TEMA 10: QUÍMICA DEL CARBONO

El carbono y sus compuestos:

- El átomo de carbono tiene en su última capa cuatro electrones, que puede completar compartiendo cada uno de ellos con otros cuatro átomos. Forma enlaces covalentes muy estables dirigidos en el espacio hacia los vértices de un tetraedro regular, cuyo centro está ocupado por un átomo de carbono.

- El átomo de carbono puede unirse a otros átomos de carbono, dando lugar a cadenas carbonadas.

- Dos átomos de carbono pueden unirse mediante un enlace simple, doble o triple, según los pares de electrones que compartan.

- Las cadenas carbonadas pueden ser saturadas, si solo tienen enlaces sencillos, o insaturadas, si tienen algún enlace triple o doble.

- Hay varias formas de representar los compuestos de carbono: fórmula molecular, desarrollada, semidesarrollada y geométrica.

- Un grupo funcional es el átomo o conjunto de átomos responsable del comportamiento químico de la molécula orgánica.

- Una serie homóloga es un grupo de compuestos químicos que tienen  el mismo grupo funcional, pero que poseen cadenas de diferente número de átomos.

- Los hidrocarburos son aquellos compuestos de carbono en cuya composición solo intervienen el carbono y el hidrógeno. Se clasifican en alcanos, que son saturados, y alquenos y alquinos, que son insaturados.

- Los alcoholes se derivan de los hidrocarburos en los que uno o más hidrógenos están sustituidos por grupos -OH.

- El grupo funcional de los aldehídos y las cetonas es el -C=O, y el de los ácidos carboxílicos, el -COOH.

- Al ser compuestos covalentes, su solubilidad en agua es escasa e incluso nula. La solubilidad aumenta si la molécula contiene grupos polares como los -OH.

- Los puntos de fusión y ebullición se elevan a medida que se incrementa la longitud de la cadena y, por tanto, la masa molar, ya que la fuerza que mantiene unidas la moléculas se intesifica y se necesita más energía para vencerla; de ahí que los hidrocarburos que tienen un menor número de átomos de carbono sean gases.

Compuesto de interés biológico. Polímeros:

- Los glúcidos constituyen la principal fuente de energía de los seres vivos.

- Los lípidos desempeñan en el organismo el papel de sustancias de reserva.

- Los polímeros son sustancias formadas por moléculas muy grandes (macromoléculas) que resultan de la unión de moléculas más sencillas (monómeros). Esta unión se denomina polimerización.

- Los polímeros naturales son sustancias biológicas de interés; cabe destacar el almidón, el glucógeno, la celulosa y las proteínas, entre otros.

- Los polímeros artificiales más importantes son los plásticos: termoestables, termoplásticos y elastómeros. Se obtienen fundamentalmente del petróleo.

Gestión racional de los recursos naturales:

- El consumo desmesurado del papel, y por tanto de madera son la deforestación y la pérdida de biodiversidad.

- El petróleo y el gas natural son recursos no renovables por lo que su consumo debe ser gestionado de forma racional. Una de las medidas para el uso racional de estos recursos es el reciclaje de los materiales plásticos.

TEMA 9: EL ENLACE QUÍMICO

El enlace químico:

-El enlace químico es la fuerza de atracción que mantiene unidos a los átomos en las distintas agrupaciones atómicas.

-La naturaleza del enlace es siempre electrostática.

-Los enlaces se forman cuando las fuerzas de atracción contrarrestan a las de repulsión.

El enlace covalente:

-El enlace covalente se forma cuando los átomos comparten sus electrones.

-Cuando los átomos se unen mediante un enlace covalente se pueden formar sustancias simples moleculares, cristales moleculares, compuestos moleculares y compuestos reticulares.

-Las sustancias simples covalentes que se presentan en la naturaleza en forma de moléculas, como el H2, el O2 o el Cl2, con gaseosas, salvo en el caso del Br2, que es líquido. Sus puntos de fusión u ebillición son bajos. El I2, que forma un cristal covalente molecular, es un sólido.

-Los compuestos covalentes molecualres están formados por átomos de elementos no metálicos diferentes, unidos por enlaces covalentes, No son muy duros, tienen bajos puntos de fusión y de ebullición, no conducen la corriente eléctrica y tienden a ser insolubles en agua.

-Los compuestos covalentes reticulares forman estructuras tridimensionales de átomos enlazados de forma covalente, Estos compuestos son muy duros y poseen elevados puntos de fusión y ebullición.
-El agua es un compuesto covalente molecular, pero, en el enlace formado por O-H, el núcleo de oxígeno atrae a los electrones compartidos con más fuerza que el núcleo de hidrógeno. Esto hace que el átomo de oxígeno quede cargado negativamente, y los de hidrógeno, positivamene. Es una molécula polar o un dipodo.

El enlace iónico:

-El enlace iónico es la fuerza de atracción que se establece entre dos iones con cargas opuestas que se han formado por transferencia de electrones.
-El enlace iónico se establece entre elementos metálicos y no metálicos.
-Este tipo de compuestos no forman moléculas, sino redes cristlinas. Son duros y poseen elevados puntos de fusión y ebullición. No conducen la corriente eléctrica en estdo sóido, aunques sí lo hacen cuando están fundidos.

El enlace metálico:

-El enlace metálico se forma entre átomos que poseen pocos electrones (1,2,3) en su capa más externa. Rstos electrones circulan libremente como electrones deslocalizados, lo que hace que los metales resulten buenos conductores de la electricidas.

Cantidad de sustancia. El mol y masa molar:
-Un mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 Kg (12g) de carbono-12.
-Un mol es la cantidad de sustancia que contiene 6,022 . 10 23 entidades de dicha sustancia.

-La masa molar es la masa de un mol de átomos, de moléculas, de iones ...

TEMA 8: EL ÁTOMO Y EL SISTEMA PERIÓDICO

Las partículas atómicas:

-El descubrimiento de estas partículas atómicas pone de manifiesto que:

1. El átomo es divisible porque contiene partículas materiales subatómicas.

2. Algunas de estas partículas, los electrones, tienen carga eléctrica negativa.
3. El resto del átomo posee la mayor parte de la masa del mismo (la masa de los protones y de los neutrones) y tiene carácter positivo (debido a los protones).

4. Como el átomo es eléctricamente neutro hay que admitir que el número de electrones es igual al número de protones.

Modelo de átomo nuclear de Rutherford:

-El átomo tiene un núcleo central en el que está concentrada prácticamente toda su masa, aportada por los protones y neutrones.

-La carga positiva de los protones se compensa con la carga negativa de los electrones que se hallan fuera del núcleo.

-Los electrones giran a mucha velocidad en torno del nícleo y están separados de este por una gran distancia.

Modelo de niveles de energía. Modelo de Bohr:

-Niels Bohr presentó su modelo atómico apoyándose en tres postulados:
1. Existe ciertonúmero de órbitas circulares estables a lo latçrgo de las cuales el electrón se desplaza a gran celocidad sin emitir energía.

2. El electrón tiene,en cada órbita, determinada energía, mayor cuanto más alejada esté aquella del núcleo. Una órbita se caracteriza por el nivel energético que posee.

3. El electrón no radia energía mientras permanece a en una órbira estable. Cuando el electrón cae de un nivel de energía superior a otro de energía inferior, se emite una cantidad de energía definida en forma de radiación.

Identificación de los átomos:

-El número atómico es el número de protones de u´n átomo, se representa con la letra Z y se indica mediante un subíndice situado delante del símbolo del elemento correspondiente. Por ejemplo: 11Na, 8O.

-El número másico es la suma del número de protones y de neutrones contenidos en el núcleo, se representa con la letra A y se indica mediante un superíndice situado delante del símbolo en cuestión. Por ejemplo: 23Na, 16O.

-Los isótopos son los átomos de un mismo elemento con el mismo número atómico (número de protones), pero distinto número másico (número de neutrones).
-La masa atómica relativa, Ar, o simplemente masa atómica, es la masa de un átomo medida por comparación con la del átomo del carbono-12.

Clasificación de los elementos:
-La ordenación de los elementos en la tabla periódica actual se basa en la estructura electrónica de los átomos de menor a mayor según sus número atómicos.

-Todos los elemetos situados en una misma fila forman un período, y todos los localizados en una misma columna, un grupo o familia. Los átomos de los elementos de un mismo período tienen el número de capas electrónicas. Los de un mismo grupo poseen igual número de electrones en la áultima capa.

TEMA 7: LA ENERGÍA DE LAS ONDAS

Movimiento ondulatorio:
-Un movimiento ondulatorio es la propagación de un movimiento vibratorio en un medio elástico.

-Una onda es la posición que adopta en cada instante la perturbación que se na producido en un medio elástico. Las ondas transportan energía de un lugar a otro.

-Las ondas mecánicas u ondas materiales son las que se originan al producirse una perturbación en un medio elástico, sin el cual no existiría la propagación.

-Las ondas electromagnéticas son las que pueden transmitirse a través de ciertos medios y que no precisan de en medio elástico, ya que se propagan también en el vacio.

-Las ondas longitudinales son aquellas en las que las vibraciones de las particulas en torno a su punto de equilibrio se producen en la misma dirección que la de la propagación de las ondas.

-Las ondas transversales son aquellas en las que las vibraciones de las partículas en torno a su punto de equilibrio se producen en dirección perpendicular a la de la propagación de las ondas.

Características de las ondas:

-La velocidad de propagación, v, es la distancia que la onda avanza en cada unidad de tiempo.

-La longitud de onda, l, es la distancia que separa dos puntos consecutivos de dicha onda que vibran de idéntica manera.

-El período, T, es el tiempo que tarda un punto en realizar una vibración completa.

-La frecuencia, f, es el número de vibraciones que realiza un punto en la unidad de tiempo. La frecuencia es la inversa del período.

-La amplitud, A, es la separación máxima que alcanza, desde la posición de equilibrio, cada uno de los puntos que oscilan.

Fenómenos ondulatorios:
-La reflexión es el cambio de dirección que experimenta un tren de ondas al chocar con una superficie lisa sin atravesarla.
-La refracción consiste en el cambio de velocidad que experimenta un tren de ondas al pasar de un medio a otro de distinta profundidad o densidad.
- La difracción se produce cuando una onda se encuentra, al propagarse, un obstáculo o una abertura de tamaño inferior o igual a su longitud de onda.

El sonido:
-El sonido es una vibración que necesita un medio elástico para propagarse; sin aire no percibiríamos ningún sonido.
-El sonido se propaga en un mismo medio homogéneo a velocidad constante, es decir, con movimiento uniforme. Se distingue por su intensidad, tono y timbre.

La luz:

-Las ondas luminosas, al igual que el resto de las ondas electromagnéticas, no necesitan un medio elástico para  propagarse: se pueden propagar en el vacío.

-La luz se propaga en línea recta.

TEMA 6: CALOR Y ENERGÍA TÉRMICA

Transferencia de energía:

-El trabajo y el calor son procesos mediante los cuales se intercambia energía

-El intercambio de energia térmica se cuantifica por el calor, y este, por las variaciones de temperatura.

Equilibrio térmico y temperatura:

-Dos cuerpos están en equilibrio cuando se hallan a la misma temperatura.

-Siempre que un cuerpo o sistema pierde energía, otro la gana.

Cantidad de calor transferida:

-El calor es la transferencia de energía desde un cuerpo caliente (a mayor temperatura) a otro frío (a menor temperatura) cuando se ponen en contacto.

-La capacidad calórífica específica o calor espoecífico, c, de un cuerpo es la energía necesaria para elevar 1º C la temperatura de 1 Kg de masa de dicho cuerpo. Sus unidades son el J/Kg ºC o el J/Kg k. Se determina mediante un calorímetro.

-El calor latente de cambio de estado es la cantidad de energía que se intercambia en el cambio de estados de un kilogramo de masa.

La dilatación de los cuerpos:

-La dilatación de los sólidos puede ser lineal, superficial o cúbica, según tenga lugar en una, dos o tres dimensiones, respectivamente.

-La dilatación aparente de un líquido es la dilatación real o propia del líquido menos la que experimenta el volumen del recipiente que lo contiene.

-Los gases se dilatan, aumentan su volumen, con el incremento de la temperatura.

Transmisión de la energía térmica:

-La transferencia de enegía térmica de un cuerpo caliente a otro frío se puede llevar a cabo mediante tres mecanismos diferentes: conducción, convección y radiación.

Energía mecánica y energía térmica:

-Si se realiza la midma cantidad de trabajo sobre un sistema, se obtiene la misma cantidad de calor: W=Q

-La cantidad total de energía de un sistema permanece constante.

-Es posible transformar fácilmente toda la energía mecánica en energía térmica; en cambio, por lo general, mediante una máquina térmica solo es posible aprovechar una fracción de la energía térmica disponible en forma de energía mecánica.

-La energía que se transforma en energía térmica nunca puede recuperarse de nuevo totalmente; este fenómeno es lo que se conoce como degradación de la energía.

-Aquellos procesos que cumplen el principio de conservación de la energía, pero que nunca ocurren a la inversa, se denominan procesos irreversibles.

Máquinas térmicas:

-Una máquina térmica es un dispositivo que puede transformar energía térmica en otras formas de energía, como la eléctrica o la mecánica.

TEMA 5: TRABAJO Y ENERGÍA MECÁNICA

Trabajo:

-Se realiza trabajo físico cuando al aplicar una fuerza se produce un desplazamiento en la dirección de esta. Fórmula: W=F por x

-La unidad de trabajo es el julio: 1 julio= 1 newton por 1m

Potencia:

-La potencia expresa la rapidez con que se realiza un trabajo. Fórmula: P=W/t

-La unidad de potencia es el vatio: 1W= 1 julio/1 segundo

-La potencia real de una máquina es menor que su potencia teórica.Para medir esa pérdida de potencia se define el rendimiento de una máquina como: rendimiento(%)= potencia real/potencia teórica por 100

Energía mecánica:

-Un cuerpo posee energía mecánica cuando tiene capacidad para realizar un trabajo.Se estudia bajo dos aspectos: energía cinética y energía potencial.

-La energía cinética es la capacidad que posee un cuerpo para efectuar trabajo por medio del movimiento. Fómula: Ec=1/2m por v

-La variación de energía cinética es igual al trabajo realizado por la resultante de todas las fuerzas que actuan sobre el cuerpo. Fórmula: W=Ec2-Ec1=AEc

-La energía`potencial gravitatoria es la energía que posee un cuerpo según la posición que ocupa.Fómula: Ep= m por g por h

-La energía potencial elástica es la que posee un cuerpo elástico(un muelle, una goma,etc.) debido a su estado de tensión.

-Para las deformaciones que cumplen la ley de Hooke, la energía potencial elástica almacenada en el cuerpo deformado es proporcional al cuadrado de la deformación.Fórmula: Ep=1/2k por x2

Conservación de la energía:

-El principio de conservación de la energía enuncia que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma en otra.

Las máquinas:

-Las máquinas son dispositivos o conjuntos de piezas que trasmiten fuerzas y, al mismo tiempo, obtienen alguno de los siguientes efectos:1.Modifican la intensidad de las fuerzas es trasmitida.2.Modifican su dirección.3.Transforman un tipo de energía en otro.

-El equilibrio de una máquina requiere que el trabajo de la fuerza motriz sea igual al trabajo de la fuerza resistente.

TEMA 4: FUERZAS EN LOS FLUIDOS

Presión:

-La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa. Fórmula: p=F/S

-La unidad de presión en el SI es el newton por metro cuadrado(N/m2), que recibe el nombre de Pascal.

Presión en los líquidos:

-Un líquido ejerce fuerzas perpendiculares sobre las superficies que están en contacto co él, ya sean de las paredes del recipiente que lo contiene u otras superficies que se encuentren en su interior.

-En el interior de un líquido existe una presión que proviene de su propio peso y que se denoina presión hidrostática.

-La presión hidrostática en un punto situado a cierta profundidad, bajo la superficie libre de un líquido en reposo, es igual al producto de la densidad del líquido por la aceleración de la gravedad y por la profundidad del punto. Fórmula: p=p por g por h

-La diferencia de presión entre dos puntos de un líquido homogéneo en equilibrio es igual al producto de la densidad por la gravedad y por la diferencia de altura entre ellos. fórmula: pb-pa=p por g por (he-ha)

-La presión ejercida en un punto de un líquido se trasmite por igual en todas direcciones(principio de Pascal)

Presión en los gases:

-Las colisiones de las párticulas de un gas contra las paredes del recipiente que lo contiene son las responsables de la presión que ejerce el gas. Esta presión se mide con los manómetros.

-La presión ejercida por una columna de mercurio de 760mm de altura se denomina presión atmosférica normal y para medirla se utiliza la atmósfera (atm), unidad que equivale a 1,013 por 10 al cubo. La presión atmosferica se mide con unos aparatos deniminados barómetros.

El principio de Arquímedes:

Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Fórmula: E=m por g

-Si m del sólido por g > E, el cuerpo se sumerge completamente y se hunde hasta el fondo.

-Si m del sólido por g =E, el cuerpo se sumerge en el fluido sin llegar al fonfo, es decir, está en equilibrio en el seno del fluido.

-Si m del sólido por g < E, el cuerpo se sumerge en el fluido parcialmente, lo suficiente para que el peso del fluido desalojado sea igual al peso del cuerpo; es decir, flota.

Tensión superficial:

-La tensión superficial es la fuerza que se ejerce en la superficie de los líquidos por unidad de longitud.