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martes, 22 de enero de 2013

Propiedades Periodicas

Las propiedades repetitivas o parecidas al comparar los diferentes elementos, se llaman propiedades periódicas y sirven para agrupar a los elementos en una misma familia o grupo. Las propiedades periódicas (físicasy Químicas) de los elementos cambian ligeramente, por ejemplo el punto de fusión (pf), punto de ebullición (pEb), radios atómicos, electronegatividad, etc. ; mientras se recorre un mismo grupo o un mismo período en la tabla periódica. Estructura de Lewis Un claro ejemplo del parecido de los elementos de un mismo grupo (columna) es en las fórmulas de puntos electrónicos (estructuras de Lewis) de elementos representativos.


Como se observa en la tabla, los elementos de un mismo grupo, tienen los mismos electrones de valencia, por lo que tienen la misma representación de la estructura de Lewis y un comportamiento químico parecido.
Radios Atómicos 
El tamaño de un átomo varía dependiendo del medio en el que se encuentre o del átomo al que esta unido. En un átomo libre se hace una predicción de su tamaño, dependiendo de la nube electrónica que rodea al núcleo, ese tamaño relativo del átomo se conoce como radio atómico.
Los radios atómicos se expresan en A° Angstroms, 1A° = 1 X 10 -8 m , para tener una idea de los radios atómicos representados en la siguiente gráfica, es considerar que el radio del Hidrógeno (H) es de 0.37 A°, el átomo de fósforo (P) es de 1.10 A° , el átomo de calcio (Ca) tiene un radio atómico de 1.97 A° y el átomo de Cs de 2.62 A°. El tamaño de esos atómos nos permitirá imaginar el tamaño de los demás atómos según el tamaño en el que se representan el resto de los átomos.

En la figura anterior se observa que al descender en un mismo grupo el radio atómico se incrementa y al contrario, al recorrer un
mismo período (incrementando el número atómico, de izquierda a derecha) el radio atómico se disminuye.
Energía de Ionización 
La energía de ionización es la cantidad mínima de energía necesaria para eliminar el electrón más débilmente ligado al átomo aislado en forma gaseosa, para dar un ion con una carga de +1 .
ATOMO + Energía ® ION +1 (catión) + 1 e-
También se conoce como la primera energía de ionización, puesto que hay otros electrones susceptibles de ser arrancados del átomo. La siguiente figura musetra una gráfica de energía de primera ionización frente al número atómico de los primeros 20 elementos de la tabla periódica.

En la gráfica de energía de ionización se observa como los elementos de un mismo período requieren más energía conforme se incrementa su número atómico (Li, Be, B, C,N,O,F y Ne) y para elementos de un mismo grupo se observa que la energía requerida es similar pero cada vez menor , por ejemplo (Li, Na y K ). Así mismo se observa que al comparar un período con el siguiente período, el comportamiento energético es similar.
Electronegatividad 
La electronegatividad de un elemento mide su tendencia relativa a atraer hacia sí , los electrones de un enlace, cuando esta químicamente combinado con otro átomo. Sus valores son números relativos en una escala arbitraria, denominada escala de Pauling, cuyo valor máximo es de 4.0
Un átomo que tenga una electronegatividad inferior, significa que tiene menor capacidad de atraer dichos electrones de enlace. Por ejemplo el Na tiene una electronegatividad de 0.9 y el cloro de 3.0 , eso significa que en la molécula de cloruro de sodio (NaCl) , de los dos átomos, el cloro es el átomo que atrae más fuertemente los electrones.
Tabla de electronegatividad relativa para los elementos representativos (grupos A)


Es fácil observar que los elementos del lado izquierdo de la tabla (grupos IA y IIA ) conocidos como metales tienen valores bajos de electronegatividad, se dice que son elementos electropositivos, mientras que los elementos de los grupos VA, VIA y VIIA tienen valores altos, por lo que se mencionan como átomos electronegativos.
Es claro observar que elementos de un mismo grupo tienen valores de electronegatividad parecidos y que conforme se desciende sobre un mismo grupo, la electronegatividad se disminuye.Es fácil observar que los elementos del lado izquierdo de la tabla (grupos IA y IIA ) conocidos como metales tienen valores bajos de electronegatividad, se dice que son elementos electropositivos, mientras que los elementos de los grupos VA, VIA y VIIA tienen valores altos, por lo que se mencionan como átomos electronegativos.
Es claro observar que elementos de un mismo grupo tienen valores de electronegatividad parecidos y que conforme se desciende sobre un mismo grupo, la electronegatividad se disminuye.



martes, 15 de enero de 2013

Mediciones y cifras significativas


 Mediciones
 Sistema Internacional de Unidades (SI)
El sistema de medidas que se utiliza en el campo científico se llama Systeme International d’Unites (Sistema Internacional de Unidades) y se escribe SI en forma abreviada. Es una versión moderna del sistema métrico, un sistema basado en la unidad de longitud denominada metro (m).
El sistema SI es un sistema decimal en el que las magnitudes difieren de la cantidad fundamental en potencias de diez mediante el uso de prefijos como múltiplos o como submúltiplos de la unidad básica. Por ejemplo, el prefijo kilo significa mil veces (103) la unidad básica y se abrevia por K (tabla No. 3).
El sistema SI también tiene, además de las unidades básicas, otras unidades que se llaman derivadas. Éstas últimas se pueden expresar en términos de las unidades básicas. Las unidades derivadas más comunes empleadas en química se muestran en la tabla No.4.
                                                                
                                                    Sistema Internacional de Unidades
 
Cantidad fundamental
Nombre de la unidad
Símbolo
Prefijo (múltiplo)
Prefijo (submúltiplo)
Longitud
metro
m
Deca (D) 101
deci (d) 10 -1
Masa
kilogramo
Kg
Hecto (H) 102
centi (c) 10 -2
Tiempo
segundo
s
s Kilo (K) 103
mili (m) 10 -3
Temperatura
kelvin
K
Mega (M) 106
micro (?) 10 -6
Cantidad de sustancia
mol
mol
Giga (G) 109
nano (n) 10 -9
Corriente
eléctrica
amperio
A
Tera (T) 1012
pico (p) 10 -12
Intensidad luminosa
Candela
cd
Peta (P) 1015
femto (f) 10 -15
 
                                     Unidades derivadas más comunes empleadas en química
Propiedad
Unidad
Símbolo
Equivalencia
masa
gramo
libra
g
lb
10 -3kg
454 g
longitud
centímetro
Angstrom *
pulgada
cm
Å
pulg
10 -2m
10 -8 cm
2.54 cm
temperatura
Kelvin
Celsius
Farenheit
K
ºC
º F
ºC + 273
9/5 ºC + 32
volumen
Litro
centímetro cúbico
mililitro
L
cm3
mL
10 -3 m3 = 1 dm3
10 -6 m3
10 -3 L
Presión
atmósfera
torr o mm de Hg
Pascal
atm
torr
Pa
1.033 kg/cm2
1/760 atm
1/101325 atm

 ¿Cómo expresar los resultados de una medición?
Cifras significativas
Supóngase que se desea medir la longitud del objeto que se muestra en la figura 10 utilizando dos reglas A y B. La lectura en la regla (A) indica que el objeto mide 4.65 cm donde la última cifra no es segura, es incierta o dudosa. Sin embargo, la lectura según (B) sólo permite expresar la longitud como 4.7 cm y la última cifra es también dudosa. Nótese que en el primer caso la longitud se puede reportar con un máximo de tres cifras significativas mientras que en el segundo caso con únicamente dos cifras significativas.

Figura 10. Medidas experimentales
De modo que los resultados obtenidos directamente de una medición están sujetos a incertidumbre (margen de duda), debido a que la escala de medición tiene un límite determinado por su sensibilidad.
Se denominan cifras significativas del resultado de una medición, a las cifras exactamente conocidas más la cifra incierta. El resultado de la medición anterior se debe reportar como 4.75 ± 0.01 cm o 4.7 ± 0.1 cm dependiendo de la regla utilizada lo cual da a entender que la incertidumbre absoluta está en las centésimas o en las décimas y que su valor es de ± 1 unidad en dicha cifra; en otras palabras, el valor real de la longitud medida debe estar entre 4.64 y 4.66 en el primer caso o entre 4.6 y 4.7 en el segundo.
 Cifras significativas en el resultado de operaciones matemáticas
Cuando se hacen operaciones matemáticas con números, producto de mediciones, el resultado se debe reportar con un número apropiado de cifras significativas dependiendo de las cantidades que a dicho resultado dieron lugar.
• El número de cifras decimales en el resultado de operaciones de adición y/o sustracción, está determinado por el sumando que tenga menor número de ellas. Por ejemplo, el resultado de la operación:
0.043 g + 132.1 g – 18.46 g + 0.0021 g – 35.49 g = 78.1951 g
Debe reportarse como 78.2 g ya que el sumando 132.1 g tiene un solo decimal.
• El número de cifras significativas en el resultado de un producto y/o cociente es igual al número de cifras significativas de aquél factor que menos cifras significativas tenga. Por ejemplo, el resultado de la operación:
Debe reportarse como 0.011 atm ya que el factor 0.082 sólo tiene dos cifras significativas.
Cuando se trata de operaciones complejas se aconseja realizar las operaciones intermedias completas (teniendo en mente las cifras significativas) y redondear sólo el resultado final al número apropiado de cifras significativas.
Nótese que al reportar el resultado de operaciones matemáticas con números productos de mediciones, es necesario hacer redondeos para expresar dicho resultado correctamente. Deben tenerse en cuenta las siguientes normas:
• Si la cifra siguiente (teniendo en cuenta los dígitos que le siguen) a la que se ha de redondear es menor que  la cifra a redondear se deja como tal. Por ejemplo, al redondear a 3 cifras el número 0.438497, éste queda como 0.438.
• Si la cifra siguiente (teniendo en cuenta los dígitos que le siguen) a la cifra a redondear es mayor que 5, ésta se aumenta en una unidad. Así, el número 0.345013 redondeado a 2 cifras significativas queda como 0.35.
• Si la cifra siguiente a la que se ha de redondear es exactamente 5, ésta se aumenta en una unidad si es impar, o se deja como tal si es par. Por ejemplo, al redondear a dos cifras significativas el número 3.4500, el resultado es 3.4; al redondear a 4 cifras significativas el número 7.01350 el resultado es 7.014.
 Exactitud y precisión
El término precisión se utiliza para describir la reproducibilidad de los resultados experimentales. Se puede definir como el nivel de similaridad entre los valores numéricos de varias medidas de la misma propiedad, realizadas bajo las mismas condiciones experimentales.
La exactitud denota la cercanía de un resultado experimental al valor que se acepta como correcto para dicho resultado y se expresa en términos del error. Nótese que hay una diferencia fundamental entre los términos precisión y exactitud: ésta última indica una comparación con un valor aceptado, mientras que la precisión compara un conjunto de resultados entre sí para definir su nivel de concordancia.
En la figura 11 se muestran los resultados de una serie de disparos contra un blanco. Allí se indican cómo fueron los resultados en términos de exactitud y precisión.