Grado 8
  1. Introducción a la Química  1.1. Naturaleza y alcance de la química  1.2. Importancia de la química en la vida diaria  1.3. La química y su relación con otras ciencias  1.4. El papel de la química en la industria, la medicina y el medio ambiente  1.5. Investigación científica y métodos experimentales en química
  2. La materia y sus propiedades  2.1. Definición y clasificación de la materia  2.2. Propiedades físicas y químicas de la materia  2.3. Ley de la conservación de la materia  2.4. Propiedades extensivas e intensivas de la materia  2.5. Teoría cinético-molecular de la materia  2.6. Estados de la materia: sólidos, líquidos, gases, plasmas y condensados de Bose-Einstein  2.7. Los cambios de estado y energía están involucrados  2.8. Difusión y movimiento Browniano
  3. Elementos, Compuestos y Mezclas  3.1. Definición y diferencias entre elementos, compuestos y mezclas  3.2. Estructura Atómica y Número Atómico  3.3. Símbolos y fórmulas químicas  3.4. Tendencias en la Tabla Periódica (Grupos y Periodos)  3.5. Clasificación de Elementos: Metales, No Metales y Metaloides  3.6. Elementos de Tierras Raras y Metales de Transición  3.7. Tipos de mezclas: homogéneas y heterogéneas  3.8. Separación de mezclas utilizando métodos físicos y químicos
  4. Técnicas de Separación  4.1. Filtración, Sedimentación y Decantación  4.2. Evaporación y cristalización  4.3. Destilación y destilación fraccionada  4.4. Cromatografía y sus aplicaciones  4.5. Sublimación en la purificación de compuestos  4.6. El papel de la centrifugación en los procesos bioquímicos
  5. Estructura Atómica  5.1. La teoría atómica de Dalton  5.2. Estructura del átomo: protones, neutrones y electrones  5.3. El modelo atómico de Bohr  5.4. Introducción al Modelo Mecánico Cuántico  5.5. Configuración Electrónica y Niveles de Energía  5.6. Espectros de excitación y emisión  5.7. Isótopos y sus aplicaciones
  6. Tabla Periódica y Tendencias Químicas  6.1. Historia y desarrollo de la tabla periódica  6.2. Ley periódica moderna  6.3. Periodicidad y tendencias en tamaños atómicos y iónicos  6.4. Energía de Ionización, Afinidad Electrónica y Electronegatividad  6.5. Introducción a los lantánidos y actínidos  6.6. Aplicación de tendencias periódicas en química
  7. Enlace Químico y Estructura Molecular  7.1. Tipos de enlaces químicos: enlaces iónicos, covalentes y metálicos  7.3. Moléculas Polares y No Polares  7.4. El enlace de hidrógeno y sus aplicaciones  7.5. Fuerzas intermoleculares: dipolo-dipolo, fuerza de dispersión de London
  8. Reacciones Químicas y Estequiometría  8.1. Ecuaciones Químicas y Balance  8.2. Tipos de Reacciones Químicas: Combinación, Descomposición, Desplazamiento y Redox  8.3. Introducción a la estequiometría y el concepto del mol  8.4. Reactivo limitante en ecuaciones químicas  8.5. Velocidad de reacción, catalizador y factores que afectan la velocidad de reacción
  9. Ácidos, Bases y Sales  9.1. Definición y Propiedades de Ácidos y Bases  9.2. Ácidos y bases fuertes vs. débiles  9.3. Escala de pH y cálculo de pH  9.4. Reacciones de neutralización  9.5. Soluciones amortiguadoras y su importancia  9.6. Aplicaciones de Ácidos, Bases y Sales en la Vida Diaria
  10. Soluciones y Solubilidad  10.1. Definición de Solución, Soluto y Solvente  10.2. Factores que Afectan la Solubilidad  10.3. Unidades de concentración: molaridad y molalidad  10.4. Soluciones saturadas, no saturadas y sobresaturadas  10.5. Concepto de ósmosis y ósmosis inversa  10.6. Propiedades coligativas de las soluciones
  11. Gases y Leyes de los Gases  11.1. Propiedades de los gases  11.2. Introducción a los Gases Ideales y Reales  11.3. Ley de Boyle, Ley de Charles y Ley de Avogadro  11.4. Ecuación de Gas Ideal y Sus Aplicaciones  11.5. Aplicación de las leyes de los gases en la vida real
  12. Termoquímica y transformación de energía  12.1. Energía en las Reacciones Químicas  12.2. Reacciones Exotérmicas vs. Endotérmicas  12.3. Cambios de Calor y Entalpía  12.4. Calorimetría y transferencia de calor en reacciones
  13. Metales y No metales  13.1. Physical and Chemical Properties of Metals and Nonmetals  13.2. Serie de Reactividad de los Metales  13.3. La corrosión y su prevención  13.4. Extracción de metales de los minerales  13.5. Usos de metales y no metales en la vida diaria
  14. Introducción a la Química Orgánica  14.1. Características del carbono y compuestos orgánicos  14.2. Grupos funcionales y su importancia  14.3. Hidrocarburos Simples: Alcanos, Alquenos y Alquinos  14.4. Isomería en compuestos orgánicos  14.5. Introducción a los polímeros y sus usos
  15. Química Ambiental y Sostenibilidad  15.1. Principios de la química verde  15.2. Efectos de la contaminación química en los ecosistemas  15.3. Lluvia ácida y sus efectos  15.4. Agotamiento de la capa de ozono y calentamiento global  15.5. Gestión de Residuos y Reciclaje en Química

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Introducción a los lantánidos y actínidos


La tabla periódica está organizada de tal manera que los elementos con propiedades similares se agrupan juntos. Hay dos series especiales de elementos llamados los lantánidos y los actínidos. Estos elementos se encuentran en dos filas separadas debajo del cuerpo principal de la tabla periódica, y debido a sus propiedades únicas, a menudo se discuten juntos. En esta introducción, exploraremos su ubicación en la tabla periódica, sus propiedades químicas únicas y su importancia en el mundo.

Lantánidos

La serie de lantánidos incluye 15 elementos químicos con números atómicos que van del 57 al 71, desde el lantano ( La ) hasta el lutecio ( Lu ). Estos elementos se refieren a veces como "elementos de tierras raras", aunque son relativamente abundantes en la corteza terrestre.

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu

Los lantánidos son conocidos por su alta susceptibilidad magnética y su capacidad para producir colores en compuestos químicos. Se utilizan en una variedad de aplicaciones como catalizadores, fósforos y materiales para fabricar imanes permanentes fuertes.

Propiedades químicas de los lantánidos

  • Generalmente aparecen brillantes y de color blanco plateado.
  • Los lantánidos tienen altos puntos de fusión y ebullición.
  • Usualmente exhiben estado de oxidación +3; sin embargo, algunos compuestos también pueden exhibir estados +2 y +4.
  • Estos elementos son conocidos por su capacidad para formar complejos con moléculas orgánicas.

Por ejemplo, el lantano ( La ) reacciona con agua para formar hidróxido de lantano:

        2 La + 6 H 2 O → 2 La(OH) 3 + 3 H 2

Como puede ver, el lantano reacciona con agua para formar hidrógeno gaseoso y un precipitado blanco de hidróxido de lantano.

Actínidos

La serie de actínidos incluye 15 elementos, desde el actinio ( Ac ) hasta el laurencio ( Lr ), con números atómicos que van del 89 al 103. A diferencia de los lantánidos, muchos de los actínidos son radiactivos, siendo el uranio ( U ) y el torio ( Th ) los más abundantes en la naturaleza.

Ac Th Pa U Np Pu Am

Los actínidos son importantes en la producción de energía nuclear y tienen varias aplicaciones en la medicina y la industria debido a sus propiedades radiactivas.

Propiedades químicas de los actínidos

  • Generalmente son metales densos con una textura suave y maleable.
  • Los actínidos pueden existir en una variedad de estados de oxidación, típicamente que van del +3 al +6, permitiendo una variedad de reacciones químicas.
  • Estos elementos son conocidos por su radiactividad, lo que significa que pueden emitir partículas y energía.

Por ejemplo, el uranio ( U ) puede formar hexafluoruro de uranio en la siguiente reacción:

        U + 3 F 2 → UF 6

Esta propiedad química es particularmente útil en reactores nucleares y en el enriquecimiento de uranio para su uso como combustible nuclear.

Propiedades químicas de los lantánidos y actínidos

Tendencias dentro de los lantánidos

Los lantánidos muestran algunas tendencias únicas:

  • A medida que avanzamos a lo largo de la serie de lantánidos, los radios atómicos e iónicos disminuyen. Esto se conoce como la "contracción lantánida".
  • Esta contracción se debe al pobre efecto de apantallamiento de los electrones 4f, resultando en una mayor atracción entre los electrones y el núcleo.

Aquí hay una tabla simple que muestra la disminución en el radio iónico a medida que avanzamos a través de algunos de los lantánidos:

Elemento Radio iónico (pm)
La 3+ 117
Ce 3+ 114
Pr 3+ 113
Nd 3+ 112

Tendencias dentro de los actínidos

La serie de actínidos también muestra tendencias notables:

  • La variabilidad en los estados de oxidación debido a la capacidad de los electrones 5f para participar en el enlace es más pronunciada que en los lantánidos.
  • Al igual que con los lantánidos, el radio iónico disminuye a medida que avanzamos a lo largo de la serie de actínidos. Sin embargo, esta disminución es menos consistente debido a la presencia de múltiples estados de oxidación.

Las propiedades nucleares de los actínidos, como la vida media y el tipo de radiación emitida, también son importantes para varias aplicaciones.

Aplicaciones de los lantánidos y actínidos

Usos de los lantánidos

  • Imanes: El neodimio se usa para fabricar imanes poderosos que se encuentran en auriculares, discos duros y motores eléctricos.
  • Lasers: Algunos lantánidos se usan para fabricar láseres de estado sólido para corte y soldadura.
  • Fósforos: El europio y el terbio se utilizan en equipos de iluminación y pantallas de televisión en color.

Usos de los actínidos

  • Energía nuclear: El uranio y el plutonio son vitales para los reactores nucleares y las bombas atómicas.
  • Medicina: El americio se usa en algunos detectores de humo y como fuente de radiación en imágenes diagnósticas.

Conclusión

Los lantánidos y los actínidos, aunque a veces pasados por alto en el contexto más amplio de la tabla periódica, juegan un papel importante en una variedad de campos tecnológicos y científicos. Sus propiedades químicas únicas, tales como diferentes estados de oxidación y la radiactividad, los hacen indispensables en la tecnología moderna. Al entender estos elementos, adquirimos una visión de su enorme potencial y su impacto en el mundo.


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