,Índice:
Tema 1: La estructura de la materia...................................... pág 2
Tema 2: Sistema periódico.................................................... pág 9
Tema 3: El enlace químico..................................................... pág 24
Tema 4: Cinética química....................................................... pág 46
Tema 5: Equilibrio químico..................................................... pág 56
Tema 6: Química orgánica...................................................... pág 62
Tema 7: Ácido-base............................................................... pág 75
Tema 8: Redox (Oxidación-Reducción).................................. pág 84
Formulación Orgánica............................................................ pág 86
Formulación Inorgánica......................................................... pág 87
,La estructura de la materia
Modelo atómico de Thomson (1904)
El modelo atómico de Thomson, propuesto por J.J. Thomson en 1897, fue una de las primeras
teorías que intentó explicar la estructura interna del átomo. Según este modelo, el átomo se
consideraba como una esfera uniforme y compacta con una carga positiva distribuida de manera
uniforme y los electrones incrustados en ella, similar a las pasas en un pudin.
Thomson postuló que los electrones tenían carga negativa y estaban dispersos en el átomo, lo
que le dio al átomo una carga positiva global. Esta idea se basó en sus experimentos con tubos
de rayos catódicos, donde observó la desviación de los rayos por campos eléctricos y
magnéticos, lo que demostraba la existencia de partículas cargadas negativamente (electrones)
en el átomo.
Sin embargo, el modelo de Thomson no pudo explicar fenómenos observados posteriormente,
como el espectro de líneas de emisión y la dispersión de partículas alfa en experimentos de
dispersión. Estos experimentos revelaron la presencia de un núcleo central denso y pequeño en
el átomo, lo que llevó al desarrollo posterior del modelo nuclear del átomo por parte de Ernest
Rutherford.
Aunque el modelo de Thomson resultó ser incorrecto en su descripción detallada de la estructura
del átomo, fue un paso importante en la comprensión de la existencia de partículas subatómicas
cargadas y sentó las bases para futuros modelos atómicos más precisos y completos.
Modelo atómico de Rutherford (1911)
El modelo atómico de Rutherford, propuesto por Ernest Rutherford en 1911, fue una revisión
importante del modelo de Thomson. Este modelo se basó en el famoso experimento de la lámina
de oro, realizado por Rutherford y sus colaboradores.
Según el modelo de Rutherford, el átomo está compuesto por un núcleo pequeño y denso en su
centro, que contiene la mayor parte de la masa del átomo y lleva una carga positiva. El núcleo
está rodeado por electrones que giran alrededor en órbitas circulares, similar a los planetas que
orbitan alrededor del sol.
En el experimento de la lámina de oro, Rutherford bombardeó partículas alfa (núcleos de helio)
contra una lámina delgada de oro. La mayoría de las partículas alfa pasaron a través de la lámina
sin desviarse, lo que indicaba que el átomo era principalmente espacio vacío. Sin embargo,
algunas partículas alfa experimentaron desviaciones signi cativas o incluso retrocesos, lo que
implicaba la presencia de una región pequeña y densa en el átomo, el núcleo, donde las cargas
positivas estaban concentradas.
El modelo de Rutherford explicaba la existencia de partículas alfa desviadas por la repulsión
electrostática entre las cargas positivas en el núcleo y las partículas alfa cargadas positivamente.
Sin embargo, este modelo tenía di cultades para explicar la estabilidad del átomo, ya que según
las leyes de la física clásica, los electrones en órbita deberían perder energía y caer en espiral
hacia el núcleo.
Posteriormente, el modelo de Rutherford fue re nado con la incorporación de la teoría cuántica,
dando lugar al modelo atómico de Bohr y posteriormente al modelo cuántico actual, que describe
el comportamiento de los electrones en términos de orbitales y niveles de energía. Aunque el
modelo de Rutherford tuvo limitaciones, fue un avance fundamental en la comprensión de la
estructura interna del átomo y sentó las bases para desarrollos posteriores en la física nuclear y la
teoría cuántica.
Antecedentes del modelo atómico de Bohr
Hipótesis de Planck
La hipótesis de Planck, propuesta por Max Planck en 1900, establece que la energía radiante
(como la luz) es emitida y absorbida en cantidades discretas llamadas "cuantos". Esta hipótesis
fue una respuesta a la discrepancia observada entre las predicciones de la física clásica y los
resultados experimentales sobre la radiación del cuerpo negro.
fi fi fi
, Según la física clásica, se esperaba que la energía radiante fuera emitida y absorbida de manera
continua, sin embargo, los experimentos mostraban que la energía se emitía y absorbía en
paquetes discretos de energía. Para explicar este fenómeno, Planck propuso que la energía
radiante se cuantizaba en múltiplos de una cantidad mínima, que luego se denominó "cuanto de
energía" o "cuanto de Planck" y se simboliza como h.
La expresión matemática que describe la relación entre la energía (E) de un cuanto de luz y su
frecuencia (ν) es la siguiente:
E = hν
Donde h es la constante de Planck.
La hipótesis de Planck sentó las bases para el desarrollo de la teoría cuántica y tuvo un impacto
signi cativo en nuestra comprensión de la naturaleza de la radiación y la estructura de la materia.
A partir de esta hipótesis, Albert Einstein propuso en 1905 el concepto del efecto fotoeléctrico,
por el cual la luz puede comportarse como partículas individuales de energía (fotones), lo que
también contribuyó al desarrollo de la teoría cuántica.
Explicación de Einstein del efecto fotoeléctrico
El efecto fotoeléctrico es un fenómeno físico en el que los electrones son liberados de un material
cuando es expuesto a la luz. Albert Einstein proporcionó una explicación teórica para este
fenómeno en 1905, por la cual recibió el Premio Nobel de Física en 1921.
La teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico se basa en la noción de que la luz está
compuesta por partículas discretas llamadas "fotones". Según su teoría, cuando un fotón
interactúa con un electrón en un material, puede transferir su energía al electrón. Si la energía del
fotón es su ciente para superar la energía de enlace del electrón en el material, el electrón será
liberado y se generará una corriente eléctrica.
Einstein propuso que la energía de un fotón está relacionada con su frecuencia mediante la
ecuación E = hf, donde E es la energía del fotón, h es la constante de Planck y f es la frecuencia
de la luz. Según esta relación, los fotones de mayor frecuencia tienen mayor energía.
El trabajo que debe realizarse para liberar un electrón de un material se llama "función de trabajo"
y se denota por φ. Einstein demostró que la energía cinética máxima del electrón liberado,
llamada "energía cinética máxima" (KE), está determinada por la diferencia entre la energía del
fotón incidente (E) y la función de trabajo (φ). Matemáticamente, esto se expresa como KE = E -
φ.
Además, Einstein explicó que la intensidad de la luz incidente no afecta la energía cinética
máxima de los electrones, sino solo la cantidad de electrones liberados por unidad de tiempo.
Esto se debe a que la intensidad de la luz está relacionada con el número de fotones incidentes
por unidad de tiempo, pero la energía de cada fotón individual no depende de la intensidad.
La teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico fue revolucionaria en su tiempo y proporcionó
una explicación cuantitativa precisa de los resultados experimentales observados. También sentó
las bases para el desarrollo posterior de la mecánica cuántica, al introducir el concepto de la
naturaleza cuántica de la luz y la energía de los fotones.
Estudio de los espectros atómicos
El estudio de los espectros atómicos es una rama importante de la física que se centra en el
análisis de la radiación electromagnética emitida o absorbida por los átomos. Los espectros
atómicos son patrones de líneas o bandas de diferentes colores o longitudes de onda que se
obtienen al descomponer la luz emitida por una fuente de átomos en sus componentes
individuales.
Los espectros atómicos proporcionan información valiosa sobre la estructura electrónica y las
propiedades de los átomos. A continuación, se presentan los principales tipos de espectros
atómicos y cómo se utilizan para estudiar los átomos:
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Tema 1: La estructura de la materia...................................... pág 2
Tema 2: Sistema periódico.................................................... pág 9
Tema 3: El enlace químico..................................................... pág 24
Tema 4: Cinética química....................................................... pág 46
Tema 5: Equilibrio químico..................................................... pág 56
Tema 6: Química orgánica...................................................... pág 62
Tema 7: Ácido-base............................................................... pág 75
Tema 8: Redox (Oxidación-Reducción).................................. pág 84
Formulación Orgánica............................................................ pág 86
Formulación Inorgánica......................................................... pág 87
,La estructura de la materia
Modelo atómico de Thomson (1904)
El modelo atómico de Thomson, propuesto por J.J. Thomson en 1897, fue una de las primeras
teorías que intentó explicar la estructura interna del átomo. Según este modelo, el átomo se
consideraba como una esfera uniforme y compacta con una carga positiva distribuida de manera
uniforme y los electrones incrustados en ella, similar a las pasas en un pudin.
Thomson postuló que los electrones tenían carga negativa y estaban dispersos en el átomo, lo
que le dio al átomo una carga positiva global. Esta idea se basó en sus experimentos con tubos
de rayos catódicos, donde observó la desviación de los rayos por campos eléctricos y
magnéticos, lo que demostraba la existencia de partículas cargadas negativamente (electrones)
en el átomo.
Sin embargo, el modelo de Thomson no pudo explicar fenómenos observados posteriormente,
como el espectro de líneas de emisión y la dispersión de partículas alfa en experimentos de
dispersión. Estos experimentos revelaron la presencia de un núcleo central denso y pequeño en
el átomo, lo que llevó al desarrollo posterior del modelo nuclear del átomo por parte de Ernest
Rutherford.
Aunque el modelo de Thomson resultó ser incorrecto en su descripción detallada de la estructura
del átomo, fue un paso importante en la comprensión de la existencia de partículas subatómicas
cargadas y sentó las bases para futuros modelos atómicos más precisos y completos.
Modelo atómico de Rutherford (1911)
El modelo atómico de Rutherford, propuesto por Ernest Rutherford en 1911, fue una revisión
importante del modelo de Thomson. Este modelo se basó en el famoso experimento de la lámina
de oro, realizado por Rutherford y sus colaboradores.
Según el modelo de Rutherford, el átomo está compuesto por un núcleo pequeño y denso en su
centro, que contiene la mayor parte de la masa del átomo y lleva una carga positiva. El núcleo
está rodeado por electrones que giran alrededor en órbitas circulares, similar a los planetas que
orbitan alrededor del sol.
En el experimento de la lámina de oro, Rutherford bombardeó partículas alfa (núcleos de helio)
contra una lámina delgada de oro. La mayoría de las partículas alfa pasaron a través de la lámina
sin desviarse, lo que indicaba que el átomo era principalmente espacio vacío. Sin embargo,
algunas partículas alfa experimentaron desviaciones signi cativas o incluso retrocesos, lo que
implicaba la presencia de una región pequeña y densa en el átomo, el núcleo, donde las cargas
positivas estaban concentradas.
El modelo de Rutherford explicaba la existencia de partículas alfa desviadas por la repulsión
electrostática entre las cargas positivas en el núcleo y las partículas alfa cargadas positivamente.
Sin embargo, este modelo tenía di cultades para explicar la estabilidad del átomo, ya que según
las leyes de la física clásica, los electrones en órbita deberían perder energía y caer en espiral
hacia el núcleo.
Posteriormente, el modelo de Rutherford fue re nado con la incorporación de la teoría cuántica,
dando lugar al modelo atómico de Bohr y posteriormente al modelo cuántico actual, que describe
el comportamiento de los electrones en términos de orbitales y niveles de energía. Aunque el
modelo de Rutherford tuvo limitaciones, fue un avance fundamental en la comprensión de la
estructura interna del átomo y sentó las bases para desarrollos posteriores en la física nuclear y la
teoría cuántica.
Antecedentes del modelo atómico de Bohr
Hipótesis de Planck
La hipótesis de Planck, propuesta por Max Planck en 1900, establece que la energía radiante
(como la luz) es emitida y absorbida en cantidades discretas llamadas "cuantos". Esta hipótesis
fue una respuesta a la discrepancia observada entre las predicciones de la física clásica y los
resultados experimentales sobre la radiación del cuerpo negro.
fi fi fi
, Según la física clásica, se esperaba que la energía radiante fuera emitida y absorbida de manera
continua, sin embargo, los experimentos mostraban que la energía se emitía y absorbía en
paquetes discretos de energía. Para explicar este fenómeno, Planck propuso que la energía
radiante se cuantizaba en múltiplos de una cantidad mínima, que luego se denominó "cuanto de
energía" o "cuanto de Planck" y se simboliza como h.
La expresión matemática que describe la relación entre la energía (E) de un cuanto de luz y su
frecuencia (ν) es la siguiente:
E = hν
Donde h es la constante de Planck.
La hipótesis de Planck sentó las bases para el desarrollo de la teoría cuántica y tuvo un impacto
signi cativo en nuestra comprensión de la naturaleza de la radiación y la estructura de la materia.
A partir de esta hipótesis, Albert Einstein propuso en 1905 el concepto del efecto fotoeléctrico,
por el cual la luz puede comportarse como partículas individuales de energía (fotones), lo que
también contribuyó al desarrollo de la teoría cuántica.
Explicación de Einstein del efecto fotoeléctrico
El efecto fotoeléctrico es un fenómeno físico en el que los electrones son liberados de un material
cuando es expuesto a la luz. Albert Einstein proporcionó una explicación teórica para este
fenómeno en 1905, por la cual recibió el Premio Nobel de Física en 1921.
La teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico se basa en la noción de que la luz está
compuesta por partículas discretas llamadas "fotones". Según su teoría, cuando un fotón
interactúa con un electrón en un material, puede transferir su energía al electrón. Si la energía del
fotón es su ciente para superar la energía de enlace del electrón en el material, el electrón será
liberado y se generará una corriente eléctrica.
Einstein propuso que la energía de un fotón está relacionada con su frecuencia mediante la
ecuación E = hf, donde E es la energía del fotón, h es la constante de Planck y f es la frecuencia
de la luz. Según esta relación, los fotones de mayor frecuencia tienen mayor energía.
El trabajo que debe realizarse para liberar un electrón de un material se llama "función de trabajo"
y se denota por φ. Einstein demostró que la energía cinética máxima del electrón liberado,
llamada "energía cinética máxima" (KE), está determinada por la diferencia entre la energía del
fotón incidente (E) y la función de trabajo (φ). Matemáticamente, esto se expresa como KE = E -
φ.
Además, Einstein explicó que la intensidad de la luz incidente no afecta la energía cinética
máxima de los electrones, sino solo la cantidad de electrones liberados por unidad de tiempo.
Esto se debe a que la intensidad de la luz está relacionada con el número de fotones incidentes
por unidad de tiempo, pero la energía de cada fotón individual no depende de la intensidad.
La teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico fue revolucionaria en su tiempo y proporcionó
una explicación cuantitativa precisa de los resultados experimentales observados. También sentó
las bases para el desarrollo posterior de la mecánica cuántica, al introducir el concepto de la
naturaleza cuántica de la luz y la energía de los fotones.
Estudio de los espectros atómicos
El estudio de los espectros atómicos es una rama importante de la física que se centra en el
análisis de la radiación electromagnética emitida o absorbida por los átomos. Los espectros
atómicos son patrones de líneas o bandas de diferentes colores o longitudes de onda que se
obtienen al descomponer la luz emitida por una fuente de átomos en sus componentes
individuales.
Los espectros atómicos proporcionan información valiosa sobre la estructura electrónica y las
propiedades de los átomos. A continuación, se presentan los principales tipos de espectros
atómicos y cómo se utilizan para estudiar los átomos:
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