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Prueba de acceso a grado medio

Prueba de acceso grado superior

Materia: Qumica

Mikel Marcilla 2008. Todos los derechos reservados.

ndice:

31. UD1: La materia

31.1. Objetivo

31.2. Actividad 1: Sustancias qumicas

92. UD2: Estructura del tomo. Sistema peridico

92.1. Objetivo

92.2. Actividad 1: Modelos atmicos

142.3. Actividad 2: La estructura del tomo

192.4. Actividad 3: El sistema peridico

242.5. Resumen

253. UD3: Enlace qumico

253.1. Objetivo

253.2. Actividad 1: tomos y molculas

283.3. Actividad 2: Enlace qumico

303.4. Resumen

314. UD4: Formulacin y nomenclatura inorgnica

314.1. Objetivo

314.2. Actividad 1: Formulacin y nomenclatura inorgnica

345. UD5: Reacciones qumicas: clases. Clculos estequiomtricos. Reacciones de transferencia de protones

345.1. Objetivo

345.2. Actividad 1: Concentracin molar y gases perfectos

375.3. Actividad 2: Concentraciones

405.4. Actividad 3: Reacciones qumicas y estequiometra

435.5. Actividad 4: cidos y bases

465.6. Actividad 5: Reacciones de transferencia de protones

506. UD6: Qumica del carbono

506.1. Objetivo

506.2. Actividad 1: El carbono

556.3. Actividad 2: Hidrocarburos e isomera

616.4. Actividad 3: Grupos funcionales

UD1: La materia

1.1. Objetivo

Caracterizar los distintos tipos de sustancias, calculando sus concentraciones

1.2. Actividad 1: Sustancias qumicas

1.2.1. Objetivo actividad 1

1.2.1.1. Objetivo

Conocer y diferenciar los distintos tipos de sustancias segn su composicin qumica (mezclas heterogneas, homogneas, sustancias puras...), y las principales tcnicas de separacin que se pueden utilizar.

1.2.1.2. Contenidos

Caractersticas y propiedades generales de la materia:

Magnitudes y unidades ms usuales en qumica:

Masa.

Volumen.

Densidad.

Temperatura.

Presin.

Estados de agregacin.

Clasificacin de las sustancias:

Mezclas y sustancias puras.

Elementos y compuestos.

Mezclas:

Homogneas.

Heterogneas.

Tcnicas de separacin de componentes:

Decantacin

Filtracin

Imantacin

Cristalizacin

Destilacin, etc.

1.2.2. Contenido terico

1.2.2.1. Caractersticas y propiedades generales de la materia

La MASA es la cantidad de materia que tiene o forma un cuerpo. Se mide en Kg. Por ejemplo: la masa de un paquete de arroz es 1 Kg. La masa de un coche pueden ser 1.100 Kg.

Hay que distinguir MASA de PESO: el PESO es la fuerza con que la tierra (o cualquier astro) atrae a una masa.

El VOLUMEN es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. Se mide en m3. Se emplean diferentes procedimientos para medirlo, segn si es slido, lquido o gaseoso, y este ltimo depender de la presin, temperatura y mezcla a la que se encuentre. Por ejemplo: el volumen de 1 Kg de agua es 0.001 m3. 1 Kg de aire es 1 m3 en condiciones normales (20C y 1 atm. de presin).

La DENSIDAD es la relacin entre masa y volumen, y depende tanto del estado en el que se encuentre el elemento como de la temperatura del mismo. Su frmula es:

=

=

3

m

Kg

v

m

d

volumen

masa

Densidad

Por ejemplo: 1 litro de agua dulce pesa 1 Kg, por lo que la densidad del agua es 0.001 Kg/m3 = 1 Kg/dm3 =1Kg/l. Un elemento con densidad menor que 0.001 Kg/m3 flotar en agua dulce, y si es mayor, se hundir.

La TEMPERATURA es la cantidad de calor que tiene un cuerpo. Indica lo rpido que se mueven sus molculas. Se mide en grados (Celsius, Kelvin o Farenheit). Por ejemplo: el agua al helarse en la superficie de la tierra, est a 0C = 273K = 3F.

La PRESIN es la fuerza que se ejerce en cada unidad de superficie. Su frmula es , y sus unidades son Newtons/m2, tambin llamados Pascales (Pa). LA presin es algo fcil de verificar en lquidos y gases, pero tambin los slidos suelen estar sometidos a presin. Por ejemplo: el aire contenido dentro de un globo puede ejercer una presin de 150.000 Pa.

1.2.2.2. Estados o formas de agregacin de la materia:

Los slidos: Tienen forma y volumen constantes. Los tomos que los componen forman una estructura rgida, y slo se pueden mover vibrando (temperatura). No se pueden comprimir.

Los lquidos: No tienen forma fija pero s volumen. Los tomos que los componen forman una estructura menos rgida que en los slidos, por lo que sus tomos se pueden deslizar entre ellos. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy especficas son caractersticas de los lquidos. No se pueden comprimir.

Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. Los tomos que los componen no forman ninguna estructura, por lo que se mueven libremente. En ellos es muy caracterstica la gran variacin de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presin. Se pueden comprimir.

Los plasmas: Como los gases, no tienen forma ni volumen fijos, pero los tomos que los componen han perdido electrones, que forman una nube entre los iones positivos. Se pueden comprimir.

1.2.2.3. Clasificacin de las sustancias:

Una SUSTANCIA es cualquier variedad de materia de composicin definida y reconocible. Las sustancias se clasifican en sustancias puras y mezclas.

Una SUSTANCIA PURA es un material homogneo que siempre tiene la misma composicin fija e invariable y cuyas propiedades fsicas y qumicas son siempre las mismas. Sus propiedades la diferencian de cualquier otra sustancia. Algunas pueden descomponerse mediante procesos qumicos en otras sustancias ms simples; por ejemplo, el cloruro de sodio (sal comn), el azcar.

Los ELEMENTOS tambin se denominan SUSTANCIAS SIMPLES ELEMENTALES que constituyen la materia. Se combinan para formar los compuestos.

Los COMPUESTOS son denominados tambin SUSTANCIAS COMPUESTAS; estn formados por dos o ms elementos unidos qumicamente en proporciones fijas de masa.

Las MEZCLAS se pueden separar en sustancias puras.

Las MEZCLAS HOMOGNEAS son las que no se pueden distinguir sus componentes: ni a simple vista, ni al microscopio. Su aspecto es el mismo en toda la mezcla.

Las MEZCLAS HETEROGNEAS son las que pueden reconocerse sus diversos componentes debido a la diferencia de sus propiedades (color, forma, tamao,).

Tcnicas de separacin de componentes: Las mezclas se pueden separar por medios fsicos sencillos. Si las mezclas son heterogneas, habitualmente usamos la sedimentacin / decantacin y la filtracin / cribado. Si las mezclas son homogneas (disoluciones) los mtodos suelen necesitar algo ms de energa: destilacin, evaporacin / cristalizacin, extraccin, etc.

Tcnicas de separacin de mezclas heterogneas:

Decantacin: Se basa en la diferencia de densidades, cuando los componentes de la mezcla son muy diferentes. Normalmente se utiliza en mezclas de lquidos no miscibles o de slidos en lquidos.

Por ejemplo: en un recipiente con una mezcla de agua y aceite: los componentes de la mezcla se pueden separar usando un decantador: como el aceite flota sobre el agua, al abrir el grifo inferior el agua sale y se almacena en un vaso. Cuando haya salido toda el agua, se cierra el grifo y se vuelve a repetir sobre otro vaso.

Sedimentacin: Tambin se basa en la diferencia de densidades de los componentes de la mezcla, que permite separar mezclas heterogneas (slido-lquido) dejando que el slido precipite al fondo del recipiente.

Por ejemplo: el agua sucia con barro es una mezcla. Si se deja quieta en un recipiente, con el tiempo el barro precipitar al fondo del recipiente, y el agua limpia quedar por encima.

Centrifugacin: Es una operacin similar a la decantacin, est destinada a la separacin de componentes de mezclas heterogneas y homogneas.

n

moles

de

Nmero

molculas

de

Nmero

=

Por ejemplo: la ropa mojada es una mezcla heterognea de ropa y agua. El centrifugado de la lavadora separa la ropa del agua, secndola.

Filtracin / Cribado: Es una operacin que permite separar mezclas heterogneas (slido-lquido) mediante filtros. Tal y como se puede observar en la imagen el papel retiene la parte slida y la separa de la lquida que se precipita en interior del recipiente.

Por ejemplo: el caf de puchero tiene agua con caf disuelto, pero tambin posos. Al pasar la mezcla por un filtro, separamos los posos del caf.

Imantacin: Se trata de una operacin que est destinada a la separacin de un componente metlico (slido frreo) con otro no metlico (slido o lquido).

Por ejemplo: el aceite de un motor puede contener limaduras de hierro provenientes del desgaste de componentes del motor o partes rotas de engranajes y otras piezas. Al cambiar el aceite, las limaduras y partes se quedan pegadas al imn que tiene el tapn de vaciado del aceite, pudiendo detectar posibles averas.

Tcnicas de separacin de mezclas homogneas:

Cristalizacin: permite extraer un soluto disuelto en un disolvente. Se basa en el concepto de saturacin: al enfriar la mezcla, la solubilidad disminuye y entonces el soluto empieza a separarse del disolvente en forma de cristales slidos que se van depositando en el fondo y las paredes.

Por ejemplo: el aire es una mezcla de gases y vapor de agua. En el interior de un congelador, el vapor de agua cristaliza en las paredes, cubrindolas de hielo.

Evaporacin: Consiste en eliminar los componentes voltiles no deseados de una mezcla mediante la ventilacin y el calentamiento a una temperatura inferior al punto de ebullicin.

Por ejemplo: el agua del mar se deja calentar al sol, y al evaporarse el agua, queda la sal. El viento acelera la evaporacin de agua.

Destilacin: Consiste en la separacin de una mezcla de dos lquidos miscbles, primero mediante una evaporizacin y despus mediante una condensacin. Esta operacin se basa en los diferentes puntos de ebullicin de los lquidos que la forman. Hay dos tipos de destilaciones

Por ejemplo: el petrleo es una mezcla de hidrocarburos con diferentes puntos de ebullicin. Si se calienta el petrleo progresivamente, comenzarn a evaporarse el gas, las gasolinas, los gasleos, los fueles ligeros y pesados, y quedarn los betunes y asfaltos. Cada componente que se evapora deber pasar por otra etapa de condensacin para enfriarse y recuperar su forma lquida.

1.2.3. Descripcin de la animacin

Contenido

Direccin URL

Caractersticas y propiedades generales de la materia

http://newton.cnice.mec.es/4eso/calor/calor-indice.htm (Usar una animacin como la de esta pgina)

(o sta) http://newton.cnice.mec.es/4eso/calor/calor-conceptos1.htm?0&0

Estados de la materia

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/cambios.htm (Usar una animacin como la de esta pgina)

1.2.4. Recursos

Contenido

Direccin URL

Definicin de masa

http://es.wikipedia.org/wiki/Masa

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/masa.htm

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/problema.htm

www.maloka.org/f2000/periodic_table/mass.html

www.ciencia.net/VerArticulo/?idTitulo=Masa

Definicin de volumen

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/volumen.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_de_volumen

www.escolar.com/matem/22medvolu.htm

www.comenius.usach.cl/webmat2/conceptos/desarrolloconcepto/volumen_desarrollo.htm

Definicin de densidad

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/densidad.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad

www.ciencia.net/VerArticulo/?idTitulo=Densidad

Definicin de temperatura

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/propiedades/temperatura.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Calor/index.htm

http://enciclopedia.us.es/index.php/Temperatura

Definicin de presin

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://newton.cnice.mec.es/4eso/presion/index.html

www.tutiempo.net/silvia_larocca/Temas/Met8.htm

www.youtube.com/watch?v=TCC8y_uUuSc

Propiedades de la materia

http://es.wikipedia.org/wiki/Materia

www.araucaria2000.cl/quimica/quimica.htm

www.escolar.com/cnat/02prop.htm

http://personal1.iddeo.es/romeroa/materia/index.htm

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/01/fisica-01.html

http://lectura.ilce.edu.mx:3000/biblioteca/sites/telesec/curso1/htmlb/sec_119.html

www.usuarios.lycos.es/ccnnmiguelhernandez/PROPIEDADES%20DE%20LA%20MATERIA.htm

www.icarito.cl/medio/articulo/0,0,38035857_152308969_151843926_1,00.html

Estados de agregacin de la materia

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/estados1.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n

http://es.wikibooks.org/wiki/Qu%C3%ADmica_/_Estados_de_agregaci%C3%B3n

www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema2/index2.htm

Clasificacin de las sustancias

www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/ClasMateriaI.html

http://members.tripod.com/plinios/sustancias.htm

www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/ClasMateriaI.html

http://roble.pntic.mec.es/csoto/clasfmat.htm

Tcnicas de separacin de mezclas

www.monlau.es/btecnologico/quimica/tema1_5.htm

www.ucm.es/info/diciex/programas/quimica/html/mezcla.htm

1.2.5. Ejercicios

1.2.5.1. Explica las diferencias entre mezclas y compuestos.

Respuesta:

Mezclas = sistemas materiales formados por dos o ms componentes que pueden tener las mismas propiedades en todos los puntos (mezclas homogneas) o tener las mismas propiedades (mezclas heterogneas). La proporcin de sus componentes es variable.

Compuestos = Son sustancias que pueden descomponerse en otras ms simples mediante procesos qumicos. Su composicin y propiedades son constantes.

1.2.5.2. Cita alguna tcnica de separacin de componentes aplicables a mezclas y compuestos.

Respuesta:

Mezclas = .Pueden separarse mediante procedimientos fsicos: filtracin, decantacin, destilacin, cristalizacin, etc.

Compuestos = Pueden descomponerse en otras ms simples mediante procesos qumicos.

1.2.5.3. Se tiene una mezcla homognea de azcar y arena Se pueden separar por medios fsicos? y si la mezcla la forman azcar y sal?

Respuestas:

a) S

b) No

Desarrollo:

a) Se puede disolver la mezcla y separar la arena por decantacin, dejando pasar el agua con azcar disuelto a otro recipiente y dejando secar la arena. El azcar se puede separar del agua por evaporacin, eliminando el agua y quedando el azcar.

b) Slo se pueden separar si se encuentra un fluido que disuelva a uno de ellos y no al otro.

1.2.5.4. Clasifica las siguientes sustancias:

a) xido de hierro.

b) Agua

c) Cobre

d) El aire

e) El agua del mar

Respuestas:

a) Compuesto qumico.

b) Compuesto qumico y sustancia pura.

c) Elemento.

d) Mezcla homognea.

e) Mezcla heterognea.

Desarrollo:

a) El xido de hierro es un compuesto qumico formado por hierro y oxgeno, que no se pueden separar por medios fsicos. No es una sustancia pura porque puede haber dos tipos de xidos de hierro.

b) El agua es un compuesto qumico formado por hidrgeno y oxgeno, pero su composicin y aspecto es homogneo.

c) El cobre est hecho 100% de cobre: no se puede dividir en oreos elementos ni fsica ni qumicamente.

d) El aire es una mezcla de varios gases, que se puede separar, por ejemplo por destilacin, pero su aspecto es homogneo.

e) El agua del mar es una solucin en agua de sales, tierras y criaturas microscpicas, que se pueden separar por mtodos fsicos: filtrado, decantacin, evaporacin,

2. UD2: Estructura del tomo. Sistema peridico

2.1. Objetivo

Identificar la estructura del tomo y predecir las caractersticas de un elemento segn su posicin en la tabla peridica

2.2. Actividad 1: Modelos atmicos


2.2.1.1. Objetivo

Conocer las caractersticas de los distintos modelos atmicos

2.2.1.2. Contenidos

Teora atmica de Dalton: Masas atmicas y moleculares

Descubrimiento del electrn: Modelo atmico de Thomson

Descubrimiento del ncleo: Modelo atmico de Rutherford:

Espectros atmicos: Modelo atmico de Bohr

Nmero de Avogadro


2.2.2.1. Teoras atmicas previas

Los antiguos filsofos griegos debatan sobre la composicin de la materia. Unos pensaban que un objeto se poda dividir en partes menores infinitas veces. Otros, como Leucipo y su alumno Demcrito pensaban que se podan dividir hasta un lmite, ya que entonces nos encontraramos con unas partculas elementales e indivisibles, a las que llamaban tomos.

Desde antiguo se sabe que al combinar diferentes sustancias, puede ocurrir una reaccin qumica, obteniendo sustancias diferentes a las originales.

Antoine-Laurent de Lavoisier (Francia 1743-1794) estableci la Ley de conservacin de la masa, en la que determinaba que en una reaccin qumica, la materia ni se crea ni se destruye.

Jeremas Benjamin Richter (Alemania 1762-1807) descubri que hacan falta unas determinadas proporciones de masas de cada sustancia para que la reaccin qumica sea completa, sin que sobre ninguno de los componentes originales. Lo formul como una ley a la que denomin estequiometra.

2.2.2.2. Teora atmica de Dalton

John Dalton (Gran Bretaa 1766-1844), combin las teoras filosficas griegas del tomo con la estequiometra de Richter, estableciendo la teora atmica de Dalton en 1808.

Esta teora sigui siendo una hiptesis sin demostrar hasta un siglo despus, pero demostraba su validez en la prctica, y permiti el avance de la qumica durante ese tiempo. Tampoco explicaba fenmenos como la luz, los rayos catdicos, los istopos, o el flujo de electrones, que tendran que esperar hasta el modelo de Thomson.

Dalton en su hiptesis, estableca que toda la materia estaba formada de tomos simples y compuestos (lo que ahora se llaman molculas). Y estableca los siguientes postulados:

Todos los materiales estn formados por partculas muy pequeas e indivisibles llamadas tomos.

Todos los tomos de un material dado son idnticos en propiedades.

Los tomos de diferentes materiales son distintos en propiedades.

Los tomos son indestructibles y mantienen su identidad a pesar de los cambios qumicos.

Los compuestos se forman cuando tomos de diferentes materiales se combinan entre s, en una relacin de nmeros enteros sencillos (1 1, 2 1, 3 2,).

2.2.2.3. Masas atmicas y moleculares

La masa atmica es la masa que posee un tomo de una determinada sustancia. Al ser elementos tan pequeos, la unidad de medida de masa no es el gramo o el Kilogramo, sino la unidad de masa atmica, tambin representada por la u, o anteriormente como uma.Cada elemento posee tomos con una determinada masa atmica.

La primera referencia de masa atmica fue la del hidrgeno, dado que era el tomo ms pequeo y simple conocido, determinando que 1 tomo de hidrgeno pesaba 1u.

La dificultad de manejo del hidrgeno (es inflamable y difcil de conservar), hizo que se usase como patrn la 16ava parte de la masa del tomo de oxgeno. Sus problemas de manejo (es un gas corrosivo) hizo que se decidiese usar como referencia la 12ava parte de la masa del tomo de carbono, por ser slido y abundante, adems de fcil de obtener en estado puro (como grafito o como diamante).

Fue Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro (Italia 1776-1856) quien demostr que un nmero de gramos de una sustancia pura cualquiera igual a su nmero atmico posea exactamente 6,023x1023 tomos (llamado nmero de Avogadro). As se hizo sencillo medir la cantidad de masa de cada elemento que intervena en una reaccin qumica.

En la prctica, un protn o un neutrn tienen una masa atmica de 1u, mientras que un electrn tiene una masa 1.840 veces menor.

La masa molecular es la suma de las masas de los diferentes tomos que forman cada molcula del compuesto qumico.

2.2.2.4. Modelo atmico de Thomson

William Crookes (Gran Bretaa 1832-1919) analiz el fenmeno de desviacin de los rayos catdicos en un tubo en el que se haba obtenido el vaco no absoluto y por el que se haca atravesar una corriente elctrica, descubriendo que haba elementos con carga negativa (despus llamados electrones) que se podan desviar con un campo magntico. Se comprob que el efecto era el mismo independientemente del gas que contuviese el tubo, de lo que se determin posteriormente que todos los tomos estaban compuestos por los mismos elementos subatmicos. Ese principio es el que todava hace funcionar pos televisores y monitores de tubo de rayos catdicos.

Wilhelm Conrad Rntgen (Alemania 1845-1923) descubri los rayos X (Se llamaron as porque todava no se saba qu eran) al descubrir que un tubo de rayos catdicos haca brillar a distancia un recipiente con platino-cianuro de bario y cubierto. Precisamente esa capacidad de hacerlos brillar a distancia y tapado (atravesando objetos) y que esos brillos velasen las placas fotogrficas (antes que rollos fotogrficos se usaban placas de vidrio cubiertas con sales de plata sensibles a la luz) hizo posible el invento de las radiografas.

Thomson determin que los tomos contenan elementos positivos (protones) y negativos (electrones). Aunque no poda conocer su distribucin, determin que el tomo era neutro, por lo que tambin debera contener partculas positivas. Supuso que los electrones se repartan como las pasas en un pudding, y se equivoc. Lo que s calcul correctamente es la carga del electrn, en base a la relacin entre carga y masa necesaria para desviarlo en el tubo de rayos catdicos: 1,76.108 coul/g. Su modelo explicaba la creacin de iones al ganar o perder el tomo un electrn, pero no explicaba efectos como la radiacin.

Robert Andrews Millikan (EE.UU. 1868-1953) ide un experimento en el que cargaba elctricamente gotitas vaporizadas de aceite, y que en un campo elctrico se les haca levitar. Descubri que la carga elctrica necesaria para hacerlas levitar era siempre mltiplo de una cantidad: 1,602 10-19 culombios. As, con los clculos de Thomson, se obtuvieron la masa y la carga del electrn.

2.2.2.5. El modelo atmico de Rutherford

Ernest Rutherford (Nueva Zelanda 1871-1937) trabaj con Thomson en el estudio de los efectos de los rayos X, descubriendo que ionizaban el aire produciendo partculas positivas y negativas, y hacindolo conductor de la electricidad.

Posteriormente descubre tres propiedades bsicas de los elementos radiactivos

Desprenden radiacin independientemente de su temperatura, estado fsico o combinacin qumica.

Con el tiempo, disminuye la cantidad de radiacin emitida, estableciendo el periodo de los elementos radioactivos.

Al emitir radiacin, el elemento pierde masa, contrariando la ley de conservacin de la masa de Lavoisier.

Tambin descubre que las partculas alfa resultantes de ionizar el aire algunas de las partculas radioactivas, eran ncleos de helio, que volvan a su estado natural al recuperar sus electrones.

Al hacer que esas partculas alfa atraviesen un material (lminas de mica, de oro,) e impacten en una pantalla fosforescente, comprueba que la mayora lo atraviesan sin desviar su trayectoria, unos pocos se desvan y los menos rebotan como en un espejo.

As determina su modelo atmico en el que el ncleo posee casi toda la masa y una carga elctrica positiva, y a mucha distancia, unos electrones en rbita, casi sin masa y con carga elctrica negativa.

Posteriormente, al impactar partculas alfa con nitrgeno puro, descubre que se obtienen oxgeno y una nueva partcula subatmica sin carga elctrica pero con masa, a la que denomina neutrn.

El modelo de Rutherford se corresponde bastante con la realidad, pero contradice leyes fsicas que establecen que los electrones en rbitas circulares acabarn precipitndose hacia el ncleo.

http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/068/htm/sec_8.htm

2.2.2.6. Modelo atmico de Bohr

Niels Bohr (Dinamarca 1885-1962) establece en su modelo que los electrones orbitan alrededor del ncleo, a mucha distancia, pero la novedad es que establece que lo hacen en diferentes rbitas (en el caso de los electrones se denominan orbitales). Los electrones de cada orbital poseen una cantidad de energa, y se liberarn de una cantidad de energa al pasar a una rbita de menor energa, liberando un fotn (energa lumnica). As mismo, la manera de hacer pasar a un electrn a una rbita de mayor energa es proporcionndole la energa necesaria. Todo ello lo descubri analizando el color de los fotones obtenidos en los espectros atmicos de gases incandescentes. As, el espectro atmico del hidrgeno es:

Espectro atmico del hidrgeno

www.astrocosmo.cl/anexos/m-ato_bohr.htm


Contenido

Direccin URL

Modelos atmicos

www.youtube.com/watch?v=AMqlu06aJgk&feature=related

www.youtube.com/watch?v=8XaTzA3pRiw&feature=related

www.youtube.com/watch?v=a0BCtFoT1Ys&feature=related

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/atomo/estructura.htm

www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/rutherford/rutherford.html

www.sothis2005.org/atomtic/41.htm

www.micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/rutherford/index.html

2.2.4. Recursos

Contenido

Direccin URL

Jeremas Benjamin Richter

Ley de las proporciones equivalentes

http://es.wikipedia.org/wiki/Jeremias_Benjamin_Richter

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_las_proporciones_equivalentes

http://es.wikipedia.org/wiki/Estequiometr%C3%Ada

John Dalton

Teora atmica

http://es.wikipedia.org/wiki/John_Dalton

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

http://encina.pntic.mec.es/~jsaf0002/p32.htm#Teor%C3%Ada%20at%C3%B3mica%20de%20Dalton

www.fisicanet.com.ar/quimica/teoria_atomica/ap01_teoria_atomica.php

Antoine-Laurent de Lavoisier

Ley de conservacin de la masa

http://es.wikipedia.org/wiki/Antoine_Lavoisier

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_conservaci%C3%B3n_de_la_masa

Masa atmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Da

www.scribd.com/doc/56044/MASA-ATOMICA

Nmero de Avogadro

http://es.wikipedia.org/wiki/Amedeo_Avogadro

http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%Bamero_de_Avogadro

Rayos X

http://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_X

Modelo de Thomson

http://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B3mico_de_Thomson

www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/atomo/atomo.htm

www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-03.html

www.puc.cl/sw_educ/qda1106/CAP2/2A/2A2/

http://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Andrews_Millikan

http://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_la_gota_de_aceite

Modelo de Rutherford

http://es.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford

www.monografias.com/trabajos14/modelo-atomico/modelo-atomico.shtml

http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/068/htm/sec_8.htm

Nmero atmico

http://enciclopedia.us.es/index.php/N%C3%BAmero_at%C3%B3mico

www.lenntech.com/espanol/tabla-peiodica/n%C3%BAmero-at%C3%B3mico.htm

http://es.wikibooks.org/wiki/Qu%C3%ADmica_/_N%C3%BAmero_at%C3%B3mico_y_masa_at%C3%B3mica

Nmero msico

http://es.wikipedia.org/wiki/Masa_at%C3%B3mica

Modelo de Bohr

http://es.wikipedia.org/wiki/Bohr

http://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B3mico_de_Bohr

www.astrocosmo.cl/anexos/m-ato_bohr.htm

Modelos atmicos

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/atomo/modelos.htm

2.2.5. EjercicioS

2.2.5.1. El tomo de hierro posee 26 protones, 26 electrones y 30 neutrones. Teniendo en cuenta el nmero de Avogadro Cantos tomos habr en una pieza de hierro de 200 gramos?

Respuesta: 2,15x1024 tomos

Desarrollo:

La masa atmica del hierro se obtiene sumando la masa atmica de sus protones, electrones y neutrones, por lo que ser

u

u

u

u

014

,

56

30

1840

26

26

=

+

+

Segn Avogadro, 56,014g de hierro contendran 6,023x1023 tomos

Entonces, mediante una regla de tres, se deduce que si 56,014g de hierro contienen 6,023x1023 tomos de hierro, entonces 200 gramos de hierro contendrn

tomos

2,15x10

tomos

10

6,023

014

,

56

200

24

23

=

2.2.5.2. Describir los modelos de Thomson, Rutherford y Bohr, y los descubrimientos que les llevaron a enunciarlos.

Respuesta:

a) Descubrimiento del electrn

1) Modelo atmico de Rutherford.

b) Descubrimiento del ncleo

2) Modelo atmico de Thomson.

c) Descubrimiento de los espectros atmicos

3) Modelo atmico de Bohr

Respuestas:

a-2 b-1 c-3

2.2.5.3. El modelo atmico de Rutherford Contradice el principio de conservacin de la masa de Lavoisier?

Respuesta: No, ya que la masa que pierde el elemento radiactivo no desaparece, sino que se convierte en las partculas alfa, que en realidad eran ncleos de tomos de helio, y contenan la masa que perda el elemento radioactivo.

2.2.5.4. Quin estableci en su modelo atmico las siguientes afirmaciones?

a) Los tomos son indivisibles

b) Un nmero de gramos de una sustancia pura cualquiera igual a su nmero atmico posee 6,023x1023 tomos.

c) En el tomo hay elementos con carga negativa que se pueden desviar con un campo magntico.

d) Los rayos catdicos velan las placas fotogrficas.

e) La carga elctrica del electrn es de 1,602 10-19 culombios.

f) Un elemento pierde masa al emitir radiacin.

g) Los electrones orbitan alrededor del ncleo en varias capas.

Respuestas:

a) Dalton

b) Avogadro

c) Thomson

d) Rntgen

e) Millikan

f) Rutherford

g) Bohr

2.3. Actividad 2: La estructura del tomo


2.3.1.1. Objetivo Partculas subatmicas

Determinar el nmero de partculas elementales que contendr un tomo, as como su configuracin electrnica, conocido su nmero atmico y su nmero msico, y viceversa.

Conocer las semejanzas y diferencias que tienen dos istopos.

2.3.1.2. Contenidos

Estructura del tomo:

Partculas elementales

N atmico

N msico

Istopos

Orbitales atmicos

Niveles energticos

Distribucin electrnica


2.3.2.1. Partculas elementales

Los modelos atmicos estudiados nos aproximan a la teora actual, en la que el ncleo est formado por la unin de protones y neutrones, y los electrones orbitan a mucha distancia, en unos orbitales definidas y girando sobre su propio eje.

www.scienceclarified.com/As-Bi/Atomic-Theory.html

2.3.2.2. Las partculas subatmicas

Partcula

Carga atmica

Masa atmica

Protn

1,602 1019 culombios

1,007142692 u

Neutrn

0

1,008587833 u

Electrn

-1,602 1019 culombios

0,000559523 u

2.3.2.3. Istopos

Los experimentos anteriores tambin determinan que para un elemento qumico, todos sus tomos tienen en el ncleo la misma cantidad de protones, pero que puede haber diferente cantidad de neutrones. Por ello, a los tomos cuyo ncleo contienen un nmero de neutrones diferente al de la mayora de los tomos de ese elemento, se les denomina istopos.

Por ejemplo, el tomo de carbono est formado por 6 protones y 6 neutrones, y se designa como 12C Pero tambin se puede encontrar que un 1,11% del carbono natural es un istopo que tiene los mismos 6 protones pero 8 neutrones, y se denomina 14C. Existen otros istopos, pero son inestables y tienen una vida muy corta, por lo que no se consideran.

2.3.2.4. Nmero atmico

Se representa con la letra Z, y es el nmero de protones que contiene el ncleo de un tomo. El nmero de protones es lo que diferencia a unos tomos de otros, ya que el nmero de electrones puede variar (cuando el elemento est ionizado) y el de neutrones tambin (cuando est en forma de istopo). Es diferente para cada elemento qumico, y representa su carga nuclear.

1

Hidrgeno

26

Hierro

51

Antimonio

76

Osmio

2

Helio

27

Cobalto

52

Telurio

77

Iridio

3

Litio

28

Nquel

53

Yodo

78

Platino

4

Berilio

29

Cobre

54

Xenn

79

Oro

5

Boro

30

Cinc

55

Cesio

80

Mercurio

6

Carbono

31

Galio

56

Bario

81

Talio

7

Nitrgeno

32

Germanio

57

Lantano

82

Plomo

8

Oxgeno

33

Arsnico

58

Cerio

83

Bismuto

9

Flor

34

Selenio

59

Praseodimio

84

Polonio

10

Nen

35

Bromo

60

Neodimio

85

stato

11

Sodio

36

Kriptn

61

Prometio

86

Radn

12

Magnesio

37

Rubidio

62

Samario

87

Francio

13

Aluminio

38

Estroncio

63

Europio

88

Radio

14

Silicio

39

Itrio

64

Gadolinio

89

Actinio

15

Fsforo

40

Circonio

65

Terbio

90

Torio

16

Azufre

41

Niobio

66

Disprosio

91

Protactinio

17

Cloro

42

Molibdeno

67

Holmio

92

Uranio

18

Argn

43

Tecnecio

68

Erbio

93

Neptunio

19

Potasio

44

Rutenio

69

Tulio

94

Plutonio

20

Calcio

45

Rodio

70

Iterbio

95

Americio

21

Escandio

46

Paladio

71

Lutecio

96

Curio

22

Titanio

47

Plata

72

Hafnio

97

Berkelio

23

Vanadio

48

Cadmio

73

Tantalio

98

Californio

24

Cr

49

Indio

74

Wolframio

99

Einstenio

25

Manganeso

50

Estao

75

Renio

2.3.2.5. Nmero msico o masa atmica

Se representa con la letra A, y es el nmero de protones y neutrones que contiene el ncleo de un tomo. Puede ocurrir que dos tomos del mismo elemento qumico posean diferente nmero de neutrones (entonces se denominan istopos), por lo que el nmero msico no ser un nmero entero sino racional.

Por ejemplo: el litio posee un Z=3, pero en la naturaleza se encuentra un 92,41% de tomos que poseen 4 neutrones y el resto que poseen 3 (el 7,59%).

Para calcular su nmero msico, se tienen en cuenta las proporciones, resultando que:

94

,

6

100

015

,

6

59

,

7

016

,

7

41

,

92

=

+

=

A

2.3.2.6. Orbitales atmicos y distribucin electrnica

Los electrones pueden encontrarse en orbitales con diferentes formas, no slo esfricas. Estos orbitales representan reas espaciales donde tenemos ms posibilidades de encontrar un electrn, lo que no quiere decir que slo se desplacen por la superficie de los orbitales.

Cada orbital tiene su propia designacin:

Denominacin

Orientacin

Forma

Orbital S

Sin orientacin

Orbital P

m=-1,

m=0

m=+1

Orbital D

m=-2,

m=-1,

m=0

m=+1

m=+2

Orbital F

m=-3,

m=-2,

m=-1,

m=0

m=+1

m=+2

m=+3

El tomo tendr los electrones que correspondan a su estado de carga (neutro o in), pero en cada orbital slo pueden coexistir 2 electrones. A partir de ah, se colocarn en el orbital siguiente, mediante el siguiente orden:

Los electrones

Se ubicarn en el orbital

De 1 a 2

1s2

Del 3 al 4

2s2

Del 5 al 10

2p6

Del 11 al 12

3s2

Del 13 al 18

3p6

Del 19 al 20

4s2

Del 21 al 30

3d10

Del 31 al 36

4p6

Del 37 al 38

5s2

Del 39 al 48

4d10

Del 49 al 54

5p6

Del 55 al 56

6s2

Del 57 al 70

4f14

Del 71 al 80

5d10

Del 81 al 86

6p6

Del 87 al 88

7s2

Del 89 al 102

5f14

Del 103 al 112

6d10

Del 113 al 118

7p6

Que es ms fcil de recordar mediante la siguiente regla nemotcnica:

www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-11.html

La primera flecha indica que el primer orbital que se llena es el 1s.

La segunda flecha indica que el siguiente orbital en ocuparse es el 2s.

La tercera flecha indica que los siguientes orbitales por orden de llenado son los 2p y 3s.

La cuarta flecha indica que los prximos orbitales a llenarse son los 3p y 4s

Como se observa, la regla nemotcnica consiste en seguir el orden de los orbitales que marcan las flechas. Cuando acaba una flecha por el lado izquierdo, se comienza con otra flecha que surge de la parte superior.

2.3.2.7. Niveles energticos

La anterior regla nemotcnica en realidad establece los niveles energticos de los diferentes orbitales, establecindose que un electrn que llega a un tomo, ocupar el orbital libre que tenga menor nivel energtico. Al tener el ncleo una carga positiva y el electrn una carga negativa, los orbitales ms exteriores son los de mayor energa, ya que cuesta ms mantenerlos a esa distancia venciendo la atraccin electrosttica existente.


Contenido

Direccin URL

Modelo atmico

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/atomo/aconstruir.htm

2.3.4. Recursos

Contenido

Direccin URL

Orbitales

http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-11.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Configuraci%C3%B3n_electr%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Orbital_at%C3%B3mico

Partculas subatmicas

http://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_subat%C3%B3mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Prot%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Neutr%C3%B3n

HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n" http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n

2.3.5. EjercicioS

2.3.5.1. Escribir la configuracin electrnica de los tomos neutros de cloro (Z=17)

Respuesta: 1s22s22p63s23p5

2.3.5.2. Deducir el n de protones, neutrones y electrones de dos tomos neutros de Cloro (Z = 17), uno con n msico 35 y el otro con n msico 37.

Respuestas:

Cloro:Z = 1717 protones,y si es neutro, 17 electrones

A = 35A = Z + N= 35

18 neutrones

Z = 1717 protones,y si es neutro, 17 electrones

A = 37A = Z + N= 37

20 neutrones

2.3.5.3. Hemos comprobado la existencia del 37Cl Cmo se llaman este tipo de tomos?

a

Istopos

c

Radioactivos

b

Ionizados

d

Neutros

Respuesta correcta: la a

2.3.5.4. Si la abundancia del cloro es de 35Cl=75,77% y del 37Cl= 24,23, calcular la masa atmica del cloro

Respuesta: 35,48u

Desarrollo:

u

u

u

A

48

,

35

100

37

23

,

24

35

77

,

75

=

+

=

2.4. Actividad 3: El sistema peridico


2.4.1.1. Objetivo

Solo para elementos representativos: a partir de su configuracin electrnica predecir su posicin en la tabla peridica, el tipo de in que tender a formar, y los posibles enlaces que formar

2.4.1.2. Contenidos

Sistema peridico de los elementos:

Tabla peridica:

Periodos y grupos

Su relacin con los electrones externos

Tipos de elementos:

Metales

No metales

Gases nobles

Representativos

De transicin,...

Propiedades peridicas:

Volumen atmico

Energa de ionizacin

Electro-negatividad,


2.4.2.1. El sistema peridico de los elementos

Al identificar los elementos qumicos, los cientficos descubrieron que cada elemento (y por tanto cada tomo) tena unas propiedades fsicas diferenciadoras, pero a veces comunes con otros elementos. As se vea que un grupo de elementos eran buenos conductores del calor o la electricidad, otros eran gaseosos, otros formaban sales solubles en agua,... Tambin se observaban sus propiedades qumicas, ya que unos formaban cidos, otros formaban sustancias neutras, otros no reaccionaban con ninguno,

2.4.2.2. La tabla peridica

Dmitri Ivnovich Mendelyev (Rusia 1834-1907) clasific los diferentes elementos conocidos (63 en su poca) en base a sus propiedades fsicas y qumicas, identificando las repeticiones de propiedades comunes en elementos diferentes. Como las propiedades se repetan peridicamente, lo llam tabla peridica.

Por ejemplo: el hierro, niquel y cobalto son metales, con propiedades fsicas parecidas al oro, la plata y el cobre. Pero el primer grupo posee propiedades qumicas diferentes al segundo, como consumir diferente masa de oxgeno en su oxidacin, lo que les convierte en grupos de elementos diferentes.

El orden de menor a mayor lo estableci en base a su masa atmica, lo que le llev a cometer algunos errores, ya que no sigue el mismo orden que si los hubiese ordenado por nmero atmico (Z). De todas formas el mtodo de ordenacin fue efectivo, aportando dos logros a la qumica:

Demostr que quedaban elementos por descubrir.

Estableci que caractersticas fsico qumicas poseeran esos elementos todava desconocidos.

La tabla peridica en su forma original era as:

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Mendeleev_Table_5th_II.jpg

Que en la actualidad se representa de esta manera:

www.geofisica.unam.mx/~cecilia/cursos/tabla_periodica..jpg

Periodos y grupos

A cada fila de la tabla se le denomina periodo, y ordena los elementos de menor a mayor segn su nmero atmico. El tomo del elemento de un periodo tendr un tamao mayor que el tomo del elemento correspondiente del periodo anterior.

A cada columna de la tabla peridica se le denomina grupo, y es el conjunto de elementos con las mismas propiedades fsicas y qumicas. Existen 10 grupos, cada uno con sus propiedades comunes y sus electrones distribuidos de la misma manera:

Grupo

Nombre

Estructura

electrnica

I A

Alcalinos

s1

II A

Alcalinotrreos

s2

IIIB

Trreos

s2 p1

IV B

Carbonoideos

s2 p2

V B

Nitrogenoideos

s2 p3

VI B

Anfgenos

s2 p4

VII B

Halgenos

s2 p5

I B

II B

III A

VII A

VIII

Elementos de transicin

s2 p6 d1

hasta

s2 p6 d10

0

Gases nobles

s2

s2 p6

Su relacin con los electrones externos

La estructura electrnica de cada grupo determina las propiedades qumicas del elemento. Los tomos intentan completar todos los orbitales que tienen ocupados, aunque sea compartiendo electrones con otros tomos. As se crean las molculas: mediante tomos de los mismos o de diferentes elementos que comparten sus electrones.

2.4.2.3. Tipos de elementos:

No metales: Tienen una estructura electrnica prxima a completase (a llenar sus ltimos orbitales), lo que consiguen captando o compartiendo electrones. Conducen mal el calor y la electricidad, en su mayora son gases o lquidos a temperatura ambiente y no suelen presentar brillo. El ncleo atrae fuertemente a los electrones, por lo que les cuesta cederlos a otros tomos.

Metales: Tienen una estructura electrnica con pocos electrones en sus ltimas capas, por lo que los ceden con facilidad. Conducen bien el calor y la electricidad, y son brillantes. Todos son slidos a temperatura ambiente excepto el mercurio, que es lquido.

Gases nobles: Tienen sus orbitales completos, por lo que no ceden, captan ni comparten electrones con otros tomos a menos que se les aporte una alta cantidad de energa. Como su nombre indica, todos ellos son gaseosos a temperatura ambiente.

Representativos: Son los que tienen los electrones en las capas s y p. Pueden ser metales y no metales.

De transicin: Son los que tienen los electrones en las capas s, p y d. Son todos metales.

2.4.2.4. Propiedades de los elementos qumicos

Son las caractersticas de un material que se pueden observar durante una reaccin qumica. Pueden ser usadas para clasificar los elementos.

Las propiedades qumicas de los elementos dieron la primera pista de que diferentes elementos tenan comportamientos qumicos similares. Al observarse que esto se repeta de forma peridica segn la estructura atmica de los elementos, se creo la tabla peridica.

La tabla peridica original tena espacios en blanco, ya que muchos elementos no estaban descubiertos o identificados, pero por la posicin que deberan ocupar en la tabla, se podan redecir ciertas propiedades qumicas, como:

Nmero atmico

Masa atmica

Distribucin de los electrones

Comportamiento reactivo o no reactivo a ciertos componentes

Comportamiento metlico o no metlico

Electronegatividad

Potencial de ionizacin

pH

Calor de combustin

Toxicidad

Estabilidad qumica en un ambiente dado

Inflamabilidad

Estado de oxidacin preferido

Reduccin y oxidacin

2.4.2.5. Volumen atmico

El volumen atmico es el espacio que ocupa el tomo hasta los orbitales ocupados de sus capas ms externas. El volumen atmico se expresa en Angstroms cbicos, 1A3 = 1 X 10 -8 m3.

Las medidas no son exactas, por la dificultad de la medicin y por la imposibilidad de acotar correctamente el orbital de electrones ms exterior. An as, se estiman los radios y volmenes de los tomos para su comparacin.

http://payala.mayo.uson.mx/QOnline/PROPIEDADES_PERIODICAS_de_los_elem.html

El volumen atmico aumenta al descender en los grupos de la tabla peridica, as como al desplazarse hacia la derecha.

www.textoscientificos.com/imagenes/quimica/variacion-radio-atomico.gif

2.4.2.6. Energa de ionizacin

Es la cantidad mnima de energa que hay que aportar a un tomo neutro, aislado y en forma gaseosa para arrancarle un electrn de su orbital ms externo, y por lo tanto, sujeto ms dbilmente a la atraccin elctrica del ncleo. El resultado ser un in positivo, al poseer un protn ms que electrones.

http://payala.mayo.uson.mx/QOnline/Image11.gif

La energa de ionizacin mide con qu energa el tomo retiene a sus electrones. Como se observa en el grfico de energa de ionizacin, al crecer el nmero atmico, crece la energa de ionizacin, hasta que llega a un gs noble, tras lo cual, la energa de ionizacin se reduce de forma apreciable.

As, en los mximos de la grfica aparecen los gases nobles (He, Ne, Ar,..), un poco por debajo los halgenos (F, Cl, ), en los mnimos aparecen los alcalinos (Li, Na, K,..).

2.4.2.7. Electronegatividad

Es la fuerza con la que un tomo atrae o retiene los electrones de otro tomo al formar una molcula. Un elemento muy electronegativo atraer con fuerza a electrones de otros tomos, creando enlaces fuertes. En cambio, un elemento electropositivo ceder fcilmente un electrn para compartirlo en una molcula.


Contenido

Direccin URL

LA tabla peridica

http://tablaplus.awardspace.com/tabla.swf

www.alonsoformula.com/inorganica/tabla_periodica.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Propiedades_qu%C3%ADmicas

2.4.4. Recursos

Contenido

Direccin URL

La tabla peridica

http://es.wikipedia.org/wiki/Clasificacion_periodica

www.monografias.com/trabajos/tabperio/tabperio.shtml

http://hablemosdeciencia.blogspot.com/2007/06/periodos-y-grupos.html

No metales

www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/familias.html#nm

www.monografias.com/trabajos13/quimidos/quimidos.shtml

http://html.rincondelvago.com/elementos-metales-y-no-metales.html

Metales

www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/familias.html#me

www.monografias.com/trabajos13/quimidos/quimidos.shtml

http://html.rincondelvago.com/elementos-metales-y-no-metales.html

Gases nobles

www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/familias.html#gn

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_noble

www.abcpedia.com/gases-nobles/gases-nobles.htm

www.solociencia.com/quimica/05042806.htm

Elementos representativos

www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/familias.html#er

Metales de transicin

http://es.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transici%C3%B3n

www.uam.es/docencia/elementos/spV21/sinmarcos/elementos/familias.html#mt

http://hablemosdeciencia.blogspot.com/2007/08/elementos-de-transicin-cf-n-36.html

Propiedades de los elementos qumicos

http://grupoorion.unex.es:8001/servlet/SBReadResourceServlet?rid=1166260649760_183593509_225972&partName=htmltext

Volumen atmico

www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/radio-atomico-ionico

http://depa.pquim.unam.mx/QI/contenido/per10.htm

Energa de ionizacin

http://depa.pquim.unam.mx/QI/contenido/per10.htm

http://payala.mayo.uson.mx/QOnline/PROPIEDADES_PERIODICAS_de_los_elem.html

Electronegatividad

http://es.wikipedia.org/wiki/Electronegatividad

www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/electronegatividad

2.4.5. EjercicioS

2.4.5.1. Dado un tomo de n atmico 9, completa el cuadro:

Z

Configuracin electrnica

Periodo

Grupo

Tipo de in que formar

19

Respuesta:

Z


Periodo

Grupo


19

1s22s22p63s23p64s1

4

Alcalino

Positivo

2.4.5.2. Dado un tomo de n atmico 9, completa el cuadro:

Z


Periodo

Grupo


9

Respuesta:

Z


Periodo

Grupo


9

1s22s22p5

2

Halgeno

Negativo

2.4.5.3. Explica por qu la energa de ionizacin slo puede arrancar un electrn del ltimo orbital del tomo

Respuesta:

Porque el ltimo orbital est ms alejado de los protones del ncleo, y por tanto lo atraern con menos fuerza.

2.5. Resumen

3. UD3: Enlace qumico

3.1. Objetivo

Relacionar el enlace qumico de un compuesto co sus propiedades fsicas

3.2. Actividad 1: tomos y molculas


3.2.1.1. Objetivo

Representar la estructura de Lewis de tomos y molculas.

3.2.1.2. Contenidos

Enlace qumico:

Electrones de valencia.

Estructura de Lewis.


3.2.2.1. Electrones de valencia

Son los que se encuentran en el ltimo orbital (el de menor nivel de energa) del tomo. Estos electrones son los que intervienen a la hora de formar una molcula junto a otro u otros tomos para completar su ltimo orbital mediante 3 mecanismos:

Se ceden a otro tomo

Se comparten con otro tomo

Absorben electrones del otro tomo

As la valencia es la capacidad que tiene un determinado tomo de combinarse con otros, y que es consecuencia de su estructura electrnica.

Por ejemplo: el aluminio tiene una estructura electrnica Al (Z=13)=1s2 2s2 2p6 3s2 3p1, por lo que en su orbital de menor energa tiene slo 1 electrn. Hacen falta 6 electrones para completar un orbital P, y para el aluminio necesita menos energa para ceder los electrones 3s2 3p1 y quedarse con 1s2 2s2 2p6, que para absorber o compartir 5 con otros tomos hasta llegar a completar su orbital de menor energa 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Por ello se dice que la valencia del aluminio es 3.

Siguiendo este anlisis, las valencias de cada elemento son las siguientes:

No metales

Metales

Fluor (F)

-1

Litio (Li)

Sodio (Na)

Potasio (K)

+1

Cloro (Cl)

Bromo (Br)

Yodo (I)

-1

+1, +3, +5, +7

Berilio (Be)

Magnesio (Mg)

Calcio (Ca)

+2

Nitrgeno (N)

-3

+1, +2, +3, +4, +5

Mercurio (Hg)

Cobre (Cu)

+1, +2

Fsforo (P)

Arsnico (As)

Antimonio (Sb)

-3

+3, +5

Cinc (Zn)

Cadmio (Cd)

+2

Oxgeno (O)

-2

Estao (Sn)

Plomo (Pb)

Platino (Pt)

+2, +4

Azufre (S)

Selenio (Se)

-2

+2, +4, +6

Hierro (Fe)

Cobalto (Co)

Nquel (Ni)

+2, +3

Carbono (C)

-4

+2, +4

Oro (Au)

+1, +3

Silicio (Si)

-4

+4

Manganeso (Mn)

+2, +3, +4, +6, +7

Boro (B)

-3

+3

Plata (Ag)

+1

Hidrgeno (H)

-1

+1

Cromo (Cr)

+2, +3, +6

Aluminio (Al)

+3

El signo + representa que ceden electrones, mientras que el signo significa que los absorbe.

3.2.2.2. La estructura de Lewis

Como se ha mencionado anteriormente, la valencia del tomo depende de la ocupacin electrnica del nivel de menor energa. La estructura de Lewis usa una simbologa sencilla para representar los electrones de valencia de un tomo o molcula.

Cada electrn de valencia se representa con un punto, crculo o cruz.

Cada par de electrones compartidos se representa mediante una lnea recta.

Por ejemplo, una molcula de CHCl3 contiene:

1 tomo de carbono, que se representa como

C

1 tomo de hidrgeno que se representa como

H

3 tomos de cloro que se representan como

:

Cl

Y segn Lewis, la molcula se representa como:


Contenido

Direccin URL

Estructura de Lewis

http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_iv/ejercicios/bl_4_ap_1_03.htm

3.2.4. Recursos

Contenido

Direccin URL

Electrones de valencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n_de_valencia

www.maloka.org/f2000/periodic_table/valence_electrons.html

www.maloka.org/f2000/periodic_table/transition_elements.html

Estructura de Lewis

http://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_de_Lewis

http://www1.uprh.edu/quimorg/1-Estructura-Lewis.pdf

www.unex.es/qoceres/Lewis.pdf

www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/medellin/q1060/lecciones/cap7/enlaces2.htm

3.2.5. EjercicioS

3.2.5.1. Qu es la valencia?

Respuesta:

Es la capacidad que tiene un determinado tomo de combinarse con otros, y que es consecuencia de su estructura electrnica.

3.2.5.2. El hierro roado est formado por hierro y oxgeno Cuntas posibilidades hay de combinar qumicamente estos dos elementos?

Respuesta: 2

Explicacin:

El oxgeno tiene valencia -2, que segn Lewis se representa

:

O

El hierro tiene valencias +2, +3, que segn Lewis se representa

:

Fe

M

Fe

Para que no queden electrones libres, el hierro y el oxgeno slo se pueden combinar de estas formas:

FeO

O

Fe

=

Fe2O3

O

Fe

O

Fe

O

=

-

-

=

3.2.5.3. Representa la estructura de Lewis del tomo de Nitrgeno (Z=14)

Respuesta:

:

.

.

N

3.2.5.4. Representa la estructura de Lewis del tomo de Hidrgeno (Z=1)

Respuesta:

H

3.2.5.5. Representa la estructura de Lewis de la molcula de NH3.

Respuesta:

|

H

N

H

H

-

-

3.2.5.6. Dibuja las estructuras de Lewis de las siguientes sustancias: H2S, NH3, CH3OH, CCl4, C2H2, OH

Respuestas:

H2S

H

S

H

NH3

H

H

N

H

CH3OH

H

H

O

C

H

H

CCl4

Cl

Cl

C

Cl

Cl

C2H2

H

C

C

H

M

OH

O

H

3.3. Actividad 2: Enlace qumico


3.3.1.1. Objetivo

Segn el tipo de enlace que tengan, relacionar las sustancias con las propiedades que les corresponden (conductividad elctrica, solubilidad, punto de fusin...).

3.3.1.2. Contenidos

Enlace qumico:

Enlace inico:

Iones.

Enlace covalente:

Polaridad.

Fuerzas intermoleculares.

Enlace metlico.

Propiedades de las sustancias segn su tipo de enlace.


3.3.2.1. Enlaces qumicos

Los tomos se pueden unir a otros formando molculas. Para ello crean enlaces qumicos en los que ceden, adquieren o comparen electrones. Estos enlaces pueden ser de 3 tipos:

Enlace inico.

Enlace covalente.

Enlace metlico.

Cada uno de estos tres enlaces qumicos se produce por las propiedades de los tomos que intervienen en el enlace, lo que produce molculas con unas determinadas caractersticas macroscpicas, como la conductividad elctrica, solubilidad, punto de fusin,

Los tres tipos de enlaces se basan en el intercambio de electrones. En el caso de que un tomo ceda electrones y se quede con ms protones en el ncleo que electrones en los orbitales, se dice que es un in positivo o catin, y si un tomo adquiere electrones, al tener ms electrones que protones, se dice que es un in negativo o anin. Como en el mundo macroscpico, los iones de signo contrario se atraen, y los de igual signo se repelen.

Cada in tiene carga elctrica, pero las molculas, a pesar de ser neutras elctricamente (tener el mismo nmero de protones que de electrones), pueden tener polaridad, en las que un lado de la molcula sea ms positiva y otro ms negativa. Ocurre como en el caso de un imn, en el que hay dos polos, pero el conjunto es elctricamente neutro.

Esta polaridad de las molculas hace que entre ellas surja otro tipo de enlace, mucho ms dbil que el enlace qumico entre tomos, pero que causa la atraccin y orientacin de las molculas en un elemento. Se denominan Fuerzas intermoleculares, y son por ejemplo, las causantes de que el agua sea lquida a temperatura ambiente cuando el resto de compuestos covalentes similares son gaseosos. Tambin permite que los cuerpos que contengan agua se calienten en el microondas.

3.3.2.2. Enlace inico

Se produce cuando uno de los tomos posee la suficiente electronegatividad como para arrancar y atrapa los electrones del otro ms electropositivo. Para que esto ocurra, uno de los tomos debe tener una alta diferencia de electronegatividad. Este enlace es tpico entre los elementos de los primeros grupos de la tabla peridica (alcalinos y alcalinotrreos), con los ltimos (halgenos y anfgenos) a excepcin de los gases nobles.

El ejemplo ms clsico es el de la sal comn, cloruro de sodio o NaCl. En esta molcula se unen un alcalino como el sodio con un halgeno como el cloro. Los alcalinos poseen un electrn en su ltimo orbital, y lo ceden con facilidad, convirtindose en iones positivos.

Por su parte, a los halgenos como el cloro, les falta un electrn para completar su ltimo orbital, por lo que lo atraen con facilidad, formando un in positivo.

A partir de ah, al encontrarse cerca dos tomos con cargas elctricas opuestas, se atraen por las fuerzas electromagnticas surgidas entre ellos, formando la molcula.

Las molculas formadas con enlaces inicos tienen una polaridad muy fuerte, lo que hace que las propias molculas se ordenen y atraigan entre ellas, formando slidos de estructura cristalina con altos puntos de fusin y slo solubles en disolventes polares como el agua. Conducen mal el calor, tienen baja conductividad elctrica en estado slido y alta en estado lquido o disueltos.

3.3.2.3. Enlace covalente

Se produce cuando los tomos no poseen la suficiente diferencia de electronegatividades como para que uno arranque y atrape los electrones del otro. En este caso, los tomos comparten sus electrones pero sin desprenderse de ellos. Es el enlace tpico entre los no-metales (situados a la derecha de la tabla peridica). En este caso, los orbitales completados se mezclan entre los dos tomos, pero los electrones tienden a posicionarse alrededor del ncleo ms electronegativo, generando el fenmeno de la bipolaridad, aunque mucho menos intensa que en el enlace inico, al no haber grandes diferencias de electronegatividad entre los tomos. Pueden presentarse en estado slido, lquido o gaseoso a temperatura ambiente. Si son slidos pueden ser tanto cristalinos como amorfos. Los cristalinos poseen un alto punto de fusin. Los amorfos en cambio se ablandan con el incremento de la temperatura, siendo difcil definir la frontera entre slido y lquido. Son poco solubles, y malos conductores del calor y la electricidad.

3.3.2.4. Enlace metlico

Se produce cuando los tomos no poseen la suficiente electronegatividad como para retener sus electrones y todos ellos estn predispuestos a cederlos. Es el enlace tpico de los metales (situados a la izquierda y centro de la tabla peridica). En este caso, los ltimos orbitales de los tomos se solapan entre ellos, creando una orbital comn de electrones. Suelen ser slidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio), cristalinos, con una amplia variedad de temperaturas de fusin, no solubles y con buena conductividad elctrica y trmica.


Contenido

Direccin URL

Enlaces

www.educaplus.org/_oa/enlaceq_p.swf

Enlace inico

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/ionico.htm

Enlace covalente

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/covalente.htm

Enlace metlico

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/metalico.htm

3.3.4. Recursos

Contenido

Direccin URL

Enlaces

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/enlaces1.htm

Enlace inico

http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_i%C3%B3nico

Enlace covalente

http://es.wikipedia.org/wiki/Covalente

Enlace metlico

http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_met%C3%A1lico

http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_iv/conceptos/conceptos_bloque_4_1.htm

http://clasesdequimica.blogspot.com/2007/08/el-enlace-metalico.html

3.3.5. EjercicioS

3.3.5.1. Explica el tipo de enlaces que unen el nitrgeno y el hidrgeno al formar la molcula de NH3. Nitrgeno (Z=14); Hidrgeno (Z=1).

Enlace

a

Inico

b

Covalente

c

Metlico

Solucin:

La b

Explicacin:

La electronegatividad de ambos elementos no es muy elevada.

3.3.5.2. Clasifica las siguientes sustancias en inicas, covalentes moleculares o metales, segn el enlace que forman: Cloro (Cl2) - Sodio (Na) Cloruro sdico (Na Cl).

Tipo de enlace

Inico

Covalente

Metlico

Cl2

Na

NaCl

Solucin:

Tipo de enlace

Inico

Covalente

Metlico

Cl2

X

Na

X

NaCl

X

3.3.5.3. En funcin de dicho enlace indica cul o cuales sustancias se puede prever que:

a) Sern solubles en agua

b) Conduzcan la corriente elctrica

c) Estn en estado slido

Solucin:

Soluble en agua

Conductor

Slido

Cl2

No

No

No

Na

No

S

S

NaCl

S

Slo disuelta o fundida

S

3.3.5.4. 3. X e Y son dos elementos del sistema peridico, con unas configuraciones electrnicas X = 1s2 2s2p6 3s2 e Y = 1s2 2s2p5, respectivamente.

a) Cul ser la frmula emprica ms probable del elemento formado por X e Y?

b) Qu tipo de enlace existir entre X e Y?

Respuesta:

a) XY2

b) Inico

Desarrollo:

a) El elemento X tiene 2 electrones en su ltima capa 3s2, y al elemento Y le falta 1 electrn para completar su ltima capa 2p5. Es ms fcil para el elemento X perder 2 electrones que para el elemento Y perder 5.

Cada tomo Y puede captar un electrn, y cada tomo X puede desprenderse de 2, as que hacen falta 2 tomos Y para captar todos los electrones que desprende un tomo X.

b) Cuando un elemento cede electrones y el otro los atrapa, el enlace es inico.

3.4. Resumen

4. UD4: Formulacin y nomenclatura inorgnica

4.1. Objetivo

Formular elementos inorgnicos.

4.2. Actividad 1: Formulacin y nomenclatura inorgnica


4.2.1.1. Objetivo

Nombrar y formular compuestos inorgnicos sencillos segn las nomenclaturas tradicional, sistemtica y de Stock.

4.2.1.2. Contenidos

Formulacin y nomenclatura inorgnica (tradicional, sistemtica y de Stock) de:

Compuestos binarios (excepto perxidos).

Compuestos ternarios ms sencillos: hidrxidos.


4.2.2.1. Formulacin

La estructura de Lewis proporciona mucha informacin sobre los elementos que forman un compuesto, sus proporciones, su tipo de enlace, su polaridad, pero es un sistema difcil de usar en libros y frmulas. Para la mayora de las actividades comunes, es suficiente con menos informacin.

As la formulacin establece que un compuesto qumico se representa mediante los smbolos de sus elementos y la cantidad existente de dichos elementos (en forma de subndices).

Por ejemplo: H2O significa:

Que ese compuesto est formado por hidrgeno y oxgeno.

Que en el agua hay 2 tomos de hidrgeno por cada 1 de oxgeno (el 1 no se representa).

4.2.2.2. Nomenclatura inorgnica

La nomenclatura inorgnica consiste en nombrar los diferentes compuestos qumicos que no estn basados en el carbono. Surge de la necesidad de dar un nombre a los diferentes compuestos, ya que en ocasiones, compuestos qumicos estn formados por los mismos elementos, pero enlazados de manera diferente, lo que modifica sus propiedades fsicas y qumicas.

Ciertos compuestos qumicos poseen un nombre comn, ya que se usan desde antiguo: as al agua, al amoniaco o la sal comn se les llama por su nombre comn, no por su nomenclatura qumica.

Para los compuestos qumicos no comunes, se establece una nomenclatura estandarizada, con unas reglas que procuran que a un compuesto qumico le corresponda slo un nombre, a fin de reverenciarlo correctamente.

Los compuestos se nombran segn sus propiedades qumicas, as tenemos:

Nombre

Elementos

Propiedades qumicas

Anhdridos

Oxgeno + no-metal

Combinados con agua, generan cidos

xidos

Oxgeno + metal

Combinados con agua, generan hidrxidos

Sales binarias

Metal+ no metal

Resultan de unir un cido y un alcalino (adems se obtiene agua)

No metal+ no metal

Hidruros

Hidrgeno + metal

Conducen la electricidad

cidos hidrcidos

Hidrgeno + no metal

En presencia de metales, desprenden hidrgeno.

cidos oxcidos

Hidrgeno + oxgeno + no metal

En presencia de metales, desprenden hidrgeno.

Hidrxidos o bases

Grupo (-OH) + metal

Desprenden el grupo (-OH) que con el hidrgeno, forma agua

Hay 3 nomenclaturas que se utilizan habitualmente para designar al mismo compuesto:

Nomenclatura clsica o tradicional: utiliza prefijos y sufijos para indicar las valencias que actan en cada elemento para formar el compuesto:

Hipo-oso

-oso

-ico

Per-ico

Nomenclatura sistemtica: utiliza los prefijos numerales griegos (igual que la geometra) para nombrar el nmero de tomos de cada elemento que forman la molcula:

Mono-

Di-

Tri-

Tetra-

Penta-

Hexa-

Hepta-

Nomenclatura de Stock: Similar al anterior, pero utiliza la valencia con la que acta el elemento entre parntesis y en nmeros romanos elementos.

Ejemplos:

Compuesto

Nomenclatura clsica o tradicional

Nomenclatura sistemtica

Nomenclatura de Stock

NaCl

Cloruro sdico

Cloruro de sodio

Cloruro de sodio (I)

CO2

xido carbonoso

Dixido de carbono

xido de carbono (IV)

CoO

xido cobaltoso

Oxido de cobalto

Oxido de cobalto (II)

Co2O3

xido cobltico

Trixido de dicobalto

Oxido de cobalto (III)


Contenido

Direccin URL

Formulacin

www.alonsoformula.com/inorganica/oxidos_basicos.htm#Si%20nos%20dan%20la%20f%C3%B3rmula

Nomenclatura inorgnica

www.softecni.com/DESCARGAS/FORQUIINS20SHTOD.exe

www.juntadeandalucia.es/averroes/concurso2006/ver/34/parte1/index.htm

4.2.4. Recursos

Contenido

Direccin URL

Formulacin

http://es.wikipedia.org/wiki/Formulaci%C3%B3n_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/IUPAC

Nomenclatura inorgnica

www.scribd.com/doc/2069235/formulacion-y-nomenclatura-quimica-inorganica-buenisimo

www.alonsoformula.com/inorganica/tipos_de_substancias.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Nomenclatura_qu%C3%ADmica_de_los_compuestos_inorg%C3%A1nicos

www.eis.uva.es/~qgintro/nomen/nomen.html

www.monografias.com/trabajos6/noqui/noqui.shtml

4.2.5. EjercicioS

4.2.5.1. Nombrar el siguiente compuesto: Cu2O utilizando la nomenclatura tradicional, sistemtica y de Stock.

Respuesta:

Compuesto

Tradicional

Sistemtica

De Stock

Cu2O

xido cuproso

Monxido de dicobre

xido de cobre (I)

4.2.5.2. Nombrar el siguiente compuesto: I2O7 utilizando la nomenclatura tradicional, sistemtica y de Stock.

Respuesta:

Compuesto

Tradicional

Sistemtica

De Stock

I2O7

Anhdrido peridico

Heptoxido de diyodo

xido de yodo (VII)

4.2.5.3. Nombrar el siguiente compuesto: FeH2 utilizando la nomenclatura tradicional, sistemtica y de Stock.

4.2.5.4. Respuesta:

Compuesto

Tradicional

Sistemtica

De Stock

FeH2

Hidruro ferroso

Dihiduro de hierro

Hidruro de hierro (II)

4.2.5.5. Nombrar el siguiente compuesto: HF utilizando la nomenclatura tradicional, sistemtica y de Stock.

Respuesta:

Compuesto

Tradicional

Sistemtica

De Stock

HF

cido fluorhdrico

Fluoruro de hidrgeno

Fluoruro de hidrgeno

4.2.5.6. Nombrar el siguiente compuesto: MgCl2 utilizando la nomenclatura tradicional, sistemtica y de Stock.

Respuesta:

Compuesto

Tradicional

Sistemtica

De Stock

MgCl2

Cloruro magnsico

Bicloruro de magnesio

4.2.5.7. Nombrar el siguiente compuesto: CaS utilizando la nomenclatura tradicional, sistemtica y de Stock.

Respuesta:

Compuesto

Tradicional

Sistemtica

De Stock

CaS

Sulfuro clcico

Sulfuro clcico

Sulfuro clcico

4.2.5.8. Nombrar el siguiente compuesto: KOH utilizando la nomenclatura tradicional, sistemtica y de Stock.

Respuesta:

Compuesto

Tradicional

Sistemtica

De Stock

KOH

Hidrxido potsico

Hidrxido de potasio

Hidrxido de potasio

5. UD5: Reacciones qumicas: clases. Clculos estequiomtricos. Reacciones de transferencia de protones

5.1. Objetivo

Calcular concentraciones de cidos y bases a parir del pH o de reacciones de neutralizacin realizando los clculos estequiomtricos.

5.2. Actividad 1: Concentracin molar y gases perfectos


5.2.1.1. Objetivo

Realizar clculos basados en el concepto de mol en relacin a la masa y nmero de molculas, aplicables a cualquier sustancia.

Aplicar la ecuacin de los gases perfectos (tanto en condiciones normales como en otras condiciones).

5.2.1.2. Contenidos

Concepto de mol.

Estado gaseoso:

Volumen molar.

Ecuacin de los gases perfectos.


5.2.2.1. Concepto de mol

Avogadro ya haba demostrado que 12 gramos de Carbono tenan la misma cantidad de tomos que 2 gramos de H2, que en 32 gramos de O2 y que en 18 gramos de agua: 6.023x1023 tomos. A esta unidad de medida de masa se la denomina mol, y en las frmulas fsicas se suele representar con la letra n.

A esa cifra se le llama nmero de Avogadro, y es bsico para calcular en unidades prcticas la cantidad de tomos que son necesarios para formar un compuesto. Se dice que son unidades ms prcticas porque los gramos se pueden pesar en una balanza, mientras que los tomos son ms difciles de contar. As se determina que 1 mol de una sustancia es la masa en gramos que tendrn 6.023x1023 tomos de dicha sustancia.

5.2.2.2. Estado gaseoso

El volumen molar es una magnitud que representa el volumen que ocupa 1 mol de una sustancia. Se utiliza el sistema internacional de medidas, as que las unidades del volumen molar son:

mol

m

V

m

3

=

5.2.2.3. Los gases perfectos

Se ha comprobado que 1 mol de un gas a 0C (273,15K) y 1 atmsfera de presin ocupa 22,4 litros en el caso de los gases perfectos. En la vida real, la mayora de los gases se aproximan a ese valor.

Los gases perfectos se comportan como indica la frmula:

T

R

n

V

P

=

P = Presin del gas (en atmsferas)

V = Volumen que ocupa el gas (en litros)

n = nmero de moles de gas

R = Constante de los gases =

mol

K

atm

l

082

,

0

T = Temperatura (en grados Kelvin)


Contenido

Direccin URL

Comportamiento de los gases

http://ivenbeta1.galeon.com/modulosdefisica/fisica112.htm

5.2.4. Recursos

Contenido

Direccin URL

Concepto de mol

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol

Volumen molar

http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_molar

Los gases perfectos

http://es.wikipedia.org/wiki/Gases_ideales

http://es.wikipedia.org/wiki/Constante_universal_de_los_gases_ideales

5.2.5. EjercicioS

5.2.5.1. En un recipiente existen 200g de NaCl Cuntos moles hay? Cuntas molculas?

Respuesta:

3,42 moles = 2,06x1024 molculas

Desarrollo:

Masa = 200g

Masa molecular del NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g/mol

Nmero de moles = Masa / Masa molecular

Nmero de moles = 200 / 58,5 = 3,42 moles

Nmero de molculas = Nmero de moles x 6,023x1023

Nmero de molculas = 3,42x6,023x1023 = 2,06x1024 molculas

5.2.5.2. En un recipiente hay 7x1023 molculas de NH3 Cuntos moles hay? Cunta masa en gramos?

Respuesta:

1,16 moles

19,72 gramos

Desarrollo:

n

molculas

de

Nmero

moles

de

Nmero

=

Nmero de molculas = 7x1023

n = nmero de Avogadro = 6,023x1023

Nmero de moles = 7x1023 / 6,023x1023 = 1,16 moles

Masa molecular del NH3 = 14 + 1x3 = 17 g/mol

molecular

Masa

moles

de

Nmero

Masa

=

Masa = 1,16 x 17 = 19,72 gramos

5.2.5.3. En un recipiente hay 6,65 moles de Na Cuntas molculas hay? Cunta masa en gramos?

Respuesta:

4x1024 molculas

152,95 gramos

Desarrollo:

n

moles

de

Nmero

molculas

de

Nmero

=

n = nmero de Avogadro = 6,023x1023

Nmero de molculas = 6,65 x 6,023x1023 = 4x1024 molculas

Masa atmica del Na = 23

molecular

Masa

moles

de

Nmero

Masa

=

Masa = 6,65 x 23 = 152,95 gramos

5.2.5.4. Se tienen 10 litros de gas propano (C3H8) en condiciones normales. Masas atmicas: C = 12; H = 1. Calcula:

a) Su masa

b) Su densidad

c) Para que sirve el propano?

Respuestas

a) 19,64 g.

b) 1,964 g/l

c) Como gas combustible en calderas y quemadores de uso domstico e industrial

Desarrollo:

Datos del enunciado y constates a considerar:

Masa molecular C3H8 = 12x3+1x8 = 44 g/mol

Volumen = 10 litros

Volumen de 1 mol de un gas perfecto = 22,4 litros

a) 1 mol de C3H8 son 22,4 litros y pesan 44 gramos.

Por regla de 3, si 22,4 litros pesan 44 gramos Cunto pesan 10 litros?

44x10/22,4 = 19,64 gramos.

b) Si 19,64 gramos de C3H8 ocupan 10 litros, la densidad ser de 19,64/10 = 1,964 g/l

5.3. Actividad 2: Concentraciones


5.3.1.1. Objetivo

Dada una sustancia, calcular su composicin centesimal conocida su frmula molecular o viceversa, la frmula emprica a partir de su composicin centesimal.

Calcular la concentracin de una disolucin en las distintas formas estudiadas.

5.3.1.2. Contenidos

Composicin centesimal y frmula de compuestos.

Disoluciones:

Tipos.

Formas de expresar la concentracin:

% en masa.

% en volumen.

g/l.

Molaridad.

Fraccin molar.


5.3.2.1. Composicin centesimal

Cualquier compuesto qumico est formado por distintas cantidades de diferentes elementos. La composicin centesimal indica la proporcin de masa de cada uno de los elementos que forman el compuesto. Se indica en forma de porcentajes, y se obtiene dividiendo la masa atmica del elemento entre la masa molecular del compuesto:

compuesto

del

total

molecular

Masa

elemento

del

atmica

Masa

tomos

de

n

compuesto

un

en

elemento

un

de

masa

la

de

=

%

Un compuesto tendr tantas composiciones centesimales como elementos diferentes lo formen, y siempre sumarn el 100%.

Por ejemplo: el agua H2O, est compuesta por dos elementos, as que tendr dos composiciones centesimales que sumarn 100%: la del H y la del O.

La masa atmica del H es 1 g/mol

La masa atmica del O es 16 g/mol

La masa atmica del H2O es 2x1+ 1x16 = 18 g/mol

% de oxgeno = 1x16/ 18= 0,8888 = 88,89%

% de hidrgeno = 2x1 /18 = 0,1111 = 11.11 %

5.3.2.2. Frmula de compuestos

La composicin centesimal proporciona los porcentajes de masa de cada elemento en elacin con la masa total del compuesto. El camino inverso consiste en que si conocemos los porcentajes de masa de cada elemento que forma un compuesto, se puede deducir su frmula qumica.

Por ejemplo: Sabemos que un compuesto contiene un 76,19% de oxgeno, un 22,22% de nitrgeno, y un 1,59% de hidrgeno. Si queremos adivinar de qu compuesto se trata, tenemos los datos para saber que:

Su frmula corresponde a HxNyOz

La masa atmica del H es 1, la del N es 14 y la del O es 16.

Si divido cada una de las composiciones centesimales entre su masa atmica y multiplico por 100, obtengo (desperdiciando decimales):

Oxgeno = 100 x 76,19 / 16 = 477

Nitrgeno = 100 x 22,22 / 14 = 159

Hidrgeno = 100 x 1,59 / 1 = 159

Y si divido a todos ellos por el menor, obtengo:

Oxgeno = 477 / 159 = 3

Nitrgeno = 159 / 159 = 1

Hidrgeno = 159 / 159 = 1

De donde se deduce que la frmula del compuesto es HNO3

5.3.2.3. Disolucin

Una disolucin es una mezcla homognea de un elemento (soluto) en otro (solvente, habitualmente lquido o gas). Es una mezcla homognea, ya que a simple vista no se distinguen el soluto del disolvente. No hay reaccin qumica entre ellos: cada uno de los elementos mantiene sus propiedades y se pueden volver a separar por medios fsicos (calor, evaporacin, condensacin,...).

La disolucin vara segn la presin y la temperatura, por lo que se suele analizar a presin y temperatura constantes.

Las disoluciones pueden ser de 3 tipos:

Insaturadas o no saturadas: el solvente todava puede disolver ms soluto.

Saturadas: el solvente ha disuelto todo el soluto que poda disolver.

Sobresaturadas: el solvente no puede disolver ms soluto, y ste se puede volver a encontrar en el soluto, pero sin disolverse. Se dice entonces que precipita.

5.3.2.4. La concentracin

La concentracin es un concepto fsico que permite especificar la cantidad de soluto que hay en una disolucin.

La concentracin se puede expresar de diferentes formas:

Expresin

Definicin

Frmula y unidades

% en masa

es el porcentaje de masa del soluto que se encuentra en la disolucin

(%)

100

disolucin

la

de

Masa

soluto

del

Masa

% en volumen

es el porcentaje de volumen del soluto que se encuentra en la disolucin

(%)

100

disolucin

la

de

Volumen

soluto

del

Volumen

g/l

es la cantidad de gramos de masa de soluto que se encuentran en un litro de disolucin

)

/

(

l

g

disolucin

de

Litro

soluto

del

Gramos

Molaridad

es la cantidad de moles del soluto que se encuentran en un litro de disolucin

)

/

(

l

mol

disolucin

de

Litro

soluto

del

Moles

Fraccin molar

es el porcentaje de moles de soluto y de disolvente que forman la disolucin

)

/

(

%

)

/

(

%

l

mol

disolucin

de

Moles

disolvente

del

Moles

l

mol

disolucin

de

Moles

soluto

del

Moles

disolvente

soluto


Contenido

Direccin URL

Disoluciones

www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/molvie1.swf

www.librosite.net/data/glosarios/petrucci/videos/cap4/preparaci%F3n_de_una_disoluci%F3n_a_.htm

www.librosite.net/data/glosarios/petrucci/videos/cap4/preparaci%F3n_de_una_disoluci%F3n_po.htm

5.3.4. Recursos

Contenido

Direccin URL

Composicin centesimal

http://es.wikipedia.org/wiki/Composici%C3%B3n_centesimal

www.iesjovellanos.com/archivos/Composicion_centesimal_y_formulas_quimicas.1192699422.pdf

Disoluciones

http://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3n

http://es.wikibooks.org/wiki/Qu%C3%ADmica_/_Concepto_de_disoluci%C3%B3n_y_concentraci%C3%B3n

www.fisicanet.com.ar/quimica/soluciones/ap02_disoluciones_solubilidad.php

http://cdpdp.blogspot.com/2008/05/reacciones-qumicas-en-disolucin.html

Concentraciones

http://es.wikipedia.org/wiki/Concentraci%C3%B3n

www.textoscientificos.com/quimica/disoluciones/formas-expresar-concentracion

http://personal.telefonica.terra.es/web/katastrophe/quim/conc.html

5.3.5. EjercicioS

5.3.5.1. Se tienen 10 litros de gas propano (C3H8) en condiciones normales. Masas atmicas: C = 12; H = 1. Calcula su composicin centesimal.

Respuesta:

82% de C

18% de H

Desarrollo:

Masa molecular C3H8 = 12x3+1x8 = 44 g/mol

% de C = 12 x 3 = 36g de C / 44g de C3H8 = 82%

% de H = 1 x 8 = 8g de H / 44g de C3H8 = 18%

5.3.5.2. Un compuesto est formado por un 20% de carbono, un 26,6% de oxgeno, un 46,6% de nitrgeno y un 6,6% de hidrgeno y tiene un peso molecular de 60,05u. Cul sera su frmula?

Respuesta:

H4CON2, que en realidad es H2N-CO-NH2 (urea).

Desarrollo:

En 100g del compuesto hay 6,6g de H en 60,05g habr XH g de H XH = 3,963g.

En 100g del compuesto hay 20,0g de C en 60,05g habr XC g de C XC = 12,01g.

En 100g del compuesto hay 26,6g de O en 60,05g habr XO g de O XO = 15,97g.

En 100g del compuesto hay 46,6g de N en 60,05g habr XN g de N XN = 27,98g.

Al dividir por sus pesos atmicos:

XH / ZH= 3,963g /1,007 4

XC / ZC = 12,01g / 12,011 1

XO / ZO = 15,97g / 15,999 1

XN / ZN = 27,98g / 14,006 2

De donde sale la frmula H4CON2.

5.3.5.3. Se disuelven 12 g de etanol (C2H6O) en agua formando 200 ml de disolucin.

Masas atmicas: C = 12; H = 1. Densidad etanol = 0,78 g/cm3. Calcular su concentracin en:

a) Gramos por litro

b) Molaridad

c) % en volumen

d) Qu utilidades tiene el etanol

Soluciones:

a) 60 g/l.

b) 1,3 mol/l

c) 7,69%

d) En medicina se usa como desinfectante, en alimentacin como conservante y componente de bebidas. En la industria se usa como disolvente.

Desarrollo:

a)

)

/

(

l

g

disolucin

de

Litro

soluto

del

Gramos

= 1,2 g / 0,2 l = 60 g/l.

b)

)

/

(

l

mol

disolucin

de

Litro

soluto

del

Moles

= (12/46) moles / 0,2 l = 1,3 mol/l

c)

(%)

100

disolucin

la

de

Volumen

soluto

del

Volumen

= ((12g/0,78 g/l) / 0,2 l) x 100 = 7,69%

5.3.5.4. Se dispone de 5 litros de una solucin acuosa de un compuesto con una concentracin molar de 7M Cuata agua hay que aadir para obtener una disolucin molar 3M?

Respuesta:

11,666 litros

Desarrollo:

35

5

7

5

7

)

/

(

=

=

=

=

n

x

n

n

l

mol

disolucin

de

Litro

soluto

del

moles

de

n

M

Los 35 moles se mantienen, ya que slo se aporta agua, mantenindose constante la cantidad de soluto:

litros

L

L

L

disolucin

de

Litro

soluto

del

moles

de

n

M

6

,

11

3

35

35

3

)

=

=

=

=

5.4. Actividad 3: Reacciones qumicas y estequiometra


5.4.1.1. Objetivo

Ajustar reacciones qumicas sencillas.

Ajustar y realizar clculos estequiomtricos en reacciones qumicas sencillas.

5.4.1.2. Contenidos

Reaccin qumica:

Ecuacin qumica.

Ajuste.

Principio de conservacin de la masa.

Clasificacin de reacciones qumicas:

Neutralizacin.

Redox.

Combustin.

De equilibrio.

Clculos estequiomtricos:

Clculos con masas.

Clculos con volmenes de gases.

Clculos con reactivos en disolucin.

Reactivo limitante.


5.4.2.1. Reaccin qumica

Una reaccin qumica es un proceso en el que varios elementos o compuestos (llamados reactivos) crean compuestos o elementos nuevos (llamados productos) a base de formar enlaces qumicos. El resultado es un compuesto que no tiene por que tener las propiedades fsicas ni qumicas de ninguno de los componentes iniciales.

Por ejemplo: al quemar hidrgeno en una atmsfera rica en oxgeno, obtenemos vapor de agua, que no posee la mayora de las caractersticas fsicas ni qumicas del hidrgeno ni del oxgeno.

Las reacciones qumicas ocurren entre elementos o compuestos en cantidades determinadas, que como se ha visto en actividades anteriores, se corresponden con la valencia de los reactivos, lo que determina la cantidad de moles de reactivo que intervendrn en la reaccin.

5.4.2.2. Ecuacin qumica

Como en matemticas, una ecuacin es un conjunto de elementos, que operados, proporcionan un resultado. Y como en toda ecuacin, hay una incgnita, que puede ser el producto o uno de los reactivos.

En el ejemplo anterior, al quemar hidrgeno en una atmsfera rica en oxgeno, obtenemos vapor de agua, y eso se representa mediante la siguiente ecuacin:

H2 + O2 H2O

Como se observa, los 1 no se escriben, y el smbolo igual, que correspondera a la expresin da se sustituye por una flecha.

5.4.2.3. Ajuste y principio de conservacin de la masa

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