0S4FQCEje Prob 08.SOLUCIONARIO - Departamento de Física y ... 4 ESO... · Física y Química...

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ca y

Quí

mic

a

S O L U C I O N A R I O

E S T U D I O D E L M O V I M I E N T O

1. Velocidad media e instantánea (Pág. 5)

a) � Entre 2 s y 3 s

s2 � 6 m

s3� 11 m

v � � 5 m/s

� Entre 2 s y 2,1 s

s2 � 6 m

s2,1 � 6,41

v � � 4,1 m/s

� Entre 2 s y 2,01 s

s2 � 6 m

s2,01 � 6,04 m

v � � 4 m/s

� Entre 2 s y 2,001 s

s2 �6 m

s2,001 �6,004 m

v � � 4 m/s

b) La velocidad media tiende a 4 m/s.

c) La velocidad instantánea será 3 m/s.

a) vA �5,09 m/s y vC �3,6 m/s

b) vA �5,01 m/s y vB �4,3 m/s

c) vC �3,65 m/s

d) vD meta�3,15 m/s; vD km 30�3,26 m/s;

vD km 21,097�3,32 m/s; vD km 10�3,23 m/s

2. Ejercicios de refuerzo (Pág. 6)

a)

b) Entre los puntos 100 y 105.

c) La velocidad media es 9,25 m/s.

d) La velocidad media es 5,55 m/s.

120

115

110

105

100

5 10 15 20 25 30 35

t (min)

distancia (km)

1

2

(6,004 � 6) m

0,001 s

(6,04 � 6) m

0,001 s

(6,41 � 6) m

0,1 s

(11 � 6) m

1 s

1

1a) 13,89 m/s

b) Sí, es posible que en algunos momentos su velocidadhaya sido de 16 m/s o de 12 m/s.

40,45 km/h

La gráfica a) no puede ser correcta, porque retrocede en eltiempo.

1 m/s2

3. La caída de los cuerpos (Pág. 8)

Los cuerpos en caída libre no recorren el mismo espacioen el primer segundo que en el tercero.

No se mantiene constante la distancia entre ambos.

Debe caer desde 80 m de altura.

a) 9,8 m/s2

b) 44,1 m

c) 2,5 s

El objeto cae desde 2 602,5 m y llega al suelo a 247 m/s.

La gráfica b).

I N T E R A C C I O N E SE N T R E L O S C U E R P O S

1. Composición de fuerzas (Pág. 9)

a)

b)

c)

F1 �18 N y F2 �27 N

2. Fuerzas paralelas (Pág. 10)

Uno mide 12 cm y el otro 24 cm.

El peso debe situarse a 1/3 de donde esté situado el hom-bre y a 2/3 de donde esté situado el chico.

2

1

2

1

2

6

5

4

3

2

1

5

4

3

2

F1 � 2 N F2 � 8 N

R � F1 � F2 � 10 N

R � F1 � F2 � 6 N

F1 � 8 N

F2 � 2 N

F1 � 100 N

F2 � 5 N R � F1 � F2 � 100,2 N

0S4FQCEje_Prob_08.SOLUCIONARIO 14/8/08 16:19 Página 33

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aS O L U C I O N A R I O

12�x�8 (20 � x); 12�x�160�8�x; x� 160/4�40 cm

F1 �1 � F2 �0,4; F1�F2 � 700

700�F2 � F2 �0,4; 700 � 1,4�F2; F2 � 500 N y F1 �200 N

El padre soporta 500 N y el chico 200 N.

3. Descomposición de fuerzas (Pág. 11)

P �

Para que la resultante tenga la dirección del canal.

4. La fuerza de rozamiento (Pág. 12)

Se cumple el segundo principio de la dinámica, pero hayque tener en cuenta la fuerza de rozamiento.

1

�Pt2 � P 2

n

4

3

2

1

F

Y

X

F2

F1

F

Y

XF2

F1

F

Y

XF2

F1

4

3 Fneta �Faplicada �Frozamiento �m�a

En superficies horizontales depende del peso del cuerpo,de la naturaleza de las superficies en contacto y del gradode pulimento de las mismas.

La fuerza de rozamiento tiene la misma dirección, pero elsentido es opuesto al movimiento.

Fneta �m�a�Faplicada �Frozamiento

m�a�100�0,2�10�9,8�80,4

despejando la aceleración tenemos:

a�8,04 m/s2

a) Fneta �m�a�F1 �F2 �Frozamiento

m�a�50�25�0,1�5�9,8�70,1


a�14,02 m/s2

b) Fneta �m�a�F1 �F2 �Frozamiento

m�a�50�25�0,1�5�98�20,1


a�4,02 m/s2

M O V I M I E N T O C I R C U L A RY G R A V I T A C I Ó N U N I V E R S A L

1. A vueltas con la fuerza centrípeta (Pág. 13)

Sí, actúa la fuerza centrípeta.

La fuerza centrípeta obliga al agua a describir una circun-ferencia.

Porque la aceleración centrípeta solo existe en los movi-mientos circulares.

Porque la fuerza centrípeta es mayor, y si no se aplica, elvehículo continúa en línea recta.

El peralte proporciona una fuerza centrípeta que ayuda alvehículo a describir la curva.

Fc � m � v2/r � m � �2 � r � 0,250 kg � (� rad/s)2 � 1 m � 2,47 N

T � 1/f � 1/10 � 0,1 s

La fuerza de atracción entre el electrón y el núcleo.7

6

5

4

3

2

1

3

5

4

3

2

R � 4

8 N

12 N

B x � 40 cm

AO

FFrozamiento


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No, también puede moverse perpendicularmente a la fuerzaaplicada.

La piedra sale tangencialmente en línea recta.

2. Modelos planetarios (Pág. 14)

4, 1, 2 y 3

El autor del texto es Johannes Kepler.

3. Fuerzas y movimientos circulares (Pág. 15)

��

� 31,4 rad/s

a) ��

� 100,1 rad/s

b) v� � � r� 100,1 rad/s�0,3 m� 30,03 m/s

c) a� � � 3 006,0 m/s2

No es realmente uniforme, porque tiene aceleración: laaceleración centrípeta.

v� � � 1 065 m/s

Por lo que la velocidad angular será:

�� 2,6�10�6 rad/s

ac � � � 2,8�10�3 m/s2

El giro del tambor de la lavadora proporciona la fuerzacentrípeta que mantiene la ropa «pegada» a su pared in-terna, pero en los agujeros del tambor no existe tal fuerza,y el agua escapa por ellos siguiendo el movimiento rectilí-neo de los cuerpos sobre los que no se aplican fuerzas.

Lo primero que tenemos que hacer es calcular la velocidadlineal:

v� � � r� � �0,4 m�

� 10,05 m/s

Fc � m� � 2 kg� � 505,0 N

A partir de la ecuación g� G� , obtenemos la mT:

mT � 6� 1024 kg

El satélite se halla sometido a una fuerza centrípeta, que esla fuerza de atracción gravitatoria cuando gira alrededorde la Tierra, por tanto:

Fcentrípeta � Fgravitatoria

m� � G�

de donde:

v� �7 632,4 m/s

mT �m

r2

v2

r

mT

rT2

(10,05 m/s)2

0,4 m

v2

r

2� rad

1 revolución

4 revoluciones

1 s

9

8

7

2��4�108 m

(2,6�106 s)2

4�� r

T 25

1 065 m/s

4�108 m

v

r

2��4�108 m

2,6�106 s

2�� r

T

(30,03 m/s)2

0,3 m

v2

r

1 minuto

60 s

2� rad

1 revolución

956 revoluciones

1 minuto

1 minuto

60 s

2� rad

1 revolución

300 revoluciones

1 minuto

6

4

3

2

1

2

1

9

8 mL � � mT y rL � � rT

gL � G� �G� � � gT � 1,94 m/s2

F U E R Z A S E N L O S F L U I D O S

1. Veinte mil leguas de viaje submarino(Pág. 16)

p �ρ�g�h � 1 030 kg/m3 �9,8 m/s2 �11 000 m�

� 111 034 000 Pa

p �ρ�g�h� 1 030 kg/m3�9,8 m/s2�1 000 m� 10 094 000 Pa

p�F/S; de donde, F�p�S�10 094 000 Pa�� (7,5�10�2) m2��178 285,3 N

p �ρ�g�h� 1 030 kg/m3 �9,8 m/s2 �20 m � 201 880 Pa

F � p�S � 201 880 Pa�1,5 m2 � 178 285,3 N

p �ρ�g�h � 1 030 kg/m3 �9,8 m/s2 �1,5 m � 15 141 Pa

F � p�S � 15 141 Pa�10�10�2 m2 � 1 514 N

Sabiendo que la densidad del agua es 1 000 kg/m3.

p1 � ρ1 �g�h1 � 1 000 kg/m3 �9,8 m/s2 �0,6 m� 5 880 Pa

p1 � ρ2 �g�h2; de donde, ρ2 � 5 880 Pa/9,8 m/s2 �0,5 m�

� 1 200 kg/m3

2. Peso y empuje (Pág. 17)

Vhielo �

Vsumergido �

� � 0,90

Vsumergido � 90 %�Vhielo

Porque solo se ve el 10 % del total y la mayor parte estáoculta.

Volumen corona� 5,66�10�4 m3

densidad corona� �15 901 kg/m3

% oro puro� 61,4 %

% plata pura� 38,6 %

0,1� 6 400� 19 300�x � 2 600� (0,1 � x)

640� 19 300x � 260 � 2 600x

900� 16 700x; x�0,05 kg; donde x es la masa de oro

F� P � E� � (3� 10�2)3 �9,8 (9 000 � 1 000)� 8,8 N

F� m� a; a� 8,7 m/s2

60 N�100 N�800 kg/m3 ·9,8 m/s2 · Vsólido

Vsólido � 5,1�10�3 m3

densidad� � 2 000,8 kg/m3100 N��9,8 m/s2 � 5,1� 10�3 m3

6

54

3

4

9 kg

5,66�10�4 m3

3

2

Vsumergido

Vhielo

930

1 030

masa hielo

1 030 kg/m3

1masa hielo

930 kg/m3

6

5

4

3

2

1

4

mT

rT2

1/81 mT

1/16 rT2

1/81

1/16

101

81

1

4

�G�mT

rT2


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3. Repasando conceptos (Pág. 18)

Sí, basta con que actúe sobre una superficie pequeña. Unafuerza grande puede producir una presión pequeña cuan-do actúa sobre una superficie grande.

Porque la presión aumenta con la profundidad.

Los dos ejercen la misma presión.

p1 �V1 � p2 �V2; 4 000 Pa�2 m3 � 6 000 Pa�V2;

V2 � 1,33 m3

Se necesita conocer la densidad del líquido desalojado.

Según el principio de Arquímedes: Pa � P� E

Luego:Pa � Vsólido �g�sólido � Vsólido �g�líquido �

� 1,47�10�2 N

Sustituyendo los datos, tenemos:

Vsólido � 1,58�10�7 m3

A partir de la ecuación de la densidad, podemos obtenerla masa, por lo que:

m� 1,66 g

Flotamos mejor en el mar, porque la densidad del agua esmayor y el empuje también.

Está sometido a la fuerza del peso que está aplicada en elcentro de gravedad del cuerpo, y a la fuerza de empujeque está aplicada en el centro de empuje.

Se debe cumplir que el centro de gravedad y el centro deempuje estén en la misma vertical.

T R A B A J O Y E N E R G Í A M E C Á N I C A

1. Fuerzas y trabajo (Pág. 19)

a) W� 25 N� 2 m� 50 J

b) W � 20 N�3 m� 60 J

c) W� 26 N� 2 m� 52 J

d) W� 15 N� 5 m� 75 J

e) W� 14 N� 1 m� 14 J

2. La jungla de las unidades (Pág. 20)

Son unidades de trabajo y energía: J, kW� h y kJ.

Son unidades de potencia: W, MW y CV.

300 CV� 736 W/CV� 220 800 W

2� 1011 W� 2� 105 MW

200 kJ� 200 000 J

P� 5 000 W� 6,8 CV

Cuesta 1 euro.6

5

4

3

2

1

1

5

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

3. Reforzando conceptos (Pág. 21)

a) No se realiza trabajo.

b) No se realiza trabajo.

c) Sí se realiza trabajo.

W� F� x� 25 N� 10 m� 250 J

El kilovatio por hora es unidad de trabajo.

1 kW� h� 3 600 000 J

Potencia teórica � 16 CV� 736 W/CV� 11 776 W

Rendimiento � � 100 �

� � 100 � 83,2 %

W� m� g� h� 8 kg� 9,8 m/s2 � 3 m� 235,2 J

Ep � m� g� h� 8 kg� 9,8 m/s2 � 3 m� 235,2 J

a) Ec � � 5� 10�3 kg� (600 m/s)2 � 900 J

b) W� Ec � 900 J

a) Ep � m� g� h� 1,5 kg� 9,8 m/s2 � 2 m� 29,4 J

b) Ep � m� g� h� 0,2 kg� 9,8 m/s2 � 2,5 m� 4,9 J

c) Ep � � k� x2 � � 1 000 N/m� (0,01 m)2 � 0,05 J

Se realiza menos esfuerzo si se lleva por el plano inclinadode mayor longitud. El trabajo realizado es el mismo encualquier caso.

Alcanzan la misma altura, ya que se lanzan con la mismavelocidad: por el principio de conservación de la energíamecánica, la energía potencial en la altura alcanzada esigual a la energía cinética con la que se lanza, entonces:

v �

Con las máquinas se pretende realizar menos esfuerzo,aunque el trabajo obtenido es el mismo.

C A L O R Y E N E R G Í A T É R M I C A

1. Calorimetría (Pág. 22)

Q � 0,100 kg� 910 J/kg °C� (55 � 20) °C� 3 185 J

0,100 kg� 910 J/kg °C (55� teq) °C�

� 0,250 kg� 4 180 J/kg °C� (teq � 25); teq � 27,4 °C

2

1

6

�2gh

1

2

1

2

1

2

9 800 W

11 776 W

potencia real

potencia teórica

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

7

Fuerza

2 N

Superficie

1 m2

Presión

2 Pa

0,04 N 4 cm2 100 Pa

1,5 N 0,3 m2 5 Pa

3 N 0,75 m2 4 Pa

Aparato

Tostador de pan

Potencia Tiempo defuncionamiento

Kilovatiospor hora

consumidos

2 000 W 10 minutos 0,33

Lámpara de mesa

Secador de pelo

Horno microondas

Televisor color

100 W 6 horas 0,60

1 000 W 45 minutos 0,75

2 000 W

400 W

15 minutos

5 horas

0,50

2,00

Potencia real � � � 9 800 K�W

t500 kg� 9,8 m/s2 � 50 m

25 s


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a) La temperatura de la mezcla es 25 °C.

b) 1 kg� 4 180 J/kg °C (teq � 20) °C�

�1 kg� 4 180 J/kg °C (85� teq); teq � 52,5 °C

c) 1 kg� 335� 103 J/kg � 1 kg� 4 180 J/kg °C (teq � 0) °C�

�1 kg� 4 180 J/kg °C (100� teq); teq � 10 °C

0,04 kg� c� (100� 28) °C�

� 0,120 kg� 4 180 J/kg °C � (28� 20) °C

c� 1 393,3 J/kg °C

418 000 J� m� 335� 103 J/kg; m� 1,25 kg

418 000 J� m� 2,2� 106 J/kg; m� 0,19 kg


Depende de la masa del cuerpo, de su capacidad caloríficaespecífica y de la variación de la temperatura.

RESPUESTA LIBRE. El experimento se llevaría a cabo con un calo-rímetro.

La temperatura que se alcanza es la de equilibrio, luego enel equilibrio térmico la energía cedida por el agua a 85 °Ces igual a la energía absorbida por el agua a 20 °C:

2 kg� 4 180 J/kg °C� (85 °C� tequilibrio °C)�

� 2 kg� 4 180 J/kg °C� (tequilibrio °C� 20 °C)

Despejando la temperatura de equilibrio, tenemos:

tequilibrio � 52,5 °C

Para ello, partimos de la expresión de la energía caloríficasuministrada:

Q� m � c � t

Sustituyendo los datos y despejando c, tenemos:

83 600 J� 2 kg � c � 10 °C; c� 4 180 J/kg °C

En el equilibrio térmico, la energía cedida por el agua a40 °C es igual que la energía absorbida por el bloque dealuminio a 16 °C. Luego:

0,080 kg � 910 J/kg °C � (tequilibrio � 16 °C)�

� 0,120 kg � 4 180 J/kg °C � (40 °C � tequilibrio)

Despejando la temperatura de equilibrio, tenemos:

tequilibrio � 36,96 °C

Los estados en los que se presenta la materia son: sólido,líquido y gas. Los cambios de estado son: fusión, vaporiza-ción, solidificación, condensación, sublimación y sublima-ción inversa.

Porque de no ser así, al dilatarse y aumentar de longitudlos tramos de vía por el calor del verano podrían combarsee incluso romperse.

Cuando se modifica la temperatura de los gases puedeocurrir, o bien que el volumen varíe al mantenerse cons-tante la presión, o que la presión varíe al mantenerse cons-tante el volumen.

Se trata de calcular la cantidad de calor transferido en losdiferentes pasos, desde que el hielo está a 0 °C hasta quese convierte en vapor de agua a 100 °C:

Primer paso: de hielo a 0 °C a agua líquida a 0 °C. En estaetapa se produce un cambio de estado de sólido a líquidomientras la temperatura permanece constante. La canti-dad de calor transferida será:

Q1 � m � Lf � 0,500 kg � 335 � 103 J/kg� 167 500 J

9

8

7

6

5

4

3

2

1

6

5

4

3 Segundo paso: de agua líquida a 0 °C a agua líquida a100 °C. La cantidad de calor que se transfiere es:

Q2 � m � cagua líquida � (t� t’)�

� 0,500 kg � 4 180 J/kg °C � 100 °C� 209 000 J

Tercer y último paso: de agua líquida a 100 °C a vapor deagua a 100 °C; se produce el cambio de estado de líquido agas. La cantidad de calor transferido viene dada por la ex-presión:

Q3 � m � Lv � 0,500 kg � 2,2 � 106 J/kg� 1,1 � 106 J

La cantidad de energía térmica necesaria para convertir500 g de hielo a 0 °C en vapor de agua a 100 °C es:

Q� Q1 � Q2 � Q3 � 1 476 500 J

Rendimiento � � 100 �

� � 100� 47,8 %

L A E N E R G Í A D E L A S O N D A S

1. Dibujando ondas (Pág. 24)

a) Reciben el nombre de ondas longitudinales.

b) Las direcciones de propagación y de vibración son pa-ralelas entre sí.

c) RESPUESTA LIBRE.

a) Son ondas mecánicas transversales.

b) Son perpendiculares entre sí.

c)

b) Son ondas mecánicas y transversales.

2. Fenómenos ondulatorios (Pág. 25)

a) Recibe el nombre de reflexión de las ondas.

b) La onda incidente y la reflejada se propagan con lamisma velocidad.

a) Las ondas se aproximan entre sí en la zona donde laprofundidad del agua es menor.

b) Se produce un cambio de dirección.

c) Recibe el nombre de refracción de las ondas.

d) La velocidad de las ondas es menor.

2

1

2

1

7

2�104 J

4,18�104 J

energía útil

energía total10


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ca y

Quí

mic


a) Las ondas se distorsionan y parece que su origen o fo-co está en el centro de la entrada del puerto.

b) Es la misma.

c) Recibe el nombre de difracción de las ondas.

E L ÁT O M O Y E L S I S T E M A P E R I Ó D I C O

1. El sistema periódico (Pág. 26)

1 18

1 2 13 14 15 16 17

2 C

3 Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Cl Ar

4 K Ca Cu Br

5

6 Hg

7

a) El mercurio.

b) El potasio.

c) Mercurio, potasio, magnesio, calcio, cobre y aluminio.

d) Magnesio y calcio.

e) Carbono, cloro, bromo y argón.

f) Argón.

g) Cloro y bromo.

1 18

1 2 13 14 15 16 17

2 C

3 Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Cl Ar

4 K Ca Cu Br

5

6 Hg

7

Pueden ser cualquier metal y no metal.

E L E N L A C E Q U Í M I C O

1. El enlace en los compuestos químicos(Pág. 27)

(a) Compuesto covalente molecular; (b) compuesto cova-lente reticular; (c) compuesto covalente molecular con fuer-zas intermoleculares entre las moléculas; (d) cristal iónico.

La fórmula del cloruro de hidrógeno es HCl. Un átomo decloro tiene 7 electrones en la última capa; le falta, pues, 1electrón para completarla. El átomo de hidrógeno, por suparte, tiene 1 solo electrón en su capa, de modo que tam-bién necesita 1 electrón para completarla y tener la estruc-tura electrónica del helio. Mediante la formación de un en-lace covalente, al compartir un par de electrones, se formala molécula de HCl, mucho más estable que los 2 átomosque la integran por separado.

2

1

9

4

3

2

1

8

3 Son sólidos duros, de elevados puntos de fusión y ebulli-ción, son insolubles en todos los disolventes y no condu-cen la corriente eléctrica ni el calor.

Permanece líquida a temperaturas a las que otras sustan-cias parecidas se transforman en gases.

Su densidad aumenta anormalmente al elevar la tempera-tura de 0 °C a 4 °C, a la que alcanza su valor máximo de 1 000 kg/m3. Por encima o por debajo de estas temperatu-ras, el agua se dilata y la densidad disminuye.

En estado sólido (hielo) flota sobre el agua líquida, al con-trario de lo que sucede con el resto de las sustancias.

Es un excelente acumulador de calor. Su resistencia a au-mentar o disminuir su temperatura es superior a la deotros líquidos o sólidos.

Es capaz de mantener flotando en su superficie líquida in-sectos u objetos, como agujas o alfileres, mucho más den-sos que ella.

Se descomponen en sus elementos a 1 500 °C.

Es el mejor disolvente y el mejor transportador de sustan-cias tales como el cloruro de sodio, los nitratos, los fosfa-tos, etcétera.

Un átomo de oxígeno tiene 6 electrones en la última capa.Le faltan, por tanto, 2 para completarla, por lo que se unecon 2 átomos de hidrógeno, que poseen cada uno 1 elec-trón. El resultado es la formación de una molécula de aguade fórmula H2O, en la que hay 2 enlaces covalentes oxíge-no-hidrógeno.

Los pares de electrones no están situados simétricamente.Son atraídos con más fuerza por el núcleo de oxígenoque por el de hidrógeno. Como consecuencia, el oxíge-no queda con una carga parcial negativa, y los hidróge-nos, con carga positiva. El agua es, por ello, una molécu-la dipolar.

Son sólidos cristalinos a temperatura ambiente. Tienenelevados puntos de fusión y ebullición. Presentan grandureza o resistencia a ser rayados. Son frágiles y quebra-dizos. Son buenos conductores de la electricidad cuan-do están fundidos. Son malos conductores de la electri-cidad en estado sólido. La mayoría son muy solubles enagua.

La intensa fuerza de atracción electrostática que se produ-ce en los compuestos iónicos se extiende en todas direc-ciones; los sólidos iónicos son sustancias cristalinas dondecada ion está rodeado por otros iones de carga opuestaque forman una red cristalina.

Todos los cambios que precisen romper la distribuciónde los iones en un compuesto iónico requieren gran can-tidad de energía; por ello, los iones siguen ocupando susposiciones en la red cristalina incluso a centenares degrados.

Rayar un sólido iónico supone romper un cierto númerode enlaces.

Los sólidos iónicos son frágiles, ya que cuando se golpeansuficientemente fuerte se rompen a lo largo de los planosque pasan entre las filas de iones. Esto se debe a que losiones del mismo signo coinciden.

Cuando el sólido se funde o se disuelve deja iones en liber-tad que pueden transportar la corriente eléctrica. No con-ducen la electricidad en estado sólido debido a que loselectrones que intervienen en el enlace están situados enlos iones, sin poderse mover dentro del cristal.

7

6

5

4

3


39

Físi

ca y

Quí

mic

a


Las moléculas de agua envuelven los iones y consiguen li-berarlos de la red cristalina. Los dipolos del agua se orien-tan de modo distinto según envuelvan un anión o un ca-tión. Los compuestos iónicos en agua se disocian encationes y aniones. Estas disoluciones conducen la corrien-te eléctrica.

2. El enlace en los elementos químicos(Pág. 28)

Los metales

Un cristal metálico está formado por átomos fijos cargadospositivamente y sumergidos en un mar de electrones queestán deslocalizados y, por tanto, no pertenecen a ningúnátomo concreto.

Los elementos de los grupos 1 a 12 son metálicos. Consti-tuyen sustancias duras y son buenos conductores de laelectricidad y buenos conductores térmicos.

Los no metales

El helio se encuentra en la naturaleza en forma de átomosaislados.

El cloro se encuentra en forma de moléculas diatómicas.

Cuando dos átomos de cloro se aproximan entre sí y unensus capas electrónicas comparten un par de electrones.

El carbono se puede encontrar como grafito y como dia-mante. Se trata de cristales atómicos covalentes.

Los elementos del grupo 17 son llamados halógenos. Todosson elementos no metálicos formados por moléculasdiatómicas y son no conductores de la electricidad.

5

4

3

2

1

3

2

1

El yodo está formado por moléculas de yodo unidas porfuerzas intermoleculares formando un cristal. En el dia-mante, los átomos de carbono se sitúan en forma de redtridimensional resistente en todas las direcciones.

Q U Í M I C A D E L C A R B O N O

1. El átomo de carbono y las cadenas carbonadas (Pág. 29)

1s2 2s2 2p2

Le faltan cuatro electrones para tener la estructura de ungas noble.

Recibe el nombre de enlace covalente.

H⎜

H — C — H⎜

H H —

La molécula se llama etano.

H H

⎜ ⎜

H — C — C — H

⎜ ⎜

H H

La molécula se llama eteno.

H C � C H

H C � C H

H C � C H

La molécula se llama etino.

H — C � C — H

2. Formulación de los compuestos del carbono (Pág. 30)

a) CH3 � CH � CH � CH2 � CH3

b) CH2 � CH � CH � CH3

⎜CH3

c) CH2 � C � CH2 � CH3

⎜CH3

d) CH2OH � CH2 � CH2 � CH3

e) CH2OH � CH � CH3

⎜CH3

1

7

6

5

4

3

2

1

10

7

6

fuerza

ClCl

HH ClCl


40

Físi

ca y

Quí

mic


f) CH3 � CH � CH � CH2 � CH3

⎜ ⎜CH3 CH3

CH3

⎜g) CH3 � CH2 � C � CH2 � CH3

⎜CH3

h) CH3 � CH2 � CH � CH2 � CH2 � CH3

⎜CH2

⎜CH3

i) CHO � CH � CH2 � CH3

⎜CH3

j) CH2 � CH2 � CO � CH2 � CH3

k) CH3 � CH2 � CH2 � COOH

a) 2-metil-3-hexeno

b) 2,3-dimetilbutano

c) 2-metil-1-butanol

d) Butanona

e) Ácido propanoico

f) Butanal

g) 2-pentino

h) 2-buteno

i) 3-metilbutanal

j) 3,4-dimetilhexanal

k) Ácido 3-metilbutanoico


Los alcoholes son compuestos derivados de los hidrocar-buros en los que uno o más hidrógenos están sustituidospor grupos �OH. Los alcoholes son solubles en agua encualquier proporción, aunque los alcoholes de cadena lar-ga son sólidos e insolubles en agua.

En los aldehídos y las cetonas el grupo funcional es el car-bonilo �C�O, pero en los aldehídos este grupo funcionalestá situado en el extremo de la cadena, y en las cetonas,en el interior de la cadena.

El grupo funcional de los ácidos carboxílicos es el grupocarboxilo (�COOH).

Los glúcidos están formados por carbono, hidrógeno yoxígeno. Los glúcidos de cadena corta son los azúcares.Los glúcidos son la principal fuente de energía de los se-res vivos.

Los lípidos están formados por carbono, hidrógeno y oxí-geno. Los lípidos más comunes son las grasas y aceites.Son sustancias de reserva en el organismo.

Un polímero o macromolécula es una sustancia formadapor la unión de otras sustancias más sencillas o monó-meros.

La polimerización es la unión sucesiva de muchas unida-des de una molécula sencilla (monómeros) para obteneruna macromolécula.

7

6

5

4

3

2

1

2

Tres polímeros naturales son: almidón, glucógeno y la ce-lulosa.

Tres polímeros artificiales son: la baquelita, el PVC y el neo-preno.

Los polímeros termoestables son los que una vez que sehan endurecido, por mucho que se calienten, no se reblan-decen nuevamente.

Los polímeros termoplásticos se reblandecen al calentar-los y su forma se estabiliza al enfriarlos de nuevo.

La destilación fraccionada del petróleo se realiza en las to-rres de fraccionamiento.

El componente fundamental del gas natural es el metano.

L A S R E A C C I O N E S Q U Í M I C A S

1. Repasando conceptos (Pág. 32)

Una reacción química es el proceso por el que una o mássustancias iniciales se transforman en otras distintas me-diante una reorganización de enlaces y átomos. La masatotal de un sistema permanece constante, cualquiera quesea la transformación que tenga lugar en él.

Como la masa molar del NH3 es 17 g/mol, la cantidad desustancia, en mol, que hay en 42,5 g de amoníaco es:

� 2,5 mol

Es decir:2,5 mol � 6,022 � 1023 moléculas/mol�

� 1,505� 1024 moléculas de NH3

Y, por tanto, tendríamos 1,505� 1024 átomos de nitrógeno y4,516� 1024 átomos de hidrógeno.

Volumen molar es el volumen que ocupa un mol de cual-quier gas medido en condiciones normales de presión ytemperatura (1 atm y 0 °C).

2 mol de amoníaco ocupan 44,8 L.

3 H2 (g) � N2 (g) � 2 NH3 (g)

Según la estequiometría de la reacción, 3 mol de hidróge-no reaccionan con 1 mol de nitrógeno para dar 2 de amo-níaco, por tanto, si reaccionan 22,4 L de nitrógeno se ob-tienen 44,8 L de amoníaco.

La proporción entre hidrógeno y nitrógeno en la reacciónes 3:1, luego 28 g de nitrógeno son 1 mol de nitrógenoque reaccionarán con 3 mol de hidrógeno, es decir, con 6 gde hidrógeno.

42 g de nitrógeno son 1,5 mol que reaccionarán con 4,5mol de hidrógeno, es decir, con 9 g de hidrógeno.

La velocidad de reacción se incrementa cuando aumentala concentración de los reactivos.

La velocidad de reacción se incrementa al aumentar latemperatura.

a) Combinación o síntesis.

b) Descomposición.

c) Sustitución o desplazamiento.

d) Descomposición.

e) Combustión.

42,5 g

17 g/mol

8

7

6

5

4

3

2

1

11

10

9

8


41

Físi

ca y

Quí

mic

a


f) Neutralización.

g) Oxidación y combinación.

a) HCl (ácido) � H� � Cl�

b) NaOH (base) � Na� � OH�

c) Mg(OH)2 (base) � Mg2� � 2 OH�

d) HBr (ácido) � H� � Br�

e) KOH (base) � K� � OH�

9

a) Verdadero.

b) Falso. Si una sustancia tiene un pH menor que 7 se di-ce que es ácida.

c) Falso. Una reacción de reducción es aquella en la queun compuesto pierde oxígeno.

d) Falso. El agente oxidante es la sustancia que se reduce.

e) Verdadero.

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