Estructura de la MateriaEstructura de la Materia

Facultad de Química - UNAM6 créditos

Jorge R. Martínez PenicheJorge R. Martínez Peniche

mpeniche@unam.mxmpeniche@gmail.com

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http://cea.quimicae.unam.mx/Estru/

(Liga: Estructura de la Materia)

ProgramaPrograma(Ver liga en la página)(Ver liga en la página)

1.1. Fundamentos de Mecánica Fundamentos de Mecánica Cuántica.Cuántica.

2.2. Estructura Atómica.Estructura Atómica.

3.3. Estructura Molecular.Estructura Molecular.

4.4. Fuerzas Intermoleculares.Fuerzas Intermoleculares.

BibliografíaBibliografía

• No existe ningún texto que No existe ningún texto que cubra todos los temas a la cubra todos los temas a la profundidad que requiere el profundidad que requiere el curso.curso.

• Algunos que se acercan:Algunos que se acercan:– Casabó i Gispert, J.; Estructura Casabó i Gispert, J.; Estructura

Atómica y Enlace Químico. Ed. Atómica y Enlace Químico. Ed. Reverté 1996.Reverté 1996.

Bibliografía (2)Bibliografía (2)

• Brown, T.L., Le May, H.E. Jr. Y Brown, T.L., Le May, H.E. Jr. Y Bursten, B.E.. Química, la Ciencia Bursten, B.E.. Química, la Ciencia Central. Ed. Prentice Hall, 1998.Central. Ed. Prentice Hall, 1998.

• Cruz, Chamizo, Garritz; Estructura Cruz, Chamizo, Garritz; Estructura Atómica (Un enfoque químico). Atómica (Un enfoque químico). Ed. Adisson-Wesley Ed. Adisson-Wesley Iberoamericana, 1987 (Iberoamericana, 1987 (Solamente Solamente temas 1 y 2temas 1 y 2).).

Bibliografía (3)Bibliografía (3)

• Chang, R., Química, McGraw-Chang, R., Química, McGraw-Hill Interamericana, 1999.Hill Interamericana, 1999.

EvaluaciónEvaluación

• Tres exámenes parcialesTres exámenes parciales• Más las tareasMás las tareas

Conocimientos previosConocimientos previos

Todo lo que debía saber antes Todo lo que debía saber antes de llevar Estructura de la de llevar Estructura de la Materia y no me atreví a Materia y no me atreví a

preguntarpreguntar

Conocimientos previosConocimientos previos

• Primeras ideas acerca de la Primeras ideas acerca de la constitución de la materia.constitución de la materia.

• Modelo atómico de Dalton.Modelo atómico de Dalton.• Modelo atómico de Thomson.Modelo atómico de Thomson.• Modelo atómico de Rutherford.Modelo atómico de Rutherford.

Primeras ideas acerca de Primeras ideas acerca de la constitución de la la constitución de la

materiamateria

TareaTarea

1.1. Leer la sección “Elementos y Leer la sección “Elementos y Átomos” del Capítulo 1 de “La Tabla Átomos” del Capítulo 1 de “La Tabla Periódica” en la dirección:Periódica” en la dirección:

http://cea.quimicae.unam.mx/Estru/http://cea.quimicae.unam.mx/Estru/tabla/02_Elementos.htm tabla/02_Elementos.htm

Y hacer un Y hacer un comentariocomentario en un en un máximo de una cuartilla.máximo de una cuartilla.

¿De qué está hecho el ¿De qué está hecho el universo?universo?

ElementosElementos

•Tales de Mileto Tales de Mileto (624-546 ane).(624-546 ane).

Asimov, I. Asimov, I. La La Búsqueda de los Búsqueda de los elementoselementos. Plaza & . Plaza & Janés. México, 1987.Janés. México, 1987.

ElementosElementos

• Origen de la palabra elemento.Origen de la palabra elemento.– Del latín: Del latín: ElementumElementum..– Algo simple con lo que están hechas las Algo simple con lo que están hechas las

cosas complejas.cosas complejas.

• Grecia clásica.Grecia clásica.

El aguaEl agua

Tales de Mileto :Tales de Mileto :• ““Todo el Universo es agua, es Todo el Universo es agua, es

el origen de todas las cosas”el origen de todas las cosas”

El AireEl Aire

• Anaxímenes Anaxímenes de Mileto de Mileto (588-524 ane)(588-524 ane)

El fuegoEl fuego

• Heráclito de Efeso Heráclito de Efeso ((~540- ~480 ane).~540- ~480 ane).

• ““Todo es fuego, Todo es fuego, elemento creador elemento creador y destructor”y destructor”

HomeomeríasHomeomerías

• ὁμοιομέρεια ὁμοιομέρεια • Anaxágoras de Anaxágoras de

Clazómene (500-Clazómene (500-428 ane).428 ane).

• Todo está formados Todo está formados por “semillas” y en por “semillas” y en ellas están ellas están contenidas todas contenidas todas las sustancias de la las sustancias de la realidad”realidad”

La ApeironLa Apeiron

• Anaximandro de Anaximandro de Mileto (611-545 Mileto (611-545 ane).ane).

• ““Lo sin fronteras, Lo sin fronteras, lo infinito, lo lo infinito, lo indeterminado es indeterminado es lo que contiene lo que contiene todo y a la vez todo y a la vez está contenido en está contenido en todo”. todo”.

Los elementos de Los elementos de EmpédoclesEmpédocles

• Empédocles de Empédocles de Acragas (611-Acragas (611-545 ane).545 ane).

Los elementos de Los elementos de Empédocles (2)Empédocles (2)

• AguaAgua• AireAire• TierraTierra• FuegoFuego

Boyle (The Sceptical Chymist, Boyle (The Sceptical Chymist, 1661)1661)

• ““Ahora entendemos por elementos... Ahora entendemos por elementos... ciertos cuerpos primitivos, simples y ciertos cuerpos primitivos, simples y sin mezcla; que no se hacen de sin mezcla; que no se hacen de ningún otro cuerpo, son los ningún otro cuerpo, son los ingredientes de todos los llamados ingredientes de todos los llamados cuerpos perfectamente mezcladoscuerpos perfectamente mezclados (compuestos químicos)…”(compuestos químicos)…”

El concepto de átomoEl concepto de átomo

• Leucipo de Leucipo de Mileto (siglo V Mileto (siglo V ane).ane).

• Demócrito de Demócrito de Abdera Abdera ((~460- ~370 ~460- ~370 ane)ane)

Lo indivisibleLo indivisible

• La materia es discontinua, es decir La materia es discontinua, es decir tiene un límite de división.tiene un límite de división.

• A las unidades indivisibles se les A las unidades indivisibles se les llamó átomos. Del griego, llamó átomos. Del griego, que es que es un prefijo negativo y un prefijo negativo y que que significa cortar.significa cortar.

Modelo Atómico de DaltonModelo Atómico de Dalton

AntecedentesAntecedentes

• Leyes ponderales.Leyes ponderales.– Ley de conservación de la materia.Ley de conservación de la materia.– Ley de proporciones constantes.Ley de proporciones constantes.– Ley de proporciones equivalentes.Ley de proporciones equivalentes.– Ley de proporciones múltiples.Ley de proporciones múltiples.

Ley de conservación de la Ley de conservación de la materiamateria

• Mikhail Mikhail Vasilyevich Vasilyevich Lomonosov Lomonosov (1711-1765).(1711-1765).

• Antoine Antoine Laurent de Laurent de Lavoisier Lavoisier (1743-1794).(1743-1794).

Ley de proporciones Ley de proporciones constantesconstantes

• Joseph-Louis Proust  Joseph-Louis Proust  (1754 - 1826).(1754 - 1826).

• Cuando dos Cuando dos substancias se substancias se combinan para dar combinan para dar una tercera los una tercera los hacen siempre en hacen siempre en una proporción una proporción constante en peso.constante en peso.

Ley de proporciones Ley de proporciones equivalentesequivalentes

• Henry Henry Cavendish Cavendish (1731-1810).(1731-1810).

• Jeremias Jeremias Benjamin Benjamin Richter (1762-Richter (1762-1807).1807).

Ley de proporciones Ley de proporciones equivalentes (2)equivalentes (2)

• Cuando dos substancias se combinan Cuando dos substancias se combinan para dar una tercera lo hacen en una para dar una tercera lo hacen en una proporción equivalente en peso.proporción equivalente en peso.

1g de H

8g de O

79.9 g de Br

3g de C

35.5 g de Cl

Ley de proporciones Ley de proporciones equivalentes (3)equivalentes (3)

• Peso equivalente: Cantidad en Peso equivalente: Cantidad en gramos que contiene, se combina o gramos que contiene, se combina o desaloja 1 gramo (1.0078 g) de desaloja 1 gramo (1.0078 g) de Hidrógeno.Hidrógeno.

Ley de proporciones Ley de proporciones múltiplesmúltiples

• John Dalton John Dalton (1766-1844).(1766-1844).

Ley de proporciones Ley de proporciones múltiples (2)múltiples (2)

• Cuando dos elementos se combinan Cuando dos elementos se combinan para dar más de un compuesto lo para dar más de un compuesto lo hacen siempre en una relación de hacen siempre en una relación de números enteros (pequeños).números enteros (pequeños).

Óxidos del NÓxidos del N

DaltonDalton

• NONO

• NONO22

• NONO33

• NONO44

• NONO55

ActualActual

• NN22OO

• NN22OO22 (NO) (NO)

• NN22OO33

• NN22OO44 (NO (NO22))

• NN22OO55

• NN22OO77

Modelo atómico de Dalton Modelo atómico de Dalton (1808)(1808)

1.1. Toda la materia está Toda la materia está formada por átomos.formada por átomos.

2.2. Los átomos de un Los átomos de un elemento son elemento son idénticos en todas sus idénticos en todas sus propiedades, propiedades, incluyendo el peso.incluyendo el peso.

3.3. Diferentes elementos Diferentes elementos están hechos a partir están hechos a partir de átomos distintos. de átomos distintos.

Modelo atómico de Dalton (2)Modelo atómico de Dalton (2)

4.4. Los compuestos están formados Los compuestos están formados por átomos de diferente tipo.por átomos de diferente tipo.

5.5. Los átomos son indivisibles.Los átomos son indivisibles.6.6. Los átomos se combinan en las Los átomos se combinan en las

proporciones numéricas más proporciones numéricas más simples: 1:1, 2:1, etc.simples: 1:1, 2:1, etc.

7.7. Los cambios químicos son cambios Los cambios químicos son cambios en las combinaciones de los en las combinaciones de los átomos entre sí.átomos entre sí.

LimitacionesLimitaciones

• Confundió lo que ahora conocemos Confundió lo que ahora conocemos como “peso atómico” con el “peso como “peso atómico” con el “peso equivalente”.equivalente”.

• Y según su hipótesis de máxima Y según su hipótesis de máxima simplicidad si dos elementos forman simplicidad si dos elementos forman un sólo compuesto, éste tendrá un un sólo compuesto, éste tendrá un átomo de cada elemento.átomo de cada elemento.

Óxidos del NÓxidos del N

DaltonDalton

• NONO

• NONO22

• NONO33

• NONO44

• NONO55

ActualActual

• NN22OO

• NN22OO22 (NO) (NO)

• NN22OO33

• NN22OO44 (NO (NO22))

• NN22OO55

• NN22OO77

Limitaciones (2)Limitaciones (2)

• Entonces, no puede explicar la Ley Entonces, no puede explicar la Ley de Volúmenes de Combinación de de Volúmenes de Combinación de Gay-LussacGay-Lussac

v vvv

vvv

¿Y la Ley de Conservación de la ¿Y la Ley de Conservación de la Materia?Materia?

v vvv

vvv

v

Amadeo Avogadro (1776-Amadeo Avogadro (1776-1855)1855)

Concepto de molécula - Concepto de molécula - 18111811