Calculo del estado de oxidación o numero de valencia

En este tema nuevo les voy a mostrar como calcular el estado de oxidación o el numero de valencia de un anión o de un compuesto poliatómico, esto porque estoy preparando el tema de nomenclatura de compuestos inorgánicos  y para poder nombrar compuestos inorgánicos poliaómicos se necesita saber el estado de oxidación o numero de valencia del metal central.

Sin mas preámbulos vamos a empezar


Calculo del estado de oxidación o numero de valencia:

Para poder nombrar compuestos poliatómicos tenemos que conocer unas consideraciones sobre los elementos que conforman los aniones poliatómicos, estas consideraciones son.

1. El número de oxidación de los elementos en estado libre es cero.
2. El número de oxidación del Hidrógeno en sus compuestos es +1, excepto en los hidruros Metálicos, que es -1.
3. En general, el número de oxidación del Oxígeno en sus compuestos es −2 a excepción de los Peróxidos, en los cuales es −1. En los superóxidos, se encuentra el ión de dioxigenilo O²⁺
4. El número de oxidación de los metales alcalinos (grupo I A) es siempre +1; el de los alcalinosterreos (grupo II A) es siempre +2.
5. En las sales de hidrácidos, el número de oxidación de los halógenos (grupo VII A) es −1 y el número de oxidación de los anfígenos (grupo VI A) es −2.

Una vez teniendo en cuenta estas generalidades sobre los elementos tenemos que seguir la regla, esta regla dice:

Los números de oxidación de los elementos restantes en el compuesto o ion poliatómico se determina teniendo en cuenta que la suma algebraica de los estados de oxidación de los elementos, multiplicados por el numero de veces que aparece este elemento, es igual a cero o igual a la carga total del ion.

Un ejemplo para que podamos entender esta regla:

Consideremos el Oxido de Hierro III.

tomando en cuenta las consideraciones anteriores podemos decir que el estado de oxidación del Oxigeno en este compuesto es -2, por lo tanto necesitamos encontrar el estado de oxidación de Fe, ya que este varia y puede ser ±2 y ±3. 

Simbolizamos como X el estado de oxidación de Fe ya que es el que desconocemos. Entonces tenemos:

Siguiendo la regla anterior nos queda una ecuación matemática como:

Tenemos que notar que la ecuación se iguala a cero porque esa es la carga total del compuesto. Al tener la ecuación algebraica la resolvemos siguiendo las reglas del álgebra. resolviendo pasa a paso tenemos:

Una vez resuelta la ecuación que nos quedo nos resulto que X=3 y como X es el estado de oxidación del Fe podemos concluir que el estado de oxidación de Fe es 3. Para comprobar lo que hemos hecho tenemos que sustituir a X con 3. Realizando esto nos queda lo siguiente:

Con el resultado podemos comprobar que la sumatoria algebraica es 0, que es la carga total del compuesto.

Realizaremos otro ejemplo pero ahora con compuesto cuaternario, el bicarbonato de sodio, del cual no sabemos el estado de oxidación del carbono, ya que varia mucho, su formula es la siguiente:

Siguiendo las consideraciones del inicio tenemos:

La ecuación matemática resultante seria:

Resolviendo la ecuación algebraica tenemos como resultado:

El estado de oxidación del carbono en el bicarbonato de carbono es +4 y podemos comprobar, sustituyendo 4 en X que la ecuación es igual a cero, que es la carga del compuesto. 

Realizaremos otro ejemplo, ahora con un ion poliatomico.

Consideremos el el ion sulfato, cuya formula es:

aplicando las consideraciones explicadas al inicio tenemos.

Pongo entre paréntesis la formula química para que el -2 del oxigeno no se confunda con el -2 del ion. la formula matemática que nos queda es la siguiente:

Resolviendo tenemos: 

Concluimos que el estado de oxidación del Azufre en el ion sulfato es +6. comprobando la ecuación tenemos que: 

Por ultimo realizaremos un ejemplo con un ion mas complejo, el dicromato, cuya formula química es:

Necesitamos encontrar el estado de oxidación del cromo ya que varia entre ±6, 3, 2. aplicando como siempre las consideraciones tenemos:

La formula matemática y la solución de esta es la siguiente:

Podemos ver que el estado de oxidación de Cromo en el ion dicromato es +6, y comprobándolo tenemos que: 

Podemos comprobar que ese es el estado de oxidación.

Eso es todo el tema, espero que les haya sido de utilidad.

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Estructura atomica

Amigos esta vez les voy a hablar sobre la estructura de nuestro buen amigo el átomo.


ESTRUCTURA ATÓMICA:

A como anteriormente les explique, toda, toda, TODA, la materia esta constituida por átomos, que este a su vez esta constituido por 3 por tres partículas llamadas partículas subatomicas. El electrón, el protón y el neutrón. 

Estructura del átomo

ELECTRÓN: 

Del griego clásico ἤλεκτρον ḗlektron 'ámbar', teorizado por Richard Laming (1838–1851), y G. Johnstone Stoney (1874) y otros científicos de la época pero descubierto por el físico ingles J. J. Thomson (1897).

Su masa es de 9,109 382 91(40)×10⁻³¹ kg o 5,485 799 094 6(22)×10⁻⁴ uma (Unidades de Masa Atomica) y su carga de −1.602 176 565(35)×10⁻¹⁹ C.

Comúnmente representado por el símbolo: e−, es una partícula atómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental. Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor con respecto a la del protón. 

Es la parte del átomo que interactua con otros átomos en las reacciones química, para formar los millones  de sustancias actualmente conocidas.

Los enlaces químicos entre átomos fueron explicados por Gilbert Newton Lewis, que en 1916 propuso que un enlace covalente entre dos átomos se mantiene por un par de electrones compartidos entre ellos. Más tarde, en 1923, Walter Heitler y Fritz London dieron una explicación completa sobre la formación de pares de electrones y los enlaces químicos en términos mecánico-cuántico. En 1919, el químico estadounidense Irving Langmuir amplió el modelo estático del átomo de Lewis y sugirió que todos los electrones eran distribuidos en «capas esféricas sucesivas (casi) concéntricas, todas de grueso idéntico». Estas capas se encontraban, según Langmuir, divididas en un número de celdas en las que cada una contenía un par de electrones. Con este modelo, el científico estadounidense fue capaz de explicar cualitativamente las propiedades químicas de todos los elementos de la tabla periódica, que ya se sabía que se parecían entre sí según la ley periódica formulada por Dmitri Mendeléiev.

Estructura de Lewis llamada también estructura estática de punto y raya diagonal

EL PROTÓN:

Del griego πρῶτον, prōton 'primero'. Teorizado por William Prout (1815) pero descubierto por Ernest Rutherford (1919).

Su masa es de 1,672 621 898×10⁻²⁷ Kg, 938,272 013(23) MeV/c²o 1.007276466812 uma (Unidades de Masa Atómica)

Se representa por los símbolos p, p⁺, N⁺ .Es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10^-19 C), igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una masa 1836 veces superior a la de un electrón, a como anteriormente les dije.

Al protón no se le considera una partícula elemental, como al electrón, ya que existen evidencias concretas que una partícula compuesta por la unión estable de 3 Quarks, pero ¿que son los Quarks?

Explicado de manera rápida, ya que si se profundiza en este tema es estudias física de partículas, física cuántica, química cuántica etc. y no química básica que es de lo que trata el blog.

Los Quarks o Cuarks son los constituyentes fundamentales de la materia. Varias especies de quarks se combinan de manera específica para formar partículas subatómicas tales como protones y neutrones. Los quarks son las únicas partículas fundamentales que interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales.

Hay seis tipos distintos de quarks que los físicos de partículas han denominado de la siguiente manera:

Up (arriba)

Down (abajo)

Charm (encanto)

Strange (extraño)

Top (cima)

Bottom (fondo).

Estructura Quarks de un protón

En la imagen podemos ver la estructura de un protón, formado por la un ion de tres Quarks, dos arriba (u) y uno abajo (d)

EL NEUTRÓN:

Del latín y de manera más concreta del vocablo "neuer" que se conformado por dos partes diferenciadas: el prefijo ne-, que es equivalente a una negación, y uter, que puede traducirse como “uno u otro”.

Teorizado por Ernest Rutherford (1920) pero descubierto por James Chadwick (1932).

Su masa     1,674 927 29(28)×10⁻²⁷ kg, 939,565 560(81) MeV/c²  o 1,008 664 915 6(6) uma. 

El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón (un nucleón porque es una de las partículas que conforma el núcleo, por lo tanto el proton también es un nucleón) sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio (El protio es el isótopo más abundante del hidrógeno, con un núcleo compuesto únicamente por un protón y un electrón en su órbita). Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, al igual que el proton, cuyas cargas sumadas son cero, por lo tanto el neutrón y por lo tanto tampoco es una partícula elemental.

Estructura Quarks de un neutron

En la imagen podemos ver la estructura de un neutron, formado por la un ion de tres Quarks, dos abajo (d) y uno arriba (u).

No se puede hablar de la estructura del átomo, que es la partícula elemental de la materia, sin hablar de la estructura del átomo en la antimateria.

ANTIMATERIA:

La antimateria es la extensión del concepto de antipartícula a la materia. Así, la antimateria es una forma de materia menos frecuente que está constituida por antipartículas en contraposición a la materia común que está compuesta de partículas. Por ejemplo, un antielectrón (un electrón con carga positiva, también llamado positrón) y un antiprotón (un protón con carga negativa) podrían formar un átomo de antimateria, de la misma manera que un electrón y un protón forman un átomo de hidrógeno. El contacto entre materia y antimateria ocasiona su aniquilación mutua, esto no significa su destrucción, sino una transformación que da lugar a fotones de alta energía, que producen rayos gamma, y otros pares partícula-antipartícula.

Partículas y antiparticulas

Colisión entre la materia y la antimateria

Bueno amigo eso ha sido todo sobre la estructura del átomo. nos vemos en el siguiente tema.

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Teoria Atomica

Bueno amigos, a mi me gusta mucho la química, no se a ustedes pero si son como la mayoría de las personas no les gusta pero para nuestra desgracias es una asignatura que debemos aprobar en secundaria.

Hoy les voy a hablar sobre la teoría atómica, un tema muy importante para darnos cuenta que desde siglos antes de Cristo, surgieron teorías de que la materia estaba conformada por partículas mas pequeñas.

Empecemos:

TEORÍA ATÓMICA:

En el siglo V a.C., el filosofo griego Democrito expreso la idea de que toda materia estaba conformada por muchas partículas pequeñas invisibles a las que llamo átomo (Cuyo significado es indestructible o invisible). A pesar de que la idea de Democrito no fue aceptada por varios de sus contemporáneos (entre los que estaban Platón y Aristóteles), esta se mantuvo. Las evidencias experimentales de algunas investigaciones científicas apoyaron lo que se llamo el "atomismo" lo que fue el inicio de las definiciones modernas de elementos y compuestos.

Literalmente explicado con manzanas, lo que Aristóteles dijo fue algo como esto:

Teoría atómica filosófica

Pero en 1808 un científico inglés, el Profesor John Dalton Formulo una definición precisa de las unidades individua con las que esta formada la materia, esto marco el principio de la era de la química moderna. La hipótesis sobre la naturaleza de la materia, en la que se basa la teoría atómica de Dalton, puede resumirse en de la siguiente manera:

1. Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos, tienen igual tamaño, masa y propiedades químicas. Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de los demás elementos.
2. Los compuestos están formados por átomos de mas de un elemento. en cualquier compuesto, la relación del numero de átomos entre dos de los elementos presente es siempre es un numero entero o una fracción sencilla.
3. Una reacción química implica solo la separación, combinación o reordenamiento de los átomos; nunca supone la creación o destrucción de los mismos.

Representación esquemática de las primeras dos hipótesis

Ilustración de la ley de Dalton de proporciones múltiples

El concepto de Dalton sobre un  átomo es mucho mas detallado y especifico que el de Democrito. Dalton no intento describir la estructura o composición de los átomos, tampoco tenia idea de como era un átomo pero se dio cuenta de las propiedades mostradas por elementos como el hidrógeno y el oxigeno, solo se puede explicar a partir de la idea de  que los átomos de hidrógeno son diferentes a los átomos de oxigeno.

La segunda hipótesis sugiere que, para formar un determinado compuesto no solo se necesitan los átomos de los compuestos correctos, sino que es indispensable un numero especifico de dichos átomos. Esta idea es una extensión de la ley de las proporciones definidas publicada en 1799 por el químico francés Joseph Proust la cual establece que: muestras diferentes de un mismo compuesto siempre contienen los mismos elementos y la misma proporción en masa. Esta teoría explica la ley de proporciones múltiples de manera muy sencilla: diferentes compuestos formados por los mismos elementos difieren en el numero de átomos de cada clase. por ejemplo, el carbono forma dos compuestos estables con el oxigeno, llamados monóxido de carbono y dióxido de carbono. Las técnicas de medición modernas indican que un átomo de carbono se combina a un átomo de oxigeno en el monóxido de carbono y con dos átomos de oxígenos en el dióxido de carbono. De esta manera, la proporción de oxigeno en el monóxido de carbono y en el dióxido de carbono es 1:2. Este resultado esta de acuerdo con la ley de proporciones múltiples.

La tercera hipótesis de Dalton es una forma de enunciar la ley de conservación de la masa la cual establece que la materia no se crea ni se destruye. Esto debido a la materia esta compuesta por átomos, que no cambian en una reacción química, se concluye que la materia también se debe conservar. Esta idea de Dalton sobre la naturaleza de la materia fue el principal estimulo para el rápido progreso de la química en el siglo XIX.

Amigos eso fue todo el tema sobre Teoría Atómica. Espero en verdad poderles haber ayudado en su investigación.


PRÓXIMO TEMA A POSTEAR: LA ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

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