Tipos de modelos que explican los fenómenos

Tipos de modelos

• Modelos físicos: Es una representación o copia -generalmente a escala, ya sea mayor o menor- de algún objeto de interés y que permite su examen en diferentes circunstancias (ver Maqueta y Prototipo). La escala no es necesariamente la misma en todos los ejes (por ejemplo, en modelados topográficos a veces se utilizan diferentes escalas verticales y horizontales).
• Modelos matemáticos: Busca representar fenómenos o relaciones entre ellos a través de una formulación matemática. Una clasificación de estos modelos los ordena como:
  • Modelos deterministas: aquellos en los cuales se asume que tanto los datos empleados como el o los fenómeno(s) mismo(s) son completamente conocidos, por lo menos en principio, y que las fórmulas empleadas son lo suficientemente exactas como para determinar precisamente el resultado, dentro de los límites determinados por la observación. (por ejemplo: las fórmulas de la Ley de gravitación universal de Newton)
  • Modelos estocásticos o probabilísticos, en el cual no se asume lo anterior, lo que implica que el resultado es una probabilidad. Existe por tanto incertidumbre. (por ejemplo, algunas de las formulaciones de la Relación de indeterminación de Heisenberg y Modelo estadístico)
  • Modelos numéricos: en los que la realidad física y las condiciones iniciales se representan mediante un conjunto de números, a partir de ellos se calculan u obtienen por algún medio otros resultados numéricos que reflejan cierto efecto de las condiciones iniciales. Estos modelos permiten “experimentar” a través de simulaciones en un computador u ordenador de modelos matemáticos o lógicos. (por ejemplo: Simulación numérica y Método de Montecarlo)
• Modelos gráficos que son la representación de datos, generalmente numéricos, mediante recursos gráficos (tales como líneas, vectores, superficies o símbolos), para que la relación entre los diferentes elementos o factores guardan entre sí se manifiesten visualmente. (ver también Iconografía de las correlaciones)
• Modelos analógicos, se basan en las analogías que se observan desde el punto de vista del comportamiento de sistemas físicos diferentes que, sin embargo, están regidos por formulaciones matemáticas idénticas. Por ejemplo, hasta los años 1970 el modelaje de sistemas de aguas subterráneas se realizaba con redes eléctricas de resistencias y condensadores. Este procedimiento, bastante engorroso y costoso se sustituyó con el modelaje puramente matemático en la medida en que aumentó la capacidad de los computadores y se popularizó el uso del cálculo numérico.
• Modelos Conceptuales. que pueden entenderse como un mapa de conceptos y sus relaciones, incluyendo suposiciones acerca de la naturaleza tanto de los fenómenos que esos conceptos representan como sus relaciones. Estos modelos implican un alto nivel de abstracción, concentrándose en aspectos de categorías semánticas o conceptuales que son considerados fundamentales para la comprensión de lo representado. (ejemplos: Modelo atómico de Bohr. El Modelo OSI; descripción de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones, y el Modelo cíclico de la evolución del Universo) . Los modelos conceptuales se podrían clasificar en modelos que se refieren a entidades o fenómenos aislados o únicos (el átomo, el universo) y los que se refieren a entidades específicas por lo menos en principio en relación a un grupo de tales entidades. (una estrella y sus características en relación a otras. Una molécula y su energía cinética en relación a la temperatura de un cuerpo)

Sistema termodinámico

Un sistema termodinámico es una parte del Universo que se aísla para su estudio.

Este aislamiento se puede llevar a cabo de una manera real, en el campo experimental, por ejemplo una máquina térmica, o de una manera ideal como la máquina de Carnot, cuando se trata de abordar un estudio teórico.

Clasificación

Los sistemas termodinámicos se clasifican según el grado de aislamiento que presentan con su entorno. Aplicando este criterio pueden darse tres clases de sistemas:

• Sistema aislado: Es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su entorno, es decir se encuentra en equilibrio termodinámico. Un ejemplo de esta clase podría ser un gas encerrado en un recipiente de paredes rígidas lo suficientemente gruesas (paredes [adiabáticas]) como para considerar que los intercambios de energía calorífica sean despreciables y que tampoco puede intercambiar energía en forma de trabajo.

• Sistema cerrado: Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el exterior. Multitud de sistemas se pueden englobar en esta clase. El mismo planeta Tierra puede considerarse un sistema cerrado. Una lata de sardinas también podría estar incluida en esta clasificación.

• Sistema abierto: En esta clase se incluyen la mayoría de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, un vehículo motorizado es un sistema abierto, ya que intercambia materia con el exterior cuando es cargado, o su conductor se introduce en su interior para conducirlo, o es provisto de combustible al repostarse, o se consideran los gases que emite por su tubo de escape pero, además, intercambia energía con el entorno. Solo hay que comprobar el calor que desprende el motor y sus inmediaciones o el trabajo que puede efectuar acarreando carga.

Existen otros criterios para la clasificación de sistemas. La homogeneidad que pueda presentar un sistema es uno de ellos. De esta manera se habla de sistemas:

• Homogéneos, si las propiedades macroscópicas de cualquier parte del sistema son iguales en cualquier parte o porción del mismo. El estado de agregación en el que puede presentarse el sistema puede ser cualquiera. Por ejemplo, una sustancia sólida, pura, que se encuentra cristalizada formando un monocristal es un sistema homogéneo, pero también lo puede ser una cierta porción de agua pura o una disolución, o un gas retenido en un recipiente cerrado.

• Heterogéneos, cuando no ocurre lo anterior

En Termodinámica, los sistemas elegidos para su estudio presentan, usualmente, una especial simplicidad. Los sistemas que se estudian son, generalmente, aquellos cuyo estado queda perfectamente determinado por un tema de variables de estado. Por ejemplo, el estado de un gas puede ser descrito perfectamente con los valores de la presión que hay en el mismo, la temperatura que presenta y el volumen que ocupa. En esta clase de sistemas, las variables no son absolutamente independientes, ya que existen ligaduras entre ellas que pueden ser descritas mediante ecuaciones de estado.

Energía de activación

La energía de activación  en química y biología es la energía mínima que necesita un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso. La energía de activación suele utilizarse para denominar la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química dada. Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, éstas deben colisionar en la orientación correcta y poseer una cantidad de energía mínima. A medida que las moléculas se aproximan, sus nubes de electrones se repelen. Esto requiere energía (energía de activación) y proviene de la energía térmica del sistema, es decir la suma de la energía traslacional, vibracional, etcétera de cada molécula. Si la energía es suficiente, se vence la repulsión y las moléculas se aproximan lo suficiente para que se produzca una reordenación de los enlaces de las moléculas. La ecuación de Arrhenius proporciona la base cuantitativa de la relación entre la energía de activación y la velocidad a la que se produce la reacción. El estudio de las velocidades de reacción se denomina cinética química.

Un ejemplo particular es el que se da en la combustión de una sustancia. Por sí solos el combustible y el comburente no producen fuego, es necesario un primer aporte de energía para iniciar la combustión autosostenida. Una pequeña cantidad de calor aportada puede bastar para que se desencadene una combustión, haciendo la energía calórica aportada el papel de energía de activación y por eso a veces a la energía de activación se la llama entalpía de activación.

Según el origen de este primer aporte de energía se clasifica como:

• químico: La energía química exotérmica desprende calor, que puede ser empleado como fuente de ignición.
• eléctrico: El paso de una corriente eléctrica o un chispazo produce calor.
• nuclear: La fusión y la fisión nuclear producen calor.
• mecánico: Por compresión o fricción, la fuerza mecánica de dos cuerpos puede producir calor.

Las siguientes representaciones gráficas manifiestan diferencias acerca de cómo la presencia de un catalizador (ejemplo una enzima en un proceso biológico) disminuye la energía de activación debido a su complementariedad y por tanto provoca una disminución en el tiempo requerido para que se forme el producto, o sea, aumenta la velocidad.

fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_activaci%C3%B3n

Clasificación de las reacciones químicas (tipos)

Todas las reacciones químicas existentes se pueden clasificar de diversas maneras, por ejemplo, algunos autores las clasifican en dos grandes grupos: reacciones de neutralización (acido -base) y reacciones de oxidación-reducción (redox); otros autores las clasifican en un solo grupo como reacciones generales, y así existen otras clasificaciones. He aquí todos estos grupos de re -acciones:

a. Reacciones de energía. Estas son de dos tipos:

- Reacciones exotérmicas. Son aquellas que liberan o pierden calor, por ejemplo las reacciones de combustión, que por desprender energía se utilizan como fuente de esta. En la combustión los reactivos son el combustible y el oxígeno del aire, y los productos suelen ser, aunque no siempre, dióxido de carbono y vapor de agua. Ejemplos:

Otros ejemplos de reacciones que desprenden energía o calor son: el paso de gas a líquido (condensación) y el paso de líquido a solido (solidificación).

- Reacciones endotérmicas. Estas reacciones necesitan calor para que se lleven a cabo. En ellas los productos tienen más energía que los reactivos. Un ejemplo de reacción endotérmica es la producción del ozono (O3). Esta reacción ocurre en las capas altas de la atmósfera, en donde las radiaciones ultravioleta proveen la energía del Sol. También ocurre cerca de descargas eléctricas (cuando se producen tormentas eléctricas). Hornear pan, calentar una tortilla y hervir agua requieren de energía (calor).

b. Reacciones de proceso. Que pueden ser de dos tipos:

- Reacciones reversibles. Son aquellas en donde los productos que se forman pueden regresar a sus estados o sustancias originales (reactivos). Este concepto está plasmado en aquellas ecuaciones que presentan dos flechas en sentido opuesto.

- Reacciones irreversibles. Los productos que se forman no pueden volver a sus estados o sustancias originales.

c. Reacciones de velocidad. Se clasifican en:

- Reacciones rápidas. En estas se forma una elevada cantidad de producto, en relación al tiempo en que se realizó la reacción.

- Reacciones lentas. La cantidad de producto formado es muy pequeña, siempre en relación al tiempo.

d. Reacciones REDOX. Son aquellas en las que algunos elementos químicos cambian su número de oxidación. Dicho de otro modo, una de las sustancias a combinar perderá o cederá electrones y la otra sustancia a combinar los ganara o aceptara tales electrones. Por lo tanto, estas reacciones son de dos tipos:

e. Reacciones de enlace.

- Reacciones iónicas. En la combinación de sustancias hay ganancia y pérdida de electrones.

- Reacciones covalentes. Las sustancias combinadas comparten sus electrones.

f. Reacciones generales. Es la clasificación más utilizada, y pueden ser:

- Reacciones de síntesis o combinación. Es cuando dos o más elementos y/o sustancias se

combinan para formar una nueva sustancia y más compleja.

- Reacciones de descomposición. Una sustancia compleja se descompone en las sustancias simples que la forman.

 

- Reacciones de desplazamiento sencillo. Una sustancia simple reacciona con una sustantancia compleja, provocando en esta la separación de uno de sus componentes. En otras palabras, un elemento químico libre sustituye a otro que está formando parte de un compuesto.

- Reacciones de doble desplazamiento. Dos sustancias compuestas o complejas reaccionan entre si, provocándose la separación e intercambio de alguno de sus componentes. Es decir,

dos sustancias complejas intercambian elementos químicos.

Cuadro resumen de las reacciones químicas generales.

Nombre	Descripción			Representación
Reacción de síntesis	Elementos o compuestos sencillos se unen para formar un compuesto más complejo.			A+B ? AB
Reacción de descomposición	Un compuesto se fragmenta en elementos o compuestos más sencillos.			AB ? A+B
Reacción de desplazamiento simple	Un elemento reemplaza a otro en un compuesto.			A + BC ? AB + C
Reacción de doble desplazamiento	Los iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes.			AB + CD ? BC + AD

fuente: http://www.monografias.com/trabajos97/las-reacciones-quimicas/las-reacciones-quimicas.shtml#ixzz3EqNfjExY

Hoy conoceremos que es un: átomo, elemento químico, compuesto y los componentes de la tabla periódica.

ÁTOMO 

El átomo es un constituyente de la materia ordinaria, con propiedades químicas bien definidas, formado a su vez por constituyentes más elementales sin propiedades químicas bien definidas. Cada elemento químico está formado por átomos del mismo tipo (con la misma estructura electrónica básica), y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

Actualmente se conoce que el átomo está compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa, rodeado de una nube de electrones. Esto fue descubierto a principios del siglo XX, ya que durante el siglo XIX se había pensado que los átomos eran indivisibles, de ahí su nombre a-tómo- 'sin división'. Poco después se descubrió que también el núcleo está formado por partes, como los protones, con carga positiva, y neutrones, eléctricamente neutros. Los electrones, cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética.

ELEMENTO QUÍMICO

Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma clase. En su forma más simple posee un número determinado de protones en su núcleo, haciéndolo pertenecer a una categoría única clasificada con el número atómico, aun cuando este pueda desplegar distintas masas atómicas. Es un átomo con características físicas únicas, aquella sustancia que no puede ser descompuesta mediante una reacción química, en otras más simples. No existen dos átomos de un mismo elemento con características distintas y, en el caso de que estos posean número másico distinto, pertenecen al mismo elemento pero en lo que se conoce como uno de sus isótopos. También es importante diferenciar entre un «elementos químicos» de una sustancia simple. Los elementos se encuentran en la tabla periódica de los elementos. 

COMPUESTO QUÍMICO

En química, un compuesto es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica. Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en la razón de 2 a 1 (en número de átomos): .

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS 

Tabla periódica de los elementos⁴

Grupo

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

I A

II A

III B

IV B

V B

VI B

VII B

VIII B

VIII B

VIII B

I B

II B

III A

IV A

V A

VI A

VII A

VIII A

Periodo

1

1 H

2 He

2

3 Li

4 Be

5 B

6 C

7 N

8 O

9 F

10 Ne

3

11 Na

12 Mg

13 Al

14 Si

15 P

16 S

17 Cl

18 Ar

4

19 K

20 Ca

21 Sc

22 Ti

23 V

24 Cr

25 Mn

26 Fe

27 Co

28 Ni

29 Cu

30 Zn

31 Ga

32 Ge

33 As

34 Se

35 Br

36 Kr

5

37 Rb

38 Sr

39 Y

40 Zr

41 Nb

42 Mo

43 Tc

44 Ru

45 Rh

46 Pd

47 Ag

48 Cd

49 In

50 Sn

51 Sb

52 Te

53 I

54 Xe

6

55 Cs

56 Ba

✶

72 Hf

73 Ta

74 W

75 Re

76 Os

77 Ir

78 Pt

79 Au

80 Hg

81 Tl

82 Pb

83 Bi

84 Po

85 At

86 Rn

7

87 Fr

88 Ra

◘

104 Rf

105 Db

106 Sg

107 Bh

108 Hs

109 Mt

110 Ds

111 Rg

112 Cn

113 Uut

114 Fl

115 Uup

116 Lv

117 Uus

118 Uuo

✶

Lantánidos

57 La

58 Ce

59 Pr

60 Nd

61 Pm

62 Sm

63 Eu

64 Gd

65 Tb

66 Dy

67 Ho

68 Er

69 Tm

70 Yb

71 Lu

◘

Actínidos

89 Ac

90 Th

91 Pa

92 U

93 Np

94 Pu

95 Am

96 Cm

97 Bk

98 Cf

99 Es

100 Fm

101 Md

102 No

103 Lr

Alcalinos	Alcalinotérreos	Lantánidos	Actínidos	Metales de transición
Metales del bloque p	Metaloides	No metales	Halógenos	Gases nobles y Transactínidos

BLOQUES

FUENTES DE INFORMACIÓN:

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo

http://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto_qu%C3%ADmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementos

Propiedades de los gases

Fluidez

Es la propiedad que tiene un gas para ocupar todo el espacio debido a que, prácticamente, no posee fuerzas de unión entre las moléculas que lo conforman.

Difusión 

Es el proceso por el cual un gas se mezcla con otro debido únicamente al movimiento de sus moléculas.

Compresión

La compresión es la disminución del volumen de un gas porque sus moléculas se acercan entre si, debido a la presión aplicada.

Resistencia

Es la propiedad de los gases de oponerse al movimiento de los cuerpos por el aire. Esto se debe a una fuerza llamada fuerza roce. A mayor tamaño y velocidad del cuerpo mayor es la resistencia.

Expansión: Un gas ocupa todo el volumen del recipiente que lo contiene debido a la alta energía cinética traslacional de las moléculas.

¿Porque el aire que es una mezcla gaseosa, no se expande por todo el universo?

La explicación es simple, la fuerza de atracción gravitatoria impide que algún cuerpo material pueda abandonar la órbita terrestre, salvo que supere la velocidad mínima para vencer la gravedad que es 11 Km/s, que las moléculas de aire no pueden adquirir en forma natural.

Difusión: Consiste en que las moléculas de un gas se trasladan a través de otro cuerpo material (sólido, líquido o gas), debido a su alta energía cinética y alta entropía. Cuando uno siente el olor y aroma de una flor o una fruta es debido a la difusión de ciertas sustancias (ésteres) que se difunden en forma de vapor a través del aire y llega al olfato.

Otros ejemplos de difusión son:

• difusión del CO₂ en bebidas gaseosas.
• difusión del H₂ en el platino.
• gas lacrimógeno en el aire.

Efusión: Consiste en la salida de moléculas gaseosas a través de pequeñas aberturas u orificios practicados en la pared del recipiente que contiene el gas. Por ejemplo un neumático se desinfla cuando el aire comprimido se efunde a través de un orificio causado por un clavo u otro objeto similar.