CINÉTICA QUÍMICA

La palabra cinética proviene del griego y significa "movimiento" y se ha hecho muy utilizada en diferentes escenarios en los que se quiere referir al modo en que cambia o se mueve algún objetivo y la química no es excepciona .La física ve universalmente  el concepto de cinética como el estudio del movimiento de los cuerpos  sin tener en cuenta las causas que lo producen,es el movimiento puro,si se tiene en cuenta las causas que lo producen entonces se llama dinámica. .Los químicos no se han puesto de acuerdo de manera universal,algunos ven la cinética química  como el estudio de los cambios que se producen en la rapidez de desarrollo de una reacción química ( como cambia la velocidad de reacción con el tiempo).
He incluyen ahí no solo como se "mueve" la reacción si no también su explicación partiendo del movimiento de la partículas elementales(sus causas).Otros sin embargo,se apegan mas al concepto físico y llaman cinética química al estudio puramente experimental del cambio de la velocidad de las reacciones y los factores externos que química a la parte que explica los cambios en relación con la interacción de la partículas elementales.Mientras los químicos se pone de acuerdo,en este articulo utilizaremos el concepto mas global de cinética química. 

¿Por que se producen las reacciones?
Para la explicación que desarrollaremos  asumimos que usted sabe lo que son moleculas,átomos y los enlaces entre ellos para mantener la integridad física de la sustancia,sin esas"herramientas" previas le resultara difícil entender a cabalidad lo que sigue a continuación.
Para iniciar utilizaremos la reacción de combustión de metano (CH4) en una atmósfera de oxigeno (O2) de acuerdo a la reacción 1 para formar dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).


Molecular mente seria:               CH4+2O2-------------------CO2 + 2H2O   ( Reaccion 1)   

      

nomenclatura de compuestos inorgánicos

Cuando los primeros alquimistas daban origen a la rama de la ciencia que hoy conocemos  como química,a medida que los compuestos se descubrirán y se caracterizaban recién un nombre,por ejemplo,las sustancias H2O se denomino agua,de donde derivo el nombre en espale agua;la sustancia NH3 obtuvo su nombre relacionado con su recolección cerca del templo a Ammno Ra en la libia antigua y ha trascendido en español como amoniaco;del mismo modo el compuesto Hg2 Cl2 fue llamado kanoc  ( en griego y que significa bello) y termino siendo calomelanos en español.
Estos nombres particulares se conocen hoy como nombres comunes.Pero suponga usted nombrar de esta forma a los millones de compuestos conocidos.

La única manera de saber que es amoniaco es usando la memoria,así que imagine memorizar solo unos cuantos cientos de nombre diferentes y tendrá un idea de la magnitud del problema.Debido a esto es muy pronto se vio la necesidad de buscar alguna forma de nombrar los compuestos usando un sistema de nomenclatura,darle a cada compuesto cualquiera saber su composición y formula química.Si usted comprende el sistema de nomenclatura,podrá escribir la formula química solamente conociendo el nombre.

Compuestos Binarios
Los compuestos binarios a su vez pueden separar en dos grandes grupos:
1-Compuestos binarios ionicos: están constituidos por un metal  y un no metal y son usualmente ionicos
2-Compuestos binarios covalentes :están constituidos por dos metales o metaloides y son usualmente covalentes.

Compuestos Binarios ionicos 
La formula molecular de estos compuestos se escribe siempre con el metal delante del no metal de forma que el cloruro de potasio se escribe siempre KCL y nunca CIK y cuando se escribe la formula,se consideran los elementos como iones,el metal como cation (K+) y el no metal como anión (Cl-).Esto ultimo resulta en que también se puede decir que el cation va primero que el anión,el cation uro,a excepción de cuando se trata de oxigeno que se usa la palabra oxido Ej: 

FORMULA                     CATION                  ANIÓN                    NOMBRE DEl COMPUESTO 

Na2 S                                 Na +                         S2

                                                                                                              Sulfuro de sodio 
CaCI2                                Ca2+                         CI-
                                                                                                             Cloruro de calcio 
Li3                                      Li +                          N3-                                                             
                                                                                                              Nitruro de litio 
Al2O3                                Al 3+                        O2-
                                                                                                              Oxido de aluminio 

TODO ES QUÍMICA O NO

Dice que todo es química y creo yo no todo es química,en el año 2011 dijeron no lo afirmaron pero dicen que no todo es química,el eslogan de los químicos.

La cuestión no es si todo"es" química o no.La cuestión es ver si la ciencia de la química explica el mundo adecuadamente y si aceptando que una ciencia se ayuda de las otras,la química se ha constituido como una ciencia diferenciada,porque tiene un objeto propio y metodológicas especificas.Y no pretende abarcar todo el mundo físico,sino solo una parte.La pregunta no es si todo es química,sino cuando es la química la ciencia relevante.

La química es la ciencia relevante en tres tipos de situaciones:

1: En los casos en que lo importante es la composición de la sustancias.Los átomos de un elemento son diferentes  de los de otro componente tengamos en un sistema,este tiene unas propiedades u otras.La química nos dice que y cuanto hay un sistema y como se comportan los compuestos en este sistema en concreto.Cuanto cadmio hoy en un pescado,cuanto boro hay en un vidrio,cuanto dióxido de carbono hay en la atmósfera,cuanto helio en el sol.Y  que propiedades tienen todos estos sistemas por el hecho de que hay lo que hay.La química es la ciencia relevante en la composición.

2: En los casos en que es importante la estructura de la sustancias.Las propiedades de los materiales están determinadas por la composición de lo que hay,y por como están trabadas las moleculas,los iones y los átomos que los componen.Por que los vidrios son duros pero frágiles;por que unos polímeros son plásticos y otros elásticos;por que los metales tienen las propiedades que tiene por que los chips de silicio o los flanes partir de la estructura de las moleculas biológicas implicadas.La química es la ciencia relevante en la estructura de la material.

3: Cuando hay cambio químico.Las reacciones químicas transforman unas sustancias en otras,de composición y propiedades diferentes y esto es tema de la química,las materias primera de cualquier tipo se transforman en otros y esto se aprovecha en la industria o a escalas domestica.Como en el punto anterior,las reacciones químicas ayudan también a comprender la mayor parte de fenómenos biológicos de los organismos vivos.La química es la ciencia relevante también en estos casos.

MODELO ATÓMICO Y ENLACES

Generalidades del atomo
La idea de que la materia esta constituida por partículas muy pequeñas es antigua.

JOHN DALTON (1766-1844). 
-Cada elemento posee su propio tipo de atomo. Todos los átomos de un elemento son exactamente iguales.
-Cuando los elementos reaccionan entre si,de los átomos de los elementos solo se combinan,sin transformarse.
-Cuando ocurre esta combinación,los átomos se unen unos a otros átomos en proporciones fijas.

Toda la materia que conocimos esta constituidas por partículas muy pequeñas,los átomos.Hace aproximadamente 100 años se descubrió que los átomos estaban formados por partículas mas pequeñas.Las que poseen cargas eléctricas.Un atomo esta constituido por una región interna y otra externa.

MODELO ATÓMICO 

También conocido como el budín de pasas,es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por joseph john Thomson,descubridor del electrón,en 1897 antes del descubrimiento del proton y del neutro.En dicho modelo,el atomo esta compuesto por electrones de carga negativa del proton y del positivo,como pasas en un budin.Se pensaba que los electrones de carga negativa en un atomo alrededor del atomo .En otras ovaciones,en un lugar de una sopa de carga positiva se postulaba con una nube de carga positiva.En 1906 Thomson recibió el premio Nobel de Física por sus investigaciones en la conducción eléctrica en gases.

Si hacemos una interpretación del modelo atómico desde un punto de vista mas microscópico,puede definirse una estructura abierta para el mismo,dado que los protones se encuentran inmersos y sumergidos en el seno de la masa que define la carga neutra del atomo.

ESTADOS DE LA MATERIA

La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: solido,liquido y gaseoso.Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre,solo algunas sustancias puede hallarse de modo natural en los tres estados,tal es el caso del agua.
La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así,los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado solido y el oxigeno o el Co2 en estado gaseoso:

 ° Los sólidos: tienen forma y volumen constantes.Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

 ° Los líquidos: No tienen forma fija pero si volumen.La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy especificas son características de los líquidos.

° Los gases: No tienen forma ni volumen fijos: En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

ESTADOS SÓLIDOS
Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes.Esto se debe a que las partículas que los forman estas unidad por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.En el estado solido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas,pero no pueden moverse trasladándose liberalmente a lo largo del solido.
Las partículas en el estado solido propiamente dicho,se disponen de forma ordenada,con una regularidad espacial geométrica,que da lugar a diversas estructuras cristalinas.
Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas.

ESTADO LIQUIDO 
Los líquidos,al igual que los sólidos,tienen volumen constante.En los líquidos las partículas están unidas por unas fuerzas de atracción menores que en los sólidos,por esta razón las partículas de un liquido pueden trasladarse con libertad.El numero de partículas por unidad de volumen es muy alto,por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones entre ellas.
Así se explica que los líquidos no tengan forma fija y adopten la forma del recipiente que los contiene. También se explican propiedades como la fluidez o la viscosidad.

ESTADO GASEOSO
Los gases,igual que los líquidos,no tienen forma fija pero,a diferencia de estos,su volumen tampoco es fijo. También son fluidos,como los líquidos .En los gases,las fuerzas que mantienen unidad las partículas son muy pequeñas.En un gas el numero de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño.
Las partículas se mueven de forma desordenada,con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene. 

TERMODINAMICA

Una ciencia microscopia que estudia el calor,el trabajo,la energía y los cambios que ellos produce en los sistemas.Se basa en una serie de principios,llamados Principios de la termodinámica,que son enunciados axiomaticamente,y que se basan en las observaciones  de la naturaleza.A partir de estos principios,mediante unos desarrollos matemáticos sencillos,se obtienen unas leyes que pueden considerarse fiables,ya que no se han encontrado en la naturaleza situaciones que los contradigan.
La termodinámica química,por tanto estudia de forma microscopia fenómenos químicos y físicos que ocurren con las sustancias de nuestro material.

Actualmente se están aplicando estos principios microscopios en fenómenos a nivel microscópico,pero tratados estadisticamente.

Es el estudio de la  interrelación entre el calor y el trabajo con reacciones químicas o cambios físicos del estado dentro de los confines de las leyes termodinámicas.La termodinámica química involucra no solo mediciones de varias propiedades termodinámicas en el laboratorio,sino también la aplicación de métodos matemáticos al estudio de preguntas químicas y a las reacciones de los procesos.
La estructura de la química termodinámica esta basada en las primeras dos leyes de la termodinámica. Comenzando  a partir de la primera y segunda ley de la termodinámica,cuatro de estas cuatro,gran cantidad de ecuaciones relaciones con propiedades termodinámicas del sistema termodinámico puede ser derivadas utilizando matemáticas relativamente sencillas.Esto de linea la infraestructura matemática de la termodinámica química.

En 1865,el físico alemán Rudolf  Clausius  en su Teoria Mecanica del calor surgio que los principios de la termoquimica,por ejemplo,el calor producido en reacciones de combustión,podían ser aplicados a los principios de latermodinamica.Ampliando el trabajo de clausius,entre los años 1873 y 1873 el físico-matemático americano Willard Gibbs publico una serie de tres articulos,siendo el mas famoso de ellos En el Equilibrio de Sustancias Heterogeneas. 

CINÉTICA Y EQUILIBRIO QUÍMICO

cinética

La cinética química se encarga del estudio de la velocidad de reacción y los cambios que la acompañan.A medida que una reacción química progresa,los reactivos se van consumiendo y por ende va disminuyendo su concentración.La velocidad de una reacción química (Vr) se define como el cambio  de concentración de los reactivos en la unidad de tiempo.

                         Vr= (∆[R] / t)

La velocidad de una reacion se ve afectada por diversos factores:

- La naturaleza de los reactivos (los compuestos ionicos reaccionan mas rápido).   

- La temperatura ( aumenta la energía cinética,por lo tanto,la frecuencia de a las colisiones).

- Los catalizadores ( modifican la energía de activación).

- La concentración de los reactivos (al aumentar la concentración de los reactivos aumenta las posibilidades de colision).

Es de gran importancia saber determinar y hallar la concentración de cada uno de los reactivos,de los cuales va a depender la velocidad de reacción;de la concentración de un solo reactivo,que en este caso es A,esto lo podemos expresar diciendo que:

                                            Vr a [A

Según el orden de reacción estas se clasifican en reacciones de cero,primer,según,y tercer  orden.

EQUILIBRIO QUÍMICO

En las reacciones reversibles hay un momento en que la velocidad de la reacción directa (Vr1) llega a ser igual a la velocidad de la reacción inversa (Vr2);cuando esto sucede ( Vr1=Vr2) se establece el equilibrio químico,esto se caracteriza por que la concentración de los reactivos y los productos no van a cambiar,(ya que están produciendo con la mima velocidad que esta consumiendo.

Si reemplazamos las velocidades de reacción por las expresiones mencionadas en el apartado interior en el equilibrio tenemos 

                                                                k1[A]=k2 [C] [D]

         pasando los constantes de velocidad a un mismo lado de la                                                                       educación:

La relación entre las constantes directa o inversa se conoce como constante de equilibrio:

      ke=[C] [D] /  [A] [B]

Esta expresión constituye la ley de acción de masas,que nos dice que una vez alcanzado el equilibrio,el resultado de la multiplicación de las concentraciones de los productos,dividido entre a las concentraciones de los reactivos es una constante.