en una reacción química)».
Una reacción química se produce cuando hay una modificación en la identidad química de las sustancias intervinientes; esto significa que no es posible identificar a las mismas sustancias antes y después de producirse la reacción química, los reactivos se consumen para dar lugar a los productos.
A escala microscópica una reacción química se produce por la colisión de las partículas que intervienen ya sean moléculas, átomos o iones, aunque puede producirse también por el choque de algunos átomos o moléculas con otros tipos de partículas, tales como electrones o fotones. Este choque provoca que las uniones que existían previamente entre los átomos se rompan y se facilite que se formen nuevas uniones. Es decir que, a escala atómica, es un reordenamiento de los enlaces entre los átomos que intervienen. Este reordenamiento se produce por desplazamientos de electrones: unos enlaces se rompen y otros se forman, sin embargo los átomos implicados no desaparecen, ni se crean nuevos átomos. Esto es lo que se conoce como ley de conservación de la masa, e implica los dos principios siguientes:
  • El número total de átomos antes y después de la reacción química no cambia.
  • En el transcurso de las reacciones químicas las partículas subatómicas tampoco desaparecen, el número total de protones, neutrones y electrones permanece constante. Y como los protones tienen carga positiva y los electrones tienen carga negativa, la suma total de cargas no se modifica. Esto es especialmente importante tenerlo en cuenta para el caso de los electrones, ya que es posible que durante el transcurso de una reacción química salten de un átomo a otro o de una molécula a otra, pero el número total de electrones permanece constante. Esto que es una consecuencia natural de la ley de conservación de la masa se denomina ley de conservación de la carga e implica que:
    • La suma total de cargas antes y después de la reacción química permanece constante.
    Las relaciones entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependen directamente de estas leyes de conservación, y por lo tanto pueden ser determinadas por una ecuación (igualdad matemática) que las describa. A esta igualdad se le llama ecuación estequiométrica.El número de átomos de cada tipo es igual antes y después de la reacción.Una ecuación química es una representación escrita de una reacción química. Se basa en el uso de símbolos químicos que identifican a los átomos que intervienen y como se encuentran agrupados antes y después de la reacción. Cada grupo de átomos se encuentra separado por símbolos (+) y representa a las moléculas que participan, cuenta además con una serie de números que indican la cantidad de átomos de cada tipo que las forman y la cantidad de moléculas que intervienen, y con una flecha que indica la situación inicial y la final de la reacción. Así por ejemplo en la reacción:
    para formar una molécula de dióxido de carbono, hacen falta un átomo de carbono y dos de oxígeno, o lo que es lo mismo, un mol de carbono y dos mol de oxígeno.
     
   \begin{array}{rcl}
      1 \; mol \; de \; carbono          & \longrightarrow & 2 \; mol \; de \; oxigeno \\
      12,0107 \; gramos \; de \; carbono & \longrightarrow & 2 \cdot 15,9994 \; gramos \; de \; oxigeno \\
      100 \; gramos \; de \; carbono     & \longrightarrow & x  \; gramos \; de \; oxigeno
   \end{array}
    despejando x:

viernes, 24 de febrero de 2012

A GUISA DE PREFACIO

Hace más de cien años se le ocurrió a un químico describir todos los descubrimientos y alcances de dicha ciencia, así como todos los compuestos conocidos y sus propiedades. Pero incluso en aquel entonces la química se desarrollaba con tanta rapidez, que el científico pensó, en broma, solicitar a sus colegas que suspendieran las investigaciones, aunque sólo sea por un año, puesto que de otro modo no podía ir al paso de las nuevas teorías y hechos...
Y al hablar de la química de hoy, podemos decir con toda razón que sus perspectivas son ilimitadas.
Los autores del presente libro tratan de dar a conocer al lector los problemas más importantes e interesantes de la química. Y es probable que después de leer estos pequeños relatos sobre los interesantes, aleccionadores y divertidos descubrimientos de la química, Ud. quiera conocer más a fondo esta maravillosa ciencia y ello le dará el estímulo para estudiar seriamente la química.

A guisa de prefacio
Sobrevivió hasta nuestros tiempos una antigua leyenda, vieja como el propio mundo.
Érase una vez un potentado oriental, sabio e ilustrado, que tuvo deseos de conocer todo sobre los pueblos que habitaban la Tierra. Llamó el rey a sus visires y declaró su voluntad:
– Ordeno que se escriba la historia de todos los pueblos y que se exponga en ella cómo estos pueblos vivieron antes y cómo la pasan ahora; de qué se ocupan, qué guerras han librado y dónde pelean en estos momentos; cuáles son las artes y oficios que prosperan en distintos países. El rey concedió el plazo de un lustro para que se hiciera su voluntad.
Los visires atendieron en silencio e inclinados en profundas reverencias. Luego, reunieron a los sabios más doctos y les transmitieron la voluntad del soberano.
La gente dice que en aquellos tiempos creció en proporciones inauditas la preparación de pergamino.
Pasaron cinco años y los visires volvieron a presentarse ante los ojos del rey.
– Se ha cumplido tu voluntad, oh Gran Rey. Asómate a la ventana y veras...
El rey, extasiado, se frotó los ojos. Una enorme caravana de camellos, cuyo fin apenas se divisaba en la lejanía, se alineaba ante el palacio. Cada camello iba cargado con dos grandes fardos. Y cada fardo contenía, diez gruesísimos infolios encuadernados en maravilloso cordobán y solícitamente empaquetados.
– ¿Qué es eso? – preguntó sorprendido el rey.
– Es la historia del mundo – contestaron los visires –. Cumpliendo tu voluntad, sabios sapientísimos escribieron esta historia durante cinco años, sin darse tregua.
– ¡Qué! ¿Queréis ponerme en ridículo? –exclamó enfadado el monarca–. ¡No podré leer hasta el final de mi vida ni la décima parte de lo que han escrito! ¡Que se escriba para mí una historia breve, pero que contenga los acontecimientos más importantes! Y concedió el plazo de un año.
Pasado el año, volvió a presentarse ante los muros del palacio la caravana. Mas esta vez constaba tan sólo de diez camellos que llevaban dos fardos cada uno, y cada fardo contenía diez volúmenes.
La ira del soberano fue enorme.
– ¡Que solamente se describa lo primordial e importantísimo de lo acaecido en la historia de los pueblos en todas las épocas! ¿Cuánto tiempo se necesita para hacerlo?
Entonces se adelantó el más docto de los sabios y dijo:
– Majestad, mañana tendrás lo que deseas.
– ¿Mañana? –se asombró el rey–. Bien, pero si mientes, perderás la cabeza.
Apenas en el cielo matutino hubo aparecido el Sol y las flores despiertas de su somnolencia se abrieron en el pleno esplendor, el rey ordenó que se presentara el sabio.

Este entró con una arquilla de sándalo en las manos.
– Majestad, en esta arquilla encontrarás lo principal e importantísimo de lo que hubo en la historia de los pueblos en todos los tiempos– profirió el sabio, inclinándose ante el rey.
El monarca abrió la arquilla. En la almohadilla aterciopelada yacía un pequeño trocito de pergamino en que estaba trazada una sola frase: "Ellos nacían, vivían, y morían".
Así dice la antigua leyenda. Esta leyenda llegó involuntariamente a nuestra memoria cuando a nosotros, los autores, nos propusieron escribir un libro recreativo sobre la química, añadiendo, además, que el volumen del mismo debe ser reducido. Por consiguiente, hace falta escribir sólo lo principal. Pero, ¿qué es lo principal en la química?
"Química es la ciencia sobre las substancias y sus transformaciones".
¿Cómo no recordar aquí el trocito de pergamino en el fondo de la arquilla de sándalo?
Después de largas cavilaciones, llegamos a una decisión. En la química, todo es importante. Una cosa más, otra, menos, y eso depende, además, del punto de vista del que habla. El químico inorgánico, por ejemplo, considera que su ciencia es el ombligo del mundo. Sin embargo, la opinión del químico orgánico es diametralmente opuesta. Y en esa materia no existe uniformidad reconciliadora de opiniones.
El propio concepto de "civilización" consta de muchos "sumandos", siendo uno de los principales la química.
La química permite al hombre obtener metales a partir de menas y minerales. De no existir esta ciencia, no subsistiría la metalurgia moderna.
La química extrae substancias maravillosas y de cualidades sorprendentes de la materia prima mineral y de origen vegetal y animal.
No sólo copia e imita a la naturaleza, sino también –y en escala creciente de año en año, empieza a sobrepasarla. Se sintetizan miles y decenas de miles de substancias que la naturaleza desconoce y con propiedades muy útiles e importantes para la práctica y vida humana.
La lista de buenos hechos efectuados por la química es verdaderamente inagotable.
El asunto reside en que todas las manifestaciones de la vida están acompañadas de un sinnúmero de procesos químicos. Es imposible conocer la esencia de los procesos vitales sin saber la química y sus leyes.
La química dijo su palabra contundente en l a evolución del hombre.
La química nos da alimento, vestido y calzado, nos ofrece bienes materiales sin los cuales no puede funcionar la moderna sociedad civilizada. En el espacio circunterrestre irrumpieron los primeros cohetes. Fue la química la que proporcionó combustible para sus motores, y materiales sólidos y termorresistentes para sus estructuras.
Si a alguien se le hubiera ocurrido la idea de escribir sobre la química abarcando todos sus aspectos multifacéticos y su lozanía, correrían el riesgo de agotarse los recursos de papel, incluso de un Estado altamente desarrollado. Por fortuna a nadie se le ocurrió emprender algo semejante. Pero una tarea de esta índole fue la planteada ante nosotros.
Sin embargo, hemos encontrado una salida. Decidimos escribir en pocas palabras sobre muchas cosas. Pocas palabras sobre distinta materia. Está claro que en cierto grado es cuestión de gusto. Unos, probablemente, hablarían de otras cosas, y otros, de cosas más distintas aún. No obstante, somos nosotros los que tuvimos que redactar este libro, por lo tanto, no se quejen de nosotros si de pronto no encuentran en él lo que Uds., precisamente, quisieran saber.

sábado, 3 de diciembre de 2011

mecanica cuantica

La mecánica cuántica[1] [2] es una de las ramas principales de la física, y uno de los más grandes avances del siglo XX para el conocimiento humano; es la que explica el comportamiento de la materia y de la energía. Su aplicación ha hecho posible el descubrimiento y desarrollo de muchas tecnologías, como por ejemplo los transistores, componentes masivamente utilizados en prácticamente cualquier aparato que tenga alguna parte funcional electrónica. La mecánica cuántica describe, en su visión más ortodoxa, cómo cualquier sistema físico, y por lo tanto todo el universo, existe en una diversa y variada multiplicidad de estados, los cuales habiendo sido organizados matemáticamente por los físicos, son denominados autoestados de vector y valor propio. De esta forma la mecánica cuántica puede explicar y revelar la existencia del átomo y los misterios de la estructura atómica tal como hoy son entendidos; fenómenos que la física clásica, o más propiamente la mecánica clásica, no puede explicar debidamente.
De forma específica, se considera también mecánica cuántica, a la parte de ella misma que no incorpora la relatividad en su formalismo, tan sólo como añadido mediante la teoría de perturbaciones.[3] La parte de la mecánica cuántica que sí incorpora elementos relativistas de manera formal y con diversos problemas, es la mecánica cuántica relativista o ya, de forma más exacta y potente, la teoría cuántica de campos (que incluye a su vez a la electrodinámica cuántica, cromodinámica cuántica y teoría electrodébil dentro del modelo estándar)[4] y más generalmente, la teoría cuántica de campos en espacio-tiempo curvo. La única interacción que no se ha podido cuantificar ha sido la interacción gravitatoria.
La mecánica cuántica es la base de los estudios del átomo, su núcleo y las partículas elementales (siendo ya necesario el tratamiento relativista), pero también en teoría de la información, criptografía y química.
Las técnicas derivadas de la aplicación de la mecánica cuántica suponen, en mayor o menor medida, el 30 por ciento del PIB de los Estados Unidos
La mecánica cuántica es la última de las grandes ramas de la física. Comienza a principios del siglo XX, en el momento en que dos de las teorías que intentaban explicar lo que nos rodea, la ley de gravitación universal y la teoría electromagnética clásica, se volvían insuficientes para explicar ciertos fenómenos. La teoría electromagnética generaba un problema cuando intentaba explicar la emisión de radiación de cualquier objeto en equilibrio, llamada radiación térmica, que es la que proviene de la vibración microscópica de las partículas que lo componen. Pues bien, usando las ecuaciones de la electrodinámica clásica, la energía que emitía esta radiación térmica daba infinito si se suman todas las frecuencias que emitía el objeto, con ilógico resultado para los físicos.
Es en el seno de la mecánica estadística donde nacen las ideas cuánticas en 1900. Al físico alemán Max Planck se le ocurrió un truco matemático: que si en el proceso aritmético se sustituía la integral de esas frecuencias por una suma no continua se dejaba de obtener un infinito como resultado, con lo que eliminaba el problema y, además, el resultado obtenido concordaba con lo que después era medido. Fue Max Planck quien entonces enunció la hipótesis de que la radiación electromagnética es absorbida y emitida por la materia en forma de «cuantos» de luz o fotones de energía mediante una constante estadística, que se denominó constante de Planck. Su historia es inherente al siglo XX, ya que la primera formulación cuántica de un fenómeno fue dada a conocer por el mismo Planck el 14 de diciembre de 1900 en una sesión de la Sociedad Física de la Academia de Ciencias de Berlín.[6]
La idea de Planck habría quedado muchos años sólo como hipótesis si Albert Einstein no la hubiera retomado, proponiendo que la luz, en ciertas circunstancias, se comporta como partículas de energía independientes (los cuantos de luz o fotones). Fue Albert Einstein quien completó en 1905 las correspondientes leyes de movimiento con lo que se conoce como teoría especial de la relatividad, demostrando que el electromagnetismo era una teoría esencialmente no mecánica. Culminaba así lo que se ha dado en llamar física clásica, es decir, la física no-cuánticaLa teoría cuántica fue desarrollada en su forma básica a lo largo de la primera mitad del siglo XX. El hecho de que la energía se intercambie de forma discreta se puso de relieve por hechos experimentales como los siguientes, inexplicables con las herramientas teóricas anteriores de la mecánica clásica o la electrodinámica
  • Espectro de la radiación del cuerpo negro, resuelto por Max Planck con la cuantización de la energía. La energía total del cuerpo negro resultó que tomaba valores discretos más que continuos. Este fenómeno se llamó cuantización, y los intervalos posibles más pequeños entre los valores discretos son llamados quanta (singular: quantum, de la palabra latina para «cantidad», de ahí el nombre de mecánica cuántica). El tamaño de un cuanto es un valor fijo llamado constante de Planck, y que vale: 6.626 ×10-34 julios por segundo.

  • Bajo ciertas condiciones experimentales, los objetos microscópicos como los átomos o los electrones exhiben un comportamiento ondulatorio, como en la interferencia. Bajo otras condiciones, las mismas especies de objetos exhiben un comportamiento corpuscular, de partícula, («partícula» quiere decir un objeto que puede ser localizado en una región concreta del espacio), como en la dispersión de partículas. Este fenómeno se conoce como dualidad onda-partícula.
    Imagen ilustrativa de la dualidad onda-partícula, en el cual se puede ver cómo un mismo fenómeno puede tener dos percepciones distintas.
    La mecánica cuántica[1] [2] es una de las ramas principales de la física, y uno de los más grandes avances del
  • tabla periodica de los elementos

    La tabla periodica de los elementos clasifica organiza y distribuyes los distintos elementos quimicos conforme a sus propiedades y caracteristicas su funcion principal es establecer un orden especifico agrupando elementos.
    La tabla periodica esta intimamente relacionada con varios aspectos del desarrollo de la quimica y la fisica :
    El descubrimiento de los elementos de la tabla periodica
    El estudio de las propiedades comunes y la clasificacion de los elementos
    La nocion de masa atomica
    Las relaciones entre la masa atomica
    EL DESCUBRIMIENTO DE LOS ELEMENTOS
    Aunque algunos elementos como el oro Au plata Ag cobre Cu plomo Pb y el mercurio Hg ya eran conocidos.
    Logicamente, un requisito previo necesario a la construccion de la tabla periodica era el descubrimiento de un numero suficiente de elementos individuales que hiciera posible encontrar alguna pauta en comportamiento quimico y sus propiedades. 
    La palabra elemento procede de la ciencia griega pero so nocion moderna aparecio a lo largo del siglo XVII aunque no existe un consenso claro respecto al proceso que condujo a su consolidacion y uso generalizado.
    A lo largo del siglo XVII las tablas de afinidad recogieron un nuevo modo de entender la composicion quimica que aparece claramente expuesto por lavoisier  
      

    jueves, 3 de noviembre de 2011

    materia y energia

    actualmente la quimica tiene gran relevancia por el enlace cientifico y tecnologico que tiene las civilizaciones presentes se ha convertido en una ciencia y comun entre los indeviduos
    practicamente todo lo que nos rodea esta constituido de elementos quimicos .por medio de la quimica , la medicina ,han logrado avances notables como la erradicacion de muchas enfermedades mortales;por ejemplo la, tifoideay la difteria entre otros.
    aunque la gente no a realizado estudios especificos sobre esta materia