UNIDAD EDUCATIVA ECUADOR UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO
QUÍMICA
4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO
Santa Prisca No. 120 y 10 de Agosto www.tececuador.com
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO Índice DISCIPLINAS AUXILIARES DE LA QUÍMICA: 1. Medición y cifras significativas. 2. Notación científica. 3. El Sistema Internacional de Unidades. 4. Medición de longitud, masa, volumen, temperatura y densidad. 5. Relación de la Química con las otras ciencias. LOS CUERPOS Y LA MATERIA: 6. Estados físicos de la materia. 7. Sustancias y mezclas. 8. Ley periódica. 9. Disposición de la tabla periódica. 10. Predicción de fórmulas mediante el uso de la tabla periódica. AMPLIACIÓN DE NUESTRO CONOCIMIENTO SOBRE LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA: 11. Teoría atómica de Dalton. 12. Composición de las sustancias. 13. Naturaleza de la carga eléctrica. 14. Descubrimiento de los iones. 15. El átomo nucleario. 16. Números atómicos de los elementos. 17. Isótopos de los elementos. 18. Masa atómica. 19. Teoría atómica moderna. 19.1. El átomo de Bohr. 19.2. Niveles de energía de los electrones. 19.3. El átomo de hidrógeno. 19.4. Estructuras electrónicas de los elementos. 19.5. Diagramado de estructuras atómicas. 19.6. Representación puntual de Lewis para los electrones. 19.7. Regla del octeto. 19.8. Energía de ionización y afinidad electrónica. 19.9. Electrones de valencia. 19.10. Enlaces químicos. 19.11. El enlace iónico. 19.12. El enlace covalente. 19.13. Iones poliatómicos. 19.14. Enlaces metálicos. 19.15. Propiedades de los compuestos iónicos, covalentes y metálicos. 19.16. Fuerzas de atracción intermolecular.
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Medición y cifras significativas. L = 0,852 ± 0,001 m
Medir es comparar una magnitud cualquiera con otra tomada como unidad, pero de la misma especie, podemos medir, longitud, masa, peso, volumen, densidad, etc.
No obstante, lo más normal es omitir el término ± 0.001 y asumir que la última cifra de un número siempre es incierta si éste está expresado con todas sus cifras significativas. Este es el llamado convenio de cifras significativas que asume que
Las cifras significativas de un número o medida es la que tiene un significado real y, por tanto, aportan alguna información. Toda medición experimental es inexacta y se debe expresar con sus cifras significativas. Veamos un ejemplo sencillo: supongamos que medimos la longitud de una mesa con una regla graduada en milímetros. El resultado se puede expresar, por ejemplo como:
“cuando un número se expresa con sus cifras significativas, la última cifra es siempre incierta”.
EJERCIOS ¿Cuántas cifras significativas tienen cada una de las siguientes cantidades?
Longitud (L) = 85,2 cm
a) 5.37 b) 838.23 c) 0.0038 3 d) 5.24x10 e) 104 f) 0.8321 g) 20.04573 h) 35.00 i) 35.000 5 j) 12.123x10
Esta no es esta la única manera de expresar el resultado anterior, también se puede expresar de las siguientes maneras: L=0.852 m L=8.52 dm L=852 mm etc…. Se exprese como se exprese el resultado tiene tres cifras significativas,
SOLUCIÓN: a:3; b:5; c:2; d:3; e:3; f:4; g:7; h:4:i:5; j:5
Las cifras significativas son los dígitos considerados como ciertos en la medida, teniendo un significado real. Los ceros a la izquierda de la primera cifra significativa no cuentan. EJEMPLOS: Valor 852.65 745 0.6587 35.00 6 45.475x10 0.00056
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Notación Científica.
La notación científica es un recurso matemático empleado para simplificar cálculos y representar en forma concisa números muy grandes o muy pequeños. Para hacerlo se usan potencias de diez.
Nº Cifras significativas 5 3 4 4 5 2
Básicamente, la notación científica consiste en representar un número entero o decimal como potencia de diez.
Siguiendo con el ejemplo, el número que expresa la cantidad en la medida tiene tres cifras significativas. Pero, de esas tres cifras sabemos que dos son verdaderas y una es incierta, en este caso la última cifra:
En el sistema decimal, cualquier número real puede expresarse mediante la denominada notación científica.
REGLAS: L = 0,852 m 1. Para convertir un número mayor que 10, identificamos la coma decimal (si lo hay) y lo desplazamos a la izquierda, la cantidad desplazada es la potencia de diez. Ejemplo
La incertidumbre es la cantidad más pequeña que se puede medir. Quedando claro que la última cifra de la medida de nuestro ejemplo es significativa pero incierta, la forma más correcta de indicarlo (asumiendo por ahora que la incertidumbre es de ±1 mm), es:
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO OPERACIONES SUMA Y RESTA EN NOTACIÓN CIENTIFICA Para sumar o restar números en notación científica, es necesario que el exponente de la potencia de 10 sea igual en todos los números. Cuando esto es así, se suman o se restan los números, dejando la potencia de 10 que tenemos.
En este ejemplo, 5326,6 estamos recorriendo tres cifras a la izquierda 5,3266 por lo que se 3 escribe como 5,3266 × 10 , EJEMPLOS: Número 456.785 78.452 9.547 4.4568.125 105.874
El resultado de algunas sumas o restas puede ser un número que no esté escrito en notación científica. Ejemplo:
Notación científica 4 45,67x10 2 784,5x10 3 9,54x10 6 44,56x10 4 10,58x10
7,06 · 10
11
11
+ 5,231x10
Sumamos: 7,06+5,231= 12,291 este resultado mantendrá la potencia de 10, quedando como 11 resultado: 12,291x10 escribiéndolo en notación 12 científica tendremos 1,2291x10
2. Para convertir un número menor que 1, lo desplazamos a la derecha, tantos lugares como sea necesario para que el único dígito que quede a la izquierda de la coma esté entre 1 y 9 y que todos los otros dígitos aparezcan a la derecha de la coma decimal. El exponente será negativo
La resta es muy similar, como se puede ver en el siguiente ejemplo: -6
-6
-6
4,78 x10 - 4,6x10 = 0,18 · 10 -6 0,18x10 → Su parte entera es 0, no está en notación científica: -6
-7
0,18x10 = 1,8x10
MULTIPLICACIÓN EN NOTACIÓN CIENTIFICA Se multiplican las bases y se suman los exponentes, ejemplo: −3
En este ejemplo, 0,005612 = 5,612 x 10 estamos recorriendo tres cifras a la derecha 0,005612 por lo que se escribe como 5,612 × -3 10
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Multiplicamos las bases: 9.2 x 6.2 = 57.04 Sumamos los exponentes: 12+15=27 27 Quedando como resultado: 57.04x10
EJEMPLOS: Número 0.005624 0.07415 0.584251 0.00007921 0.258
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(9.2x10 ).(6.2x10 )
Pero la idea de aplicar Notación Científica, es llevarla las cantidades a la mínima expresión tenemos que:
Notación científica -3 5,6x10 -4 741,1x10 -2 58,4x10 -5 7,92x10 -1 2,58x10
27
57.04x10
28
= 5.70x10
DIVISIÓN EN NOTACIÓN CIENTIFICA Se dividen las bases y se restan los exponentes, ejemplo:
Nota importante: Siempre que movemos la coma decimal hacia la izquierda el exponente de la potencia de 10 será positivo. Siempre que movemos la coma decimal hacia la derecha el exponente de la potencia de 10 será negativo.
7
4
5.32x10 ÷ 2.37x10
Dividimos las bases 5.32÷2,37 = 2,244 Restamos los exponentes: 7-4=3 3 Quedando como resultado: 2,244x10
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Aceleración angular rad/s UNIDADES SUPLEMENTARIAS
Sistema internacional de Unidades
El Sistema internacional de Unidades es una forma aceptada internacionalmente de utilización de las unidades de medida de las magnitudes físicas de los cuerpos. En el Sistema Internacional de unidades existen 3 clases de unidades.
Magnitud Angulo plano Angulo sólido
Se trata de las unidades que se han conviene considerar cómo independiente desde el punto de vista dimensional: m Kg S
Amperio
A
Kelvin Mol Candela
K Mol cd
Símbolo rad sr
UNIDADES SI DERIVADAS QUE TIENEN NOMBRES ESPECIALES
1. UNIDADES BÁSICAS O FUNDAMENTALES:
Metro Kilo Segundo
Unidad Radian Estereoradían
α
longitud masa tiempo intensidad de corriente eléctrica temperatura cantidad de materia Intensidad lumínica
2. UNIDADES DERIVADAS: Son las unidades que pueden formarse combinando las unidades básicas según relaciones algebraicas escogidas que liguen las magnitudes correspondientes: velocidad, aceleración, tensión, fuerza, potencia, volumen. Si trabajamos con las siete unidades fundamentales y con las dos unidades derivadas del sistema internacional, todas las unidades que utilizaremos son combinación de las unidades fundamentales del SI.
Magnitud
Unidad
Frecuencia Fuerza Presión Energía, trabajo, cantidad de calor Potencia, flujo de energía Cantidad de electricidad, carga eléctrica Diferencia de potencial Capacidad eléctrica
Hertz Newton Pascal
Símbolo Hz N Pa
Joule
J
Watt
W
Coulomb
C
volt
V
Farad
F Símbolo Ω lm lx
Magnitud
Unidad
Resistencia eléctrica Flujo luminoso Iluminación
Ohm Lumen Lux
UNIDADES ACEPTADAS QUE NO PERTENECEN AL SI. Magnitudes Masa Tiempo Tiempo Tiempo Temperatura Angulo plano Volumen
UNIDADES SUPLEMENTARIAS: En la XI Conferencia General de Pesos y Medidas se decidió admitir una tercera clase de unidades SI, para estas unidades no se ha decidido si se trata de unidades básicas o bien si se trata de unidades derivadas. UNIDADES DERIVADAS QUE NO TIENEN NOMBRES ESPECIALES.
Nombre Tonelada Minuto Hora Día Grados Celsius Grado Litro
Símbolo t min h d o C o
l
3. DEFINICIONES DE LAS UNIDADES. Magnitudes Superficie Volumen Densidad de masa (Densidad) Velocidad lineal (velocidad) Velocidad angular Aceleración
Unidad 2 m 3 m kg/m
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Símbolo S V
• El metro es la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante un tiempo de 1/229792458 de segundo (decreto 85-1500 del 30/12/85) • El kilogramo es la masa del prototipo internacional conservado en la sede del BIPM. • El segundo es la duración de 9 192 631 770 ciclos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.
δ
m/s
v
rad/s 2 m/s
ω a
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO • El kelvin es la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica (o absoluta) del punto triple del agua (273.16 k) • El ampere es la intensidad de la corriente eléctrica constante, que mantenida en dos conductores rectilíneos paralelos de longitud infinita y de sección transversal despreciable, y situados a la distancia de 1 m en el vacío produce una fuerza de 2·10 N/m entre los conductores. • El mol es la cantidad de unidades elementales (átomos, moléculas iones, etc.) en un sistema material, igual al número de átomos existente en 0,012 kg de carbono 12. (él numero es de 23 6.022·10 , este número es la constante de Avogadro) • La candela es la intensidad luminosa en una dirección dada, correspondiente a una energía de 1/683 W/sr de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia igual a 12 540·10 Hz. • El radián es el ángulo plano que teniendo su vértice en el centro de un círculo, intercepta sobre la circunferencia de este círculo, un arco de longitud igual a la del radio. • El estereoradián es el ángulo sólido que, teniendo su vértice en el centro de una esfera, delimita sobre la superficie esférica correspondiente a un área igual a la de un cuadrado que tiene como lado el radio de la esfera. 4
MASA: Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Su unidad de medida en el sistema internacional (SI) es en: Kilogramos, gramos. La masa se mide con una balanza digital o mecánica. Para determinar en forma cuantitativa la masa de un cuerpo, se utiliza la siguiente formula.
VOLUMEN: Es el espacio que ocupa un cuerpo. El volumen es una propiedad de toda la materia líquido, sólidos y gases. El volumen se mide con distintos instrumentos y dependerá según el estado físico en que se encuentre la materia (liquido, sólido, gas) 3
Su unidad de medida: metro cúbico (m ), el litro (l) y para medida más pequeñas se utiliza el mililitro (ml). Para determinar en forma cuantitativa el volumen de un cuerpo, se utiliza la siguiente formula.
DENSIDAD: La densidad es la relación que existe entre la masa de un cuerpo y su volumen. Es decir, la cantidad de materia que ocupa un espacio .La unidad de medida queda expresada en g/ml, g/l, kg/l. Para determinar en forma cuantitativa la densidad de un cuerpo, se utiliza la siguiente formula.
Medición de Longitud, Masa, Volumen, Temperatura y Densidad.
En realidad, medir no es más que COMPARAR frente a una referencia que arbitrariamente establecemos como patrón. La ciencia en general, la Física y la Química en particular, es la ciencia de la medida.
TEMPERATURA: Es un parámetro termodinámico del estado de un sistema que caracteriza el calor, o transferencia de energía. Para medir la temperatura se utiliza el termómetro, y sus unidades de medida son kelvin y Celsius.
• No todas las cosas se pueden medir. • Podemos medir la longitud de una mesa, o el tiempo de una carrera, pero NO podemos medir la belleza, la tristeza la bondad de una persona. • Todo lo que SÍ puede medirse se denomina MAGNITUD.
o
o
K = C + 273
o
o
C = K-273
Calcular la longitud, área y volumen de la siguiente figura
LONGITUD: La longitud es una de las magnitudes físicas fundamentales, en tanto que no puede ser definida en términos de otras magnitudes que se pueden medir. En muchos sistemas de medida, la longitud es una unidad fundamental, de la cual se derivan otras. Longitud del largo = 4 cm Longitud del ancho = 2 cm 2 Área de la base= (4cm)x(2 cm) =8 cm 3 Volumen = (4cm)x(2 cm)x(3 cm) = 24 cm
La longitud es una medida de una dimensión (lineal; el metro m), mientras que el área es una medida de dos dimensiones (al cuadrado; el m²), y el volumen es una medida de tres dimensiones (cúbica; el m³).
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO Calcular la masa de: a. 6,96 cm³ de cromato de amonio y magnesio si la densidad es de 1,84 g/cm ³.
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Relación de la Química con las otras ciencias.
La química es la raíz, de todas las ciencias biológicas, Medicina, Farmacología, Bioingeniería, Botánica, Microbiología, Veterinaria, etc. Es el sustento lógico, que permite explicarles y tratarles de modo racional. Para poder explicar estos fenómenos la química está compuesta y se retro alimenta de teorías de otras ciencias (y sus ramas) tales como matemáticas, física general y cuántica, Termodinámica, electromagnetismo, mecánica, óptica, etc.
Respuesta: 12,81 g b. 86 cm ³ de fosfato de bismuto si la densidad es de 6,32 g/cm ³.
La química se relaciona con muchas ciencias, por eso se dice que es multidisciplinaria, por ejemplo se relaciona con la física, con las matemáticas, con la bioquímica, con la fisicoquímica, con las ciencias legales, con las ciencias médicas, con ciencias de la salud tanto animal como humana, con la genética, con la textil, con la ciencia de alimentos, con la petroquímica, con la biología.
Respuesta: 543,42 g Calcular el volumen de: a. 3,37 g de cloruro de calcio si la densidad es de 2,15 g/cm ³.
Respuesta: 1,57 cm ³ b. 40,5 g de silicato de cromo si la densidad es de 5,5 g/cm ³.
Respuesta: 7,36 cm ³ Calcular la densidad en g/cm ³ de: 3 a. 2.000 cm de leche, si tienen una masa de 2.060 g.
Respuesta: 1,03 g/cm
3
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b. Nafta, si 9.000 cm tienen una masa de 6.120 g
Respuesta: 0,68 g/cm
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO LOS CUERPOS Y LA MATERIA:
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Estados físicos de la materia.
Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La materia se puede encontrar en tres estados: • Sólido, como la madera, el cobre. • Líquido, como el agua, el aceite; y • Gaseoso, como el aire, el vapor de agua.
Los sólidos tienen una forma y volumen definida, son duros no pueden fluir y difíciles de comprimir, porque las moléculas, que están muy unidas, no dejan espacio entre ellas, su densidad es muy elevada
Una misma materia se puede encontrar en los tres estados. Por ejemplo, el agua, que normalmente es líquida, cuando se enfría se convierte en sólido y, si se le aplica calor, se transforma en gas.
ESTADO LÍQUIDO: un líquido es una sustancia formada por moléculas que están en constante desplazamiento, y que se mueven unas sobre otras. Los líquidos tienen un volumen definido, son fluidos no tienen forma propia, pueden cambiar de forma tomando la del recipiente que los contiene, pueden fluir pero no comprimir, los líquidos pueden ser volátiles y viscosos
PROPIEDADES DE LA MATERÍA Las principales propiedades de la materia son: PROPIEDADES GENERALES: No permiten la identificación de la clase de materia (sustancia). Por ejemplo: la inercia, extensión, la impenetrabilidad , volumen forma, peso, etc.
• VOLATILIDAD: nos referimos a la capacidad del líquido para evaporarse. Por ejemplo, si dejamos un perfume abierto, se podrá observar con el paso del tiempo, que disminuye el volumen del líquido.
PROPIEDADESESPECÍFICAS: Permiten identificar la sustancia, estas pueden ser físicas y químicas.
• VISCOSIDAD: La viscosidad es una característica de los fluidos en movimiento, que muestra la facilidad del líquido para esparcirse. Ejemplo el agua, aceite, cera, miel, etc.
1. FÍSICAS:
Color, olor, sabor, punto de fusión, punto de ebullición, densidad, dureza, ductilidad, maleabilidad, solubilidad, conductividad eléctrica, conductividad térmica, etc.
A su vez las propiedades físicas pueden ser extensivas o intensivas. Propiedades Extensivas: El valor medido de estas propiedades depende de la masa. Por ejemplo: inercia, peso, área, volumen, presión de gas, calor ganado y perdido, etc.
,
Propiedades Intensivas: El valor medido de estas propiedades no depende de la masa. Por ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, color, olor, sabor, calor latente de fusión, reactividad, energía de ionización, electronegatividad, molécula gramo, átomo gramo, equivalente gramo, etc.
ESTADO GASEOSO: Un gas es una sustancia formada por moléculas que se encuentran separadas entre sí. Los gases no tienen forma propia, pueden cambiar de forma, pueden fluir y se pueden comprimir, ya que las moléculas que los forman se desplazan en varias direcciones y a gran velocidad. Por esta razón, ocupan grandes espacios.
2. QUÍMICAS: Combustibilidad, comburencia, comportamiento frente a otras sustancias. ESTADO SÓLIDO: un sólido es una sustancia formada por moléculas, que se encuentran muy unidas entre sí por una fuerza llamada Fuerza de Cohesión.
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO Cubo de hielo (sólido)+temperatura=agua (líquida). El calor acelera el movimiento de las partículas del hielo, se derrite y se convierte en agua líquida. SOLIDIFICACIÓN: Es el paso de una sustancia en estado líquido a sólido. Este cambio lo podemos verificar al poner en el congelador un vaso con agua, o los típicos cubitos de hielo.
PLASMA Existe un cuarto estado de la materia llamado plasma, que se forman bajo temperaturas y presiones extremadamente altas, haciendo que los impactos entre los electrones sean muy violentos, separándose del núcleo y dejando sólo átomos dispersos.
VAPORIZACIÓN: Es la transformación de las partículas de un líquido en vapor, por la acción del calor. Este cambio ocurre en forma normal, a temperatura ambiente, en algunas sustancias líquidas como agua, alcohol y otras. Sin embargo si le aplicamos mayor temperatura la evaporación se transforma en ebullición.
El plasma, es así, una mezcla de núcleos positivos y electrones libres, que tiene la capacidad de conducir electricidad.
CONDENSACIÓN: Es el cambio de estado de una sustancia de estado gaseoso a estado líquido. El vapor de agua al chocar con una superficie fría, se transforma en líquido CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA Es la evolución de la materia entre varios estados de agregación sin que ocurra un cambio en su composición
SUBLIMACIÓN: Sublimación progresiva. Es la transformación directa, sin pasar por otro estado intermedio, de una materia de estado sólido a estado gaseoso al aplicar calor. Un ejemplo clásico de una sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.
FUSIÓN: Paso de un cuerpo del estado sólido al líquido por la acción del calor.
Sublimación regresiva. Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado sólido, sin pasar por el estado líquido.
Esta temperatura es específica para cada sustancia que se funde.
Ejemplos: Cobre sólido + temperatura = cobre líquido.
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO PUNTO TRIPLE DEL AGUA La única combinación de presión y temperatura a la que el agua, hielo y vapor de agua pueden coexistir en un equilibrio estable, se produce exactamente a una temperatura de 273,1598 K (0,0098 °C) y a una presión parcial de vapor de agua de 611,73 pascales (6,1173 milibares; 0,0060373057 atm). En esas condiciones, es posible cambiar el estado de toda la masa de agua a hielo, agua líquida o vapor arbitrariamente haciendo pequeños cambios en la presión y la temperatura.
MEZCLA Es la reunión de 2 ó más sustancias, sin que ninguna de ellas pierda sus propiedades, por lo que se pueden separar por medios físicos. Para hacer una mezcla sólo tenemos que unir dos o más sustancias. En la naturaleza, los materiales suelen ir mezclados. Al realizar cualquier mezcla los materiales no se alteran CLASES DE MEZCLAS Las mezclas pueden ser homogéneas y heterogéneas. • HOMOGÉNEAS: cuando no podemos distinguir sus componentes, cuando una cucharada de azúcar se disuelve en agua, obtenemos una mezcla homogénea, es decir, la composición es la misma en toda la disolución. • HETEROGÉNEAS: cuando podemos distinguir sus componentes, si se juntan arena y virutas de hierro permanecerán como tales
Cualquier mezcla, ya sea homogénea o heterogénea, se puede formar y volver a separar en sus componentes puros por medios físicos, sin cambiar la identidad de dichos componentes.
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TÉCNICA DE SEPARACIÓN Como se ha dicho anteriormente, separar las mezclas no es tan sencillo como mezclar; hay varias técnicas para separar los componentes de una mezcla
Sustancias y Mezclas.
Todas las cosas que nos rodean están constituidas de materia; para nuestro estudio químico la clasificamos en dos grandes grupos: sustancias y mezclas
Hay varios métodos para separar los componentes de una mezcla. En el laboratorio son comunes los siguientes:
SUSTANCIAS Es la materia homogénea de composición química definida e invariable que está constituida por una sola clase de moléculas o por átomos de igual número atómico.
1. DECANTACIÓN Se usa para separar mezclas formadas por sólidos y líquidos o por más de dos o más líquidos no miscibles (no solubles).
A su vez, la sustancia se divide en elementos y compuestos.
Consiste en dejar reposar el líquido que contiene partículas sólidas en suspensión.
• ELEMENTO: Es la sustancia simple formada por átomos de igual número atómico. Los elementos se clasifican en: Metales, No Metales y Gases Nobles. Así tenemos: plata, oro, hierro, azufre, hidrógeno, nitrógeno, neón y argón, respectivamente.
Luego se transvasa con cuidado el líquido (menos denso) a otro recipiente, el liquido que queda se puede sepárale por evaporación.
• COMPUESTO: Es la sustancia que está constituida de moléculas que contienen en su estructura átomos de diferentes elementos originados por la combinación de éstos.
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO Esta técnica se utiliza también con líquidos no miscibles, como el agua y el aceite. Se emplea con frecuencia el embudo de separación o de decantación. Se coloca en el embudo la mezcla y cuando se hallan diferenciado las dos partes, se abre la llave y se separan los líquidos. La capa superior pertenece al líquido menos denso y queda dentro del embudo.
Proceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más volátiles pasan a la fase de vapor y, a continuación, se enfría el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la condensación. El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles. 4. DESTILACIÓN FRACIONADA Se emplea cuando es necesario separar soluciones de sustancias con puntos de ebullición distintos pero cercanos. Algunos de los ejemplos más comunes son el petróleo, y la producción de etanol.
2. FILTRACIÓN Se usa para separas sólidos no solubles en líquidos. La separación se hace por medios porosos que retienen las partículas sólidas y dejan pasar el líquido; algunos son: • Papel de filtro. • Fieltro. • Porcelana Porosa. • Algodón. • Lana de vidrio. • Arena. • Carbón.
Esto es según la mezcla que se vaya a filtrar 3. DESTILACIÓN Operación mediante la cual se separan soluciones homogéneas de una mezcla de varios líquidos, debido a sus distintos puntos de ebullición y presiones de vapor.
5. CRISTALIZACIÓN En éste proceso se utilizan los puntos de solidificación, la solución se enfría hasta que uno de sus componentes alcance el punto de solidificación, y se cristalice. Se emplea además para purificar sólidos, disolviendo un sólido impuro en el disolvente adecuado en caliente. Al bajar la temperatura, el primer sólido se cristaliza, con lo cual quedará libre de impurezas.
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO 6. MAGNETISMO Se vale de las propiedades magnéticas de algunos materiales. Se emplea para separar mezclas en donde uno de sus componentes es magnético, por ejemplo, para separar el hierro del mineral llamado magnetita
terial sólido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo.
10. EVAPORACIÓN Consiste en calentar la mezcla hasta el punto de ebullición de uno de los componentes, y dejarlo hervir hasta que se evapore totalmente. Este método se emplea si no tenemos interés en utilizar el componente evaporado. Los otros componentes quedan en el envase.
7. CROMATOGRAFÍA Se basa en la diferente absorción y adsorción de algunos materiales que ejercen sobre los componentes de la solución. Hay varias clases de Cromatografía, de columna, de capa delgada y de papel etc.
8. CENTRIFUGACIÓN Es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una fuerza rotativa, provocando la sedimentación de los sólidos o de las partículas de mayor densidad
Un ejemplo de esto se encuentra en las Salinas. Allí se llenan enormes embalses con agua de mar, y los dejan por algún tiempo, hasta que se evapora el agua, quedando así un material sólido que contiene numerosas sales tales como cloruro de sólido, de potasio, etc. 11. TAMIZADO Procedimiento mecánico empleado para separar mezclas de sólidos, cuyas partículas tienen distinto tamaño. Se utiliza un tamiz, aparato que consta de tres partes: el cedazo, el recipiente y la tapa; los tamices se clasifican por el numero de mallas que lleve el cedazo por centímetro cuadrado. Al agitar el tamiz las partículas van atravesando, según su tamaño, los orificios del cedazo. Este método se utiliza para análisis de la textura del suelo para separar arena fina de la gruesa.
9. SEDIMENTACIÓN Es el proceso por el cual el sedimento (material sólido) en movimiento se deposita. Un tipo común de sedimentación ocurre cuando el ma-
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO 14. DISOLUCIÓN Se aplica cuando una de las fases es soluble en un determinado solvente, mientras que la otra no lo es. Un sistema formado por arena y sal puede ser separado introduciéndola en un recipiente que contiene agua; luego de agitar el sistema para permitir la disolución de la sal, se lo somete a filtración, separándose así la arena del agua salada. A su vez, se separa el agua de la sal por evaporación del disolvente.
12. LEVIGACIÓN Se utiliza una corriente de agua que arrastra los materiales más livianos a través de una mayor distancia, mientras que los más pesados se van depositando; de esta manera hay una separación de los componentes de acuerdo a lo pesado que sean.
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Ley periódica.
La ley periódica es la base de la tabla periódica de los elementos. Esta ley señala que las propiedades químicas y físicas de los elementos tienden a repetirse de manera sistemática a medida que se incrementa el número atómico. La tabla, por lo tanto, es una especie de esquema que se encarga de ordenar los elementos químicos de acuerdo al orden creciente de los números atómicos. TRIA Se utiliza para separar cuerpos sólidos grandes mediante pinzas. Por ejemplo, para separar trozos de corcho, cubos de hielo, clavos, etc.
Fue desarrollada independientemente por dos químicos: por el ruso Dimitri Mendeléiev y el alemán Julius Lothar Meyer. PROPIEDADES PERIODICAS Es la base de la tabla periódica y establece que las propiedades físicas y químicas de los elementos químicos tienden a repetirse de forma sistemática conforme aumenta el número atómico.
13. FLOTACIÓN Con este método se separan sistemas heterogéneos en reposo formados por sólidos de distinta densidad, tales como arena y partículas de corcho. Si se sumerge el sistema en un líquido de densidad intermedia (agua, por ejemplo), la fase más liviana (corcho) flota y la pesada (arena) se deposita en el fondo del recipiente.
La utilidad de la Tabla Periódica reside en que dicha ordenación de los elementos químicos permite poner de manifiesto muchas regularidades y semejanzas en sus propiedades y comportamientos. Algunas de estas regularidades más importantes son: • Todos los elementos de un mismo grupo poseen un comportamiento químico similar, debido a que poseen el mismo número de electrones en su capa más externa (estos electrones son los que normalmente intervienen en las reacciones químicas).
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO • Podemos distinguir 4 conjuntos de elementos químicos, según la facilidad de sus átomos para perder o ganar electrones, transformándolo en iones:
Segundo período: hay ocho elementos: Li, Be, B, C, N. O, F y Ne. Todos ellos tienen completo su primer nivel (2) y van completando el segundo nivel del siguiente modo: Li = 2-1, Be = 2-2, B = 23, C = 2-4, N = 2-5, 0 = 2-6, F = 2-7, Ne = 2-8. Periodo 2 = dos órbitas = 8 elementos
1. METALES: Se transforman fácilmente en iones positivos. Quedan situados a la izquierda y el centro de la tabla. Tienen propiedades comunes, como conducir la electricidad y el brillo metálico. En su mayoría son sólidos a temperatura ambiente. 2. SEMIMETALES: Se transforman con dificultad en iones positivos. Tienen propiedades intermedias entre los metales y los no metales. 3. NO METALES: Se transforman fácilmente en iones negativos. Se sitúan en el lado derecho. Suelen ser líquidos o gases a temperatura ambiente, y son malos conductores de la electricidad. 4. INERTES (GASES NOBLES) No forman iones. En condiciones normales, no se combinan con ningún otro elemento químico. Elementos en la columna más a la derecha.
Tercer periodo: también hay ocho elementos: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl y Ar. Presentan sus dos primeras órbitas completas (2-8) y los electrones van llenando la tercera órbita. El último elemento es el Ar cuya configuración electrónica es 2-8-8. Período 3 = tres órbitas = 8 elementos Cuarto período: es más largo, está formado por dieciocho elementos. Período 4 = cuatro órbitas = 18 elementos Quinto período: es análogo al anterior y también cuenta con dieciocho elementos. Período 5 = cinco órbitas = 18 elementos Sexto período: es el más largo de todos, pues tiene 32 elementos. Período 6 = seis órbitas = 32 elementos
Mendeléiev, estudió el cambio las propiedades químicas de las sustancias en función del crecimiento de las masas atómicas de los elementos químicos, y analizó el comportamiento de la valencia de los elementos químicos, las propiedades y composición de los compuestos que estos forman.
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Período séptimo: es análogo al sexto aunque no se ha producido la cantidad necesaria de elementos para completarlo. Período 7 = siete órbitas = ? elementos El número del período indica la cantidad de niveles energéticos (órbitas) que tienen los átomos de los elementos que se ubican en dicho período. Así, el H y el He que están en el período 1 tienen una sola órbita; el Li al estar en el período 2 cuenta con dos órbitas, etcétera.
Disposición de la tabla periódica.
Los elementos están ordenados por su número atómico creciente, de izquierda a derecha. Comienza por el 1H, sigue con el 2He, 3Li, 4Be, 5B, 6C, 7N, 80, etc.
GRUPOS Hay en total 18 grupos, numerados del 1 al 18 de izquierda a derecha.
A cada elemento le corresponde un casillero, donde figuran el correspondiente símbolo y otros datos, tales como el número atómico, la masa atómica, la distribución de los electrones, etc. Las filas horizontales se denominan períodos y las columnas verticales reciben el nombre de grupos.
Todos los elementos de un mismo grupo presentan igual configuración electrónica externa. Por ejemplo, todos los elementos del grupo 1 tienen 1 electrón en su última órbita. Los elementos ubicados en un mismo grupo tienen propiedades químicas similares y sus propiedades físicas están relacionadas.
Períodos En total existen siete períodos, numerados del 1 al 7 de arriba hacia abajo. Primer período: sólo hay dos elementos: Hidrógeno y Helio. Sus átomos tienen un solo nivel de energía y sus configuraciones electrónicas son l y 2, respectivamente. Período 1 = una órbita = 2 elementos
En el grupo 18 se encuentran los gases inertes o nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe, y Rn), también conocidos como gases raros o nobles, que se caracterizan por su inactividad química.
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO El número del periodo nos da el número total de capas u órbitas de los átomos.
A los elementos ubicados en el grupo 1 se los suele denominar metales alcalinos, con excepción del hidrógeno. Los elementos del grupo 17, reciben también el nombre de halógenos.
Una línea quebrada separa, aproximadamente, los metales (que se sitúan a la izquierda de la línea) y los no metales (a la derecha). Empieza en el Boro (B)
Alcalinos: Grupo 1 Alcalinos térreos: Grupo 2 Elementos de transición: Grupos (3-12) Boroideos o térreos: Grupo 13 Carbonoideos: Grupo 14 Nitrogenoides: Grupo 15 Anfígenos o calcogenos: Grupo 16 Halógenos: Grupo 17 Gases nobles: Grupo 18 Lantánidos, siguen al Lantano en el Grupo IIIB Actínidos: siguen al Actinio en el Grupo IIIB
A izquierda y derecha de la línea que divide metales y no metales se sitúan una serie de elementos (trama oscura) que tienen propiedades de ambos, son los llamados semimetales o metaloides. Todos los elementos de un mismo grupo tienen la misma estructura electrónica en su última capa o capa de valencia, de ahí que tengan unas propiedades químicas similares. Las propiedades químicas de los elementos están íntimamente ligadas a la estructura electrónica de su última capa.
El hidrógeno, el elemento más ligero, tiene propiedades singulares, por eso a menudo no se le coloca en ninguno de los grupos.
Los gases nobles tienen una estructura electrónica especialmente estable que se corresponde con ocho electrones en su 2 6 última capa: ns p (excepto el He que tiene dos). Todos los elementos tiende a adquirir la estructura de gas noble. Para eso tratan de captar o perder electrones. Los elementos, como los halógenos o anfígenos, a los que les faltan solamente uno o dos electrones para adquirir la configuración de gas noble, tienen mucha tendencia a captar electrones transformándose en iones con carga negativa. Se dice que son muy electronegativos. En general los no metales son elementos electronegativos y tienden a captar electrones para dar iones negativos.
En la tabla periódica los elementos se clasifican en filas, periodos, y columnas, grupos o familias. Todos los elementos de un grupo tienen propiedades químicas semejantes. Mendeléiev ordenó los elementos de menor a mayor masa atómica, aunque en dos ocasiones (Ar y K, Te y I) tuvo que invertir el orden para que los elementos se situaran en el grupo que les correspondería por sus propiedades químicas.
Los elementos, como los alcalinos o alcalinotérreos, que están muy alejados de la configuración del gas noble siguiente, les resulta mucho más sencillo perder uno o dos electrones y adquirir la configuración electrónica del gas noble anterior. Por tanto, mostrarán mucha tendencia a formar en iones con carga positiva. Se dice que son muy poco electronegativos. En general los metales son poco electronegativos y tienden a perder electrones para dar iones positivos.
LEY PERIÓDICA MODERNA En el presente siglo se descubrió que las propiedades de los elementos no son función periódica de los pesos atómicos, sino que varían periódicamente con sus números atómicos o carga nuclear. He aquí la verdadera Ley periódica moderna por la cual se rige el nuevo sistema: "Las propiedades de los elementos son función periódica de sus números atómicos"
Los metales tienen energías de ionización bajas (cuesta muy poco arrancarles un electrón), la razón es bastante sencilla: si tien-
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO den a ceder electrones bastará con comunicarles muy poca energía para que los cedan.
Para escribir la formula de una sustancia inorgánica, se debe saber que se forma por medio de enlaces químicos de tipo iónico, es decir se une partículas iónicas positivas (llamadas cationes) con partículas iónicas negativas (llamadas aniones), por atracciones electrostáticas.
Los no metales, sin embargo, muestran energías de ionización elevadas: si lo que quieren es captar electrones mostrarán muy poca tendencia a cederlos. Por tanto, habrá que comunicarles mucha energía para arrancárselos.
Los cationes son los átomos que por su baja electronegatividad pierden electrones de la última capa de su configuración electrónica y los aniones que son los que por su alta electronegatividad gana electrones en el intento del enlace químico, para lograr cada uno tener ocho electrones en su última capa como lo tienen los gases inertes.
Los electronos de los últimos niveles son los responsables de las propiedades de los elementos, fundamentalmente de la reactividad
Al escribir la fórmula química, el catión se coloca del lado izquierdo y el anión del lado derecho. La cantidad de electrones que pierde el átomo es la carga eléctrica positiva que adquiera el catión y la cantidad de electrones que gana el átomo es la carga eléctrica negativa que adquiere el anión. A esta carga eléctrica se le llama número de oxidación.
Disminución de electronegatividad Disminución de electroafinidad Disminución del potencial de ionización Aumento del radio atómico.
Por ejemplo: La sal común (o de cocina), que en la nomenclatura química es cloruro de sodio (NaCl) el átomo de sodio cede un electrón al átomo de cloro, por lo dicho el sodio tiene un número de oxidación (valencia) de +1 y el cloro -1.
Aumento de electronegatividad Aumento de electroafinidad Aumento del potencial de ionización Disminución del radio atómico.
Para formular con soltura y rapidez es, por lo tanto, necesario conocer las valencias de los distintos elementos químicos al menos las de los que intervienen en los compuestos de uso más frecuente, pues los otros forman compuestos de aplicación muy especificas y su valencia podemos deducir por su posición en el sistema periódico.
VALENCIA La valencia es el número que expresa la capacidad de combinación de un átomo con otros para crear un compuesto. Se trata de una medida de la cantidad de enlaces químicos que forman los átomos de un elemento químico.
La formula química y el nombre de sustancias se escribe aplicando las reglas establecidas por la UNION INTERNACIONAL DE QUIMICA PURA Y APLICADA (Siglas en inglés I.U.P.A.C)
Existen dos tipos de valencia. Valencia positiva máxima: Es el número positivo que expresa la máxima capacidad de combinación de un átomo y que coincide con su grupo en la Tabla Periódica de Elementos. Valencia negativa: Es el número negativo que refleja la capacidad del átomo para combinarse con otro que esté actuando con valencia positiva.
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Predicción de formulas mediante el uso de la tabla periódica.
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
ESTRUCTURA DE LA MATERIA:
Por ejemplo, un átomo de carbono con uno de oxígeno forma monóxido de carbono (CO), mientras que dos átomos de oxígeno con uno de carbono, forman dióxido de carbono (CO2)
En la antigua Grecia dos concepciones compitieron por dar una interpretación racional a cómo estaba formada la materia. Demócrito consideraba que la materia estaba formada por pequeñas partículas indivisibles, llamadas átomos. Entre los átomos habría vacío. Aristóteles era partidario de la teoría de los cuatro elementos, según la cual toda la materia estaría formada por la combinación de cuatro elementos: aire, agua, tierra y fuego. La teoría de los cuatro elementos fue la aceptada durante muchos siglos. Siguiendo la teoría aristotélica los alquimistas (que están considerados como los primeros químicos) intentaban obtener la Piedra Filosofal que les permitiría transmutar los metales en oro, curar cualquier enfermedad y evitar, incluso, la vejez y la muerte.
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Si dos elementos forman más de un compuesto sencillo, las masas de un elemento que se combinan con una masa fija del segundo elemento, están en una relación de números enteros sencillos.
Teoría atómica de Dalton.
La teoría atómica formulada por DALTON en 1803 y publicada en 1808. Dalton reinterpreta las leyes ponderales basándose en el concepto de átomo. Establece los siguientes postulados o hipótesis, partiendo de la idea de que la materia es discontinua:
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Composición de las sustancias
Una sustancia es cualquier variedad de materia de composición definida y reconocible. Las sustancias se clasifican en sustancias puras y mezclas.
• La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir. • Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes. • Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas. • Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples. • Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. • Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
SUSTANCIA PURA: Es un material homogéneo que siempre tiene la misma composición fija e invariable y cuyas propiedades físicas y químicas son siempre las mismas. Algunas pueden descomponerse mediante procesos químicos en otras sustancias más simples; por ejemplo, el Cloruro de sodio (sal común), el azúcar. Las sustancias puras se clasifican en dos tipos: elementos y compuestos; ambos son homogéneos ya que mantienen sus propiedades características. Los elementos Son también denominados sustancias simples elementales que constituyen la materia. Se combinan para formar los compuestos. Los compuestos Son denominados también Sustancias Compuestas; están formados por dos o más elementos unidos químicamente en proporciones fijas de masa.
Por ejemplo, los átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse y formar moléculas de agua. Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples. Los átomos de
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO Los compuestos son muy abundantes en la naturaleza, pero también son sintetizados en el laboratorio. Los compuestos pueden descomponerse en sus elementos constitutivos o sustancias simples empleando técnicas específicas de separación. Ejemplos de algunas sustancias puras.
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La materia que nos rodea está formada por átomos que constan, a su vez, de protones, neutrones y electrones. Los protones y electrones tienen una propiedad que se conoce con el nombre de carga eléctrica. Esta carga eléctrica puede ser de dos tipos. Los protones tienen carga...
Hierro, Sodio, Aluminio, Cobre, Zinc Oxigeno, Hidrogeno, Cloro, etc. MEZCLAS: Una mezcla es un material formado por la unión de dos o más sustancias en proporciones variables y que cumplen con las siguientes condiciones:
Un átomo a su vez está compuesto por pequeños elementos:
• Las sustancias componentes conservan sus propiedades. • Las sustancias componentes son separables por medios físicos o mecánicos. • Las sustancias componentes pueden intervenir en cualquier proporción • Las mezclas, en su formación, no presentan manifestaciones energéticas.
Protón.
Tiene carga eléctrica positiva, se encuentra localizado en el núcleo. Neutrón. No tiene carga eléctrica. Se sitúa en el núcleo junto con los protones. Electrón. Posee carga eléctrica negativa y se encuentra en la corteza. Normalmente, los átomos de los cuerpos tienen tantos protones como electrones, por lo que tendrán tantas cargas eléctricas positivas como negativas. Esto hace que sean neutros. Pero los átomos pueden ganar o perder electrones y convertirse en iones. De esta forma, los cuerpos neutros pueden adquirir una carga eléctrica.
REPRESENTACIÓN DE LAS SUSTANCIAS: Para representar las sustancias se emplean fórmulas, que son combinaciones de símbolos de elementos químicos y números que se colocan como subíndices e indican cuantos átomos de cada tipo hay en una molécula o cristal de esa sustancia. Ejemplos: SUSTANCIA
Metan Oxígeno
FÓRMULA
CH4 O2
Naturaleza de las cargas eléctricas
• Cuando los átomos ganan electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica negativa. • Cuando los átomos pierden electrones, entonces el cuerpo adquiere carga eléctrica positiva.
COMPOSICIÓN
Un átomo de C y 4 átomos de H Dos átomos de oxígeno
QUÉ OCURRE CUANDO UNIMOS DOS SUSTANCIAS Si dejamos salir el gas hidrógeno de un globo, se mezcla con el aire sin sufrir ninguna transformación. Sin embargo, si prendemos un fósforo en la boca del globo oiremos una pequeña explosión, pues el hidrógeno se combina con el oxígeno del aire y se forma una nueva sustancia: el agua. • En una mezcla, las propiedades de sus componentes no varían y estos se pueden separar por medios físicos. • En una combinación, los componentes pierden sus propiedades como consecuencia de una transformación química.
COMO SE CARGAN LOS CUERPOS La forma como se cargan los cuerpos pueden ser:
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO • Carga por fricción En la carga por fricción se transfiere gran cantidad de electrones porque la fricción aumenta el contacto de un material con el otro
• Carga por electrolisis Es cuando los componentes inorgánicos y orgánicos se ionizan al momento de ser fundidos o al disolverse en agua u otros líquidos. Esto quiere decir que se vuelven en especies químicas que se encuentran cargadas positivas o negativamente.
• Carga por contacto Por ejemplo, si se pone en contacto una varilla cargada con un cuerpo neutro, se transferirá la carga a este
• Carga por inducción La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo. Cuando un cuerpo con carga eléctrica se aproxima a otro sin carga, en el cual sus cargas dispongan de movimiento libre
• Carga por el efecto termoeléctrico Es la electricidad generada por la aplicación de calor a la unión de dos materiales diferentes
• Carga por el efecto fotoeléctrico Es la emisión de partículas eléctricamente cargadas al momento de hacer incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general)
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término moderno para ese concepto, se consideraba indestructible. De hecho, átomo significa en griego "no divisible"
Los iones
Son átomos, o grupos de ellos, que han perdido o ganado uno o más electrones de manera que adquieren una carga eléctrica positiva o negativa respectivamente. Los iones cargados negativamente, producidos por la ganancia de electrones, se conocen como aniones y los cargados positivamente, consecuencia de una pérdida de electrones, se conocen como cationes.
Los átomos se clasifican de acuerdo al número de protones y neutrones que contenga su núcleo. El número de protones o número atómico determina su elemento químico, y el número de neutrones determina su isótopo. Un átomo con el mismo número de protones que de electrones es eléctricamente neutro. Si por el contrario posee un exceso de protones o de electrones, su carga neta es positiva o negativa, y se denomina ion.
Cuando un átomo como el de sodio (Na) pierde un + electrón (e ) se convierte ( ) en el catión Na : -
Na - 1 e
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Na
Es el número de protones que tiene un átomo y se representa con Z. Como los átomos son neutros, Z nos indica en cierto modo el número de electrones. Por tanto,
Si un átomo de oxígeno gana dos electrones se 2convierte en el anión O :
O + 2 e-
O2-
Número de protones = Número de electrones.
Cuando un ion sencillo se une con moléculas neutras o con otro ion de signo opuesto que no compensa totalmente su carga, se forma un ion com+ plejo. Tal es el caso del ion amonio NH4 producido por la unión del ion hidrógeno con la molécula de amoníaco NH3:
H + NH3
Números atómicos de los elementos
+
La suma del número de protones y neutrones se denomina Número Másico: (A). Simbólicamente cada núcleo de un determinado elemento indicando el número atómico y el número de protones se representaría así:
NH4+
A la temperatura ambiente, los iones de signo opuesto se unen entre sí fuertemente
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El átomo
A: Número de masa Z: Número de protones o número atómico
Átomo, la unidad más pequeña posible de un elemento químico. En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra "átomo" se empleaba para referirse a la parte de materia más pequeño que podía concebirse. Esa "partícula fundamental", por emplear el
Cada elemento químico se caracteriza porque tiene un Z (número atómico) diferente, es decir, un número de protones diferentes. Si nos fijamos en
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO la tabla periódica, los elementos químicos están ordenados según su número atómico, Z. Al ir sumando un protón vamos pasando de un elemento a otro.
No se debe olvidar que Z determina el elemento químico del que se está hablando. Así, un átomo que tenga número atómico 3, será siempre Litio. Número de masa = Número de protones + Número de neutrones
Ejercicios: 1. Un átomo tiene 12 protones, 13 neutrones y 12 electrones. ¿Cuál es su número atómico? R: El número atómico es 12, porque el número de protones y electrones son iguales.
A=Z+N Número de Neutrones = Número de masa – Número de protones
2. Los isótopos oxígeno-16, oxígeno-17 y oxígeno-18, se diferencian en: R: El número de neutrones
N=A-Z Para el carbono Z=6. Es decir, todos los átomos de carbono tienen 6 protones y 6 electrones.
3. Un átomo de volframio (W) tiene 74 protones y 108 neutrones. ¿Cuál es su representación adecuada?
El carbono tiene dos isótopos: uno con A=12, con 6 neutrones y otro con número másico 13 (7 neutrones), que se representan como:
R: La suma del número de protones y el número de neutrones de un átomo recibe el nombre de número másico y se representa con la letra A. Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones.
El carbono con número másico 12 es el más común (~99% de todo el carbono). Al otro isótopo se le denomina carbono-13.
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El hidrógeno presenta tres isótopos, y en este caso particular cada uno tiene un nombre diferente
Isótopos de los elementos
Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su número másico. Hidrógeno
Representar un isótopo, hay que indicar el número másico (A) propio del isótopo y el número atómico (Z), colocados como índice y subíndice, respectivamente, a la izquierda del símbolo del elemento.
Número atómico (Z)
Ca He O Cl Fe Ag Hg
20 2 8 17 26 47 80
tritio
La forma más común es el hidrógeno, que es el único átomo que no tiene neutrones en su núcleo.
Cada elemento químico se caracteriza porque tiene un Z (número atómico) diferente, es decir, un número de protones diferentes. Si nos fijamos en la tabla periódica, los elementos químicos están ordenados según su número atómico, Z. Al ir sumando un protón vamos pasando de un elemento a otro.
Elemento
deuterio
HIDROGENO
DEUTERIO
TRITIO
1 protón 1 electrón
1 protón 1 electrón 1 neutrones
1 protón 1 electrón 2 neutrones
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Masa atómica
Se conoce como masa atómica a la masa que posee un átomo mientras éste permanece en reposo. En otras palabras, puede decirse que la masa atómica es aquella que surge de la totalidad
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UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR A DISTANCIA “ECUADOR” QUIMICA 4to DE BACHILLERATO GENERAL UNIFICADO de masa de los protones y neutrones pertenecientes a un único átomo en estado de reposo Para asignar las masas atómicas se define la uma 12 que es la doceava parte del peso del C. -24
1uma = 1.6605 x 10 g 23 1g = 6.022 x 10 uma
y
Veamos unos ejercicios de aplicación: La plata natural está constituida por una mezcla de dos isótopos de números másicos 107 y 109. Sabiendo que abundancia isotópica es la siguiente: 107 109 Ag =56% y Ag =44%. Deducir el peso atómico de la plata natural.
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Teoría atómica moderna
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