Antigua
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Edad de oro 5000 a.C.
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Descubrimiento del oro, la plata y el cobre.
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Edad de bronce 4000 a. C.
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Descubrimiento del bronce, fabricación de armas.
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Edad de hierro hace 3000 años
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Fabricación de acero, iniciación de la metalurgia.
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Egipcios hace 2600 años
1000 – 400 a.C.
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Fabricación de vidrios y esmaltes; preparación de jabón, perfumes bálsamos, betunes y sales de sodio, potasio cobre y aluminio; imitación de metales y piedras preciosas.
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Griegos 600 – 300 a. C.
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Empédocles postula la teoría de los cuatro elementos: tierra, aire, agua y fuego. Leucipo y Demócrito proponen la teoría atómica. Platón y Aristóteles descartan dicha concepción y proponen la teoría de la continuidad de la materia.
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Alquimia
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Árabes
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Geber, Avicena, Averroes, Razés.
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Europeos
Siglos VIII - XIII
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San Alberto Magno, Santo Tomás de Aquino, Roger Bacon, Ramón Lull, Nicolas Flamel.
El ideal era convertir los metales innobles en nobles. Por ejemplo el plomo en oro. Se creía que ello era posible si se encontraba la llamada “Piedra filosofal”. Otro objetivo era el de conseguir la eterna juventud, lo cual sería un hecho si se lograba preparar el “elixir de la vida”. Aunque no lo lograron, aportaron numerosos progresos en al química del laboratorio y en las técnicas de separación y destilación; obtuvieron el alcohol o espíritu de vino, y ácidos minerales como el nítrico y el sulfúrico.
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Iatroquímica
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Paracelso, Agrícola, Van_ Helmont y Lemery
Siglos VIII - XIII
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Transición entre la alquimia y la verdadera química, llamada química médica. Se preparan fundentes para la metalurgia y medicamentos.
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Renacentista
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Leonardo Da Vinci, Francis Bacon, Galileo, Descartes, Robert Boyle
Siglos XVI y XVII
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Se abandonan las especulaciones filosóficas de la edad media y se utiliza el método científico como método de investigación. Boyle establece el concepto moderno de elemento químico y adopta la teoría atómica para explicar las transformaciones químicas. Formula la ley empleada en gases llamada Ley de Boyle. En este periodo surgen las primeras academias de ciencias.
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Flogisto
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Sthal (fundador), Lomonossoff, Scheele, Joseph Priestley, Antoine Reaumur, Henry Cavendish.
Principios del siglo XVIII
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Sthal propone la teoría del flogisto: “toda sustancia combustible contiene un principio inflamable llamado flogisto, el cual se desprende en la combustión dejando un residuo que es la ceniza:
Esta teoría aunque equivocada, sirvió de estímulo para otras investigaciones.
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Moderna
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Antoine L. Lavoisier
Finales del siglo XVIII
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Refuta la teoría del flogisto al dar una explicación mas aceptable del fenómeno del la combustión.
Crear las bases de la química moderna. Establece la noción precisa de la sustancia pura. En sus investigaciones usan sistemáticamente la balanza y el principio de la conservación de la materia. Participa el la elaboración de una nomenclatura, introduce el método científico en la química y se considera el fundador de la fisiología por sus estudios acerca de la respiración.
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Atómica
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John Dalton, Ernest Rutherford, Niels Bohr, Meyer, Mendeleiev, Max Planck, Henry Becquerel, Pierre y Marie Curie, Otto Hahn, Fritz Strassman, Enrico Fermi, Robert Oppenheiner
Principios del siglo XIX finales del siglo XIX – siglo XX
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John Dalton (1808) creador de la teoría atómica, formulo la ley de Dalton para mezcla de gases.
Con Rutherford empieza a entreverse que el átomo se compone de partículas más pequeñas y que no es indivisible como lo indica su nombre.
Niels Bohr propone el sistema planetario del átomo, modelo precursor el aceptado actualmente.
La clasificación periódica de los elementos establecida separadamente por Meyer y Mendeleive, induce a los científicos a buscar la razón de esta periodicidad; surge así las primeras teorías acerca de la constitución de las átomos, modificados por ideas de la mecánica cuántica de Plank. Becquerel y los esposos Curie abren el camino a la estructura de los núcleos atómicos (radioactividad). De este periodo conocido como atómico se destacan: Hahn y Strassmann, quienes descubren la fisión nuclear; Fermi y Oppenheiner quienes realizaron la primera reacción en cadena, base para la fabricación de la bomba atómica.
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1. Conceptos básicos
La dinámica del planeta Tierra permite que la materia exista en diferentes estados de agregación, dando origen a multiplicidad de fenómenos. Por ejemplo, el agua de la atmósfera se condensa para producir el rocío o se evapora para precipitarse luego como agua lluvia. En las siguientes páginas veremos cuáles son las características básicas de los diferentes estados de agregación de la materia.
1.1 fuerza de atracción entre moléculas
Como sabemos, las sustancias están constituidas por átomos, iones o moléculas. Estas partículas se hallan sujetas a fuerzas de atracción y repulsión. Las fuerzas de atracción entre partículas de una misma sustancia, se conocen como fuerzas de cohesión. Las fuerzas de repulsión son el resultado de la energía cinética que poseen las partículas y que las mantiene en constante movimiento. La magnitud de este movimiento es directamente proporcional a la temperatura a la que se encuentre la sustancia.
El estado de agregación de una sustancia, bajo unas determinadas condiciones de temperatura y presión, es el resultado de la relación entre las fuerzas de atracción (cohesión) y las fuerzas de repulsión (energía cinética) presentes entre las partículas constituyentes de dicho material (figura 1).
A partir de esta relación entre fuerzas, podemos clasificar ls sustancias como gases, líquidos y sólidos. Así mismo, si modificamos las condiciones de presión y temperatura, provocaremos cabio de estado, como vimos en la primera unidad. Por ejemplo, cuando calentamos un líquido, suministramos energía a las partículas, con lo cual, la agitación térmica de estas aumenta. Con ello, la oposición a las fuerzas de cohesión es cada vez mayor, hasta que el líquido se convierte en vapor.
Cada sustancia, de acuerdo con su constitución físico-química se presenta como sólida, liquida o gaseosa a temperatura ambiente.
Los postulados anteriores constituyen un modelo explicativo para dar razón de los diferentes estados de la materia, así como de los cambios de estado que pueden experimentar las sustancias. Este modelo recibe el nombre de teoría cinético-molecular de la materia.
1.2 los gases
Según la teoría cinético-molecular, los gases presentan las siguientes características:
• tienden a ocupar todo el espacio disponible en el recipiente que las contiene, ya que sus moléculas poseen gran energía cinética, superando las fuerzas de atracción intermoleculares. Esta propiedad se denomina expansibilidad.
• Como consecuencia de la expansibilidad, los gases no tienen forma ni volumen definido.
• El volumen ocupado por un gas depende de la presión ejercida sobre este, de forma que poseen una alta compresibilidad (figura2).
• Debido a que las fuerzas entre las partículas de un gas son débiles, estas se hallan dispersas en el espacio. Como resultado de esto, el volumen que ocupa un gas es muy superior al volumen de las partículas constitutivas del mismo, pues estas presentan una baja densidad.
• Cuando dos o más gases se hallan ocupando el mismo espacio, sus partículas son: el nitrógeno (N2), el oxígeno (O2), el hidrogeno (H2), el dióxido de carbono (CO2) y el cloro (Cl2). El oxígeno y el hidrogeno son los elementos constitutivos del agua, sin la cual no hubiera sido posible el desarrollo de la gran variedad de seres vivos que habita el planeta Tierra. Por esta razón, vamos a dedicar los siguientes apartados al estudio de estos dos gases.
1.2.1.3 PROPIEDADES QUIMICAS DEL OXÍGENO
El oxigeno esta constituido por moléculas diatómicas (O2). Y forma compuestos con casi todos los elementos, a excepción de los gases nobles. Con algunos elementos reacciona a temperaturas elevadas mientras que con otros reacciona rápida y violentamente.
El oxigeno forma óxidos ácidos con los elementos no metálicos, ejemplo:
S+O2-------> SO2 (oxido sulfúrico)
C+1/2O2---------> CO (óxido carbonoso u óxido carbono (II)
Con los metales, el oxigeno forma óxidos básicos. Algunos ejemplos son:
2Mg+O2 ---------> 2MgO (óxido de magnesio)
4Fe+3O2 ---------> 2F2O3 (óxido férrico)
Las sustancias que se queman durante la reacción es llamada combustible y la sustancia que mantiene la combustión se denomina comburente. El oxigeno actúa como comburente en combustiones que ocurren en el aire.
1.2.1.4 OBTENCION DE OXIGENO
La forma más común para obtener oxigeno en un laboratorio es por el calentamiento del clorato de potasio en presencia del dióxido de manganeso y actúa como catalizador de una reacción.
Ejemplo:
MnO2
2KClO3------->2KCl+3O2
Existen otras formas de obtener oxígeno, a través de la reacción entre el agua y el peróxido de sodio.
Ejemplo:
2Na2O2+2H2O-------> 4NaOH+O2
La electrolisis del agua es una forma de obtener oxigeno de alta pureza.
El oxígeno por tener número de oxidación -2 se desplaza hacia el anodo (+) y el hidrógeno por tener número de oxidación +1 se desplaza hacia el cátodo (-).
El oxígeno por tener número de oxidación -2 se desplaza hacia el anodo (+) y el hidrógeno por tener número de oxidación +1 se desplaza hacia el cátodo (-).
Mediante la destilación fraccionada de aire se obtienen grandes cantidades de oxigeno. El aire u oxigeno se despoja de la humedad y del CO2 que contiene y se enfría (contrae) y calienta (expande) hasta que finalmente se licua. Luego se destila, con el fin de separar el oxígeno del nitrógeno.
1.2.1.5. USOS
El oxígeno es uno de los agentes oxidantes que más se utilizan en la industria, debido a que es fácil de obtener y de bajo costo. En la industria del acero el oxigeno se utiliza para quemar impurezas del carbono y el azufre. El oxigeno liquido se utiliza como combustible de cierto tipo de cohete. Combinado con carbón, gasolina y aluminio en polvo, se convierte en un poderoso explosivo. En medicina es ampliamente utilizado en forma de inhalaciones, mezclado con helio y CO2.
EL HIDRÓGENO
HISTORIA:
En 1766, el químico ingles Henry cavendish (1731 a 1810) observo que cuando depositaba pequeños trozos de metal, por ejemplo, de zinc, en recipiente con acido, se desprendía un gas. Este gas tendía a ascender rápidamente a la atmosfera circundante, quemándose cuando entraba en contacto con el aire, luego de lo cual se observaba la aparición de vapor de agua. Cavendish, lo llamo”aire inflamable” por su propiedad de arder con facilidad. Mas tarde, Lavoisier observo que este gas era capas de formar agua, bajo ciertas condiciones, por lo que lo llamo hidrogeno que en griego significa generador de agua.
ESTADO NATURAL Y PROPIEDADES FÍSICAS
El hidrogeno existe en grandes cantidades en la naturaleza. En estado libre es poco frecuente, encontrándose solamente en los gases de erupciones volcánicas, en las capas más altas de la atmosfera, en el sol y en las estrellas. En condisiones normales de presión y temperatura (1 atm 0 ·c) es un gas inodoro, incoloro e insípido. Es buen conductor de calor y de electricidad. Se presenta en forma molecular como H2. Es el gas más ligero que se conoce, pues sus átomos presentan la estructura más sencilla posible, es decir, un protón y un electrón.
PROPIEDADES QUÍMICAS
El hidrogeno ejerce una fuerte acción sobre el oxigeno, asta tal punto que puede desplazar el metal unido a este en algunos óxidos, para formar agua. Esta propiedad se conoce como poder reductor y es una de las características mas importantes del hidrogeno.
CuO + H2----------> Cu + H2O
El hidrogeno reacciona también con la mayoría de los metales, formando hidruros. Estos se descomponen en presencia de agua y originan hidróxidos, como se muestra en la siguiente reacción:
CaH2 + 2 H2O --------> Ca(OH)2 + 2H2
El hidrogeno puede reaccionar también como los alógenos para formar hidrácidos
Cl2 + H2 --------> 2HCl
USOS DEL HIDROGENO
El hidrogeno se emplea en la obtención industrial de amoniaco, el cual es muy útil en la fabricación de fertilizantes y explosivos.
Otra aplicación industrial del H se relaciona con la solidificación de ciertas grasas, como el aceite de semillas de algodón. El aceite es calentado a unos 175 ·C, bajo presión y en presencia de níquel en polvo, que actúa como catalizador de proceso. Luego se hace burbujear hidrogeno atreves de la grasa liquida, con la cual el gas se combina con las moléculas de aceite y forma grasas mas pesadas que se solidifican fácilmente a temperaturas ordinarias. Este proceso se conoce como hidrogenación.
Cuando se mezcla adecuadamente con el oxigeno se emplea en el soplete oxhídrico, muy útil para soldar metales. También es empleado como combustible de cohetes.
En el laboratio sirve como agente reductor en numerosas reacciones.
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