CIENCIAS NATURALES (QUIMICA)DOCENTE: Ing. DAVID JOSE GAZABON MARENCOALUMNO:FECHA: NÚMERO DE HORAS: TEMA: Introducción a la Química SUBTEMA: Historia de la Química OBJETIVOS: Familiarizar al estudiante sobre el mundo de la Química. Explica los eventos más importantes que permitieron el nacimiento y desarrollo de la QuímicaMETODOLOGIA: Clase Magistral y taller en claseEVALUACION: Taller en clase NOTA:ACTIVIDAD O CONTENIDO:

GENERALIDADES:En este módulo hablaremos sobre la definición de la química, sus objetivos, así como su división respectiva. Haremos un pequeño recuento histórico sobre esta. Luego, explicaremos en que consiste una metodología científica y finalizaremos ilustrando algunos conceptos relacionados con la medición, la materia, el átomo sus modelos y teorías, la tabla periódica, y sus aplicaciones en la química, entre atrás.

DEFINICIÓN DE QUÍMICA:Del egipcio kēme (“tierra”), la química es la ciencia que se dedica al estudio de la composición, la estructura y las propiedades de la materia, junto a los cambios que experimenta durante las llamadas reacciones químicas. Se considera que la química moderna es la evolución de la alquimia.

OBJETIVOS QUE SE PERSIGUEN AL ESTUDIAR LA QUÍMICA:Entre los objetivos que nos planteamos al estudiar la ciencia química están:

Comprender la importancia de la química como ciencia central que sirve de base a otras ciencias y que permite satisfacer las necesidades humanas.

Comprender como se lleva a cabo la investigación científica aplicando el método científico Entender l a necesidad de realizar mediciones para cuantificar los diversos fenómenos físicos y

químicos, utilizando sistemas de unidades, especialmente el Sistema Internacional (S.I.) Ser capaz de entender cualquier unidad de medida de un sistema a otro mediante el método de

factor de conversión.

¿Porqué estudiar Química?Es probable que cada persona tenga una respuesta diferente, el tema en sí fascina a algunos, pero muchos asisten a un curso de química tan sólo porque alguien decidió que ello seria útil como parte de los conocimientos generales para estudiar mas adelante una carrera dada.

Pero ¿por qué habría de ser tan útil? La química es fundamental para entender la biología, la geología, la ciencia de los materiales, la medicina, muchas ramas de la ingeniería, y otras ciencias. Además, la química desempeña un papel importante en nuestra economía, pues las sustancias químicas afectan la vida diaria de diversas maneras. (VER VIDEO: Conceptos básicos de Química)

OBJETIVOS DE LA QUIMICA:La Química es una ciencia cuyo Objetivo es el estudio de la materia en cuanto a su composición, propiedades y transformaciones. Pero lo que distingue a la Química de otras disciplinas que también se ocupan del estudio de la materia es que relaciona todo esto con su microestructura; es decir con el mundo de las partículas que la constituyen. Por lo tanto unos de los principales objetivos de la química son:

1. Identificar materiales.2. El estudio de las reacciones químicas.3. La microestructura de la materia.4. Crear nuevos materiales.

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La primera finalidad de la Química es averiguar cómo los materiales pueden identificarse o distinguirse, no en lo que se refiere a cuerpos u objetos representados por vocablos, como «vaso» o «llave», sino más bien por las substancias de que están formados los objetos, expresadas por palabras como «vidrio» o «hierro». La Química no está interesada en las propiedades accidentaleso atributostales como el tamaño y la forma sino en las propiedades específicasde la clase de materia que pueden reconocerse en cualquier cuerpo formado por ella. Así, por ejemplo, una moneda de plata, una copa de plata y un electrodo de plata difieren en tamaño, forma, utilidad e incluso aspecto estético, pero desde el punto de vista químico son esencialmente lo mismo al estar formados por el mismo metal, la plata.

Al contemplar nuestro mundo material se observan incesantes cambios en los que unos cuerpos desaparecen y se transforman en otros distintos. Estos cambios o transformaciones se conocen como reacciones químicas. Muchas veces no nos interesamos en las nuevas substancias que se originan en las reacciones químicas sino en la energía producida en las mismas. Así, quemamos carbón en el hogar, no para obtener las cenizas que se forman y se van acumulando, ni para utilizar el dióxido de carbono que escapa por la chimenea, sino para aprovechar el calor desprendido en su combustión. El estudio de las reacciones químicas, esto es, la posibilidad de su realización, la extensión en que tienen lugar, la velocidad con que se verifican y las relaciones cuantitativas entre las substancias que intervienen en la transformación o entre ellas y la energía desprendida o absorbida en la misma es la segunda finalidad de la Química.

El mecanismo de las reacciones químicas depende de la estructura íntima de las substancias y, en consecuencia, el objeto final de la Química es el de la constitución de la materia, puesto que este conocimiento permite identificar y diferenciar las substancias, comprender sus propiedades y establecer su comportamiento frente a otras clases de substancias o bajo la acción de cualquier forma de energía.

Por último, la Química no se limita al estudio de las substancias que componen los seres vivos e inanimados existentes sobre la tierra, así como de las que constituyen las estrellas, sino que, más importante, extiende incluso su finalidad al descubrir incesantemente nuevas substancias que no se encuentran en la Naturaleza y cuyas propiedades y aplicaciones las hacen en muchísimos casos de incalculable valor.

DIVISIÓN DE LA QUÍMICA: Debido a la gran amplitud y desarrollo, la química se divide en:1. Química General: Estudia los fundamentos o principios básicos comunes a todas las ramas de la ciencia química.2. Química Descriptiva: Estudia las propiedades particulares de cada sustancia y obtención de cada una químicamente pura en

forma particular. Podemos subdividirla en: 2.1. Química Inorgánica: Estudia todas las sustancias inanimadas o del reino mineral 2.2. Química Orgánica: Estudia todas las sustancias que contienen carbono (con excepción de CO,

CO2, Carbonatos, etc) ya sean estos naturales (provenientes del reino animal y vegetal) o artificiales (plásticos, fibras, textiles)

3. Química Analítica: Estudia las técnicas para identificar, separar y cuantificar las sustancias orgánicas e inorgánicas

presentes en una muestra material, o los elementos presentes en un compuesto químico. Se subdivide en:

3.1. Cualitativa: Estudia las técnicas para identificar las sustancias químicas (simples y compuestas) en una muestra material o los elementos químicos presentes en un compuesto. Así por ejemplo, se ha determinado que en el agua pura sólo hay dos elementos: hidrogeno y oxigeno; en la sal común, cloro y sodio; en el azúcar de mesa, carbono, hidrogeno y oxigeno.

3.2. Cuantitativa: Estudia las técnicas para cuantificar las sustancias químicas puras en una muestra material o el porcentaje en peso que representa cada elemento en un compuesto, para luego establecer su formula química. Así por ejemplo, tenemos que en el agua hay 88,89% en peso de oxigeno y 11,11% de hidrogeno, luego, la formula del agua será H2O.

4. Química Aplicada: Por su relación con otras ciencias y su aplicación práctica, se subdividen en:

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4.1. Bioquímica: La bioquímica es la ciencia que estudia los componentes químicos de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células.

4.2 Fisicoquímica: La fisicoquímica representa una rama donde ocurre una combinación de diversas ciencias, como la química, la física, termodinámica, electroquímica y la mecánica cuántica donde funciones matemáticas pueden representar interpretaciones a nivel molecular y atómico estructural. Cambios en la temperatura, presión, volumen, calor y trabajo en los sistemas, sólido, líquido y/o gaseoso se encuentran también relacionados a estas interpretaciones de interacciones moleculares.

4.3 Química Industrial: Estudia la aplicación de procesos químicos y la obtención de productos químicos sintéticos a gran escala, como por ejemplo los plásticos, el caucho sintético, combustibles, fibras textiles, fertilizantes, insecticidas, jabones, detergentes, acido sulfúrico, soda caustica, cloro, sodio, etc.

4.4 Petroquímica: La petroquímica es la industria dedicada a obtener derivados químicos del petróleo y de los gases asociados. Los productos petroquímicos incluyen todas las sustancias químicas que de ahí se derivan.

4.5 Geoquímica: La geoquímica es una especialidad de las ciencias naturales, que sobre la base de la geología y de la química estudia la composición y dinámica de los elementos químicos en la Tierra, determinando la abundancia absoluta y relativa, distribución y migración de los elementos entre las diferentes partes que conforman la Tierra (hidrosfera, atmósfera, biósfera y geósfera) utilizando como principales testimonios de las transformaciones los minerales y rocas componentes de la corteza terrestre

4.6 Astroquímica: La astroquímica es la ciencia que se ocupa del estudio de la composición química de los astros y el material difuso encontrado en el espacio interestelar, normalmente concentrado en grandes nubes moleculares.

4.7 Farmoquímica: Estudia las propiedades de las sustancias químicas y su acción nociva o benéfica en los seres vivos. Por ejemplo, la acción de la penicilina, las drogas y antibióticos en seres humanos

HISTORIA DE LA QUÍMICA:1. Época Primitiva: Las primeras manifestaciones del ser humano hacia la química surgen cuando este

conquista el fuego hace 45.000 años. Este descubrimiento le permitió calentarse, protegerse de los depredadores y cocinar sus alimentos. Posteriormente se intereso por los metales (resistentes), entre los primeros figuran el oro y el cobre. A raíz de su manipulación se desarrollan las edades del bronce (combinación estaño-cobre) y la edad de hierro

2. Química de la antigüedad (hasta el siglo IV d. de JC): Se considera que fue en Egipto donde tuvo sus orígenes la química; los antiguos egipcios dominaron la metalurgia, cerámica, fabricación de vidrio, tintorería, elaboración de perfumes y cosméticos.

En Egipto se consideró a la química una “ciencia divina”, reservándose su práctica a los sacerdotes, quienes la ocultaban celosamente, a pesar de ello se filtraron muchos conocimientos químicos a otros países, llegando a Europa a través de Bizancio y luego a España después de ser conquistada por los árabes (año 711), es aquí donde la palabra “química” se transforma en “alquimia” añadiendo el prefijo “al” característico de la lengua árabe.

Los filósofos griegos pretendieron dar una explicación de los cuerpos, así en base a la tesis de Platón y Empédocles, Aristóteles de Estagira (año 384 – 332 a.c.) sostiene que el universo está formada por cuatro elementos: aire, agua, tierra y fuego.Los médicos de aquella época emplearon limitadamente los conocimientos de la química; se sabe que el alumbre, la sosa, el óxido de hierro, el azufre y vitriolo azul fueron empleados con fines terapéuticos. En el campo de la química orgánica se conocía la obtención de almidón de trigo, la extracción de esencia de trementina, se logró obtener aceite a partir de semillas y frutos de olivas, de almendras y de ricino.

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3. Época de la Alquimia (siglo IV hasta el siglo XVI d.c.): Los primeros alquimistas fueron los egipcios y árabes. Estos deseaban comprender su entorno y buscaban la perfección en si mismos; Los alquimistas se fijaron como principal objetivo lograr la “piedra filosofal” entendida como una sustancia que en contacto con metales ordinarios los transformará en oro. También buscaban el “elixir de la vida” que se creía era una sustancia que al ingerirse, preservaba al ser humano de la muerte, conservando eterna juventud.

El más brillante alquimista árabe fue Geberque vivió y murió en Sevilla hacia finales del siglo VIII, considerado como uno de los sabios más grandes del mundo. Posteriores a Geber son:Rhases (siglo X), Avicena (siglo XI) y Averroes (1126 – 1198).

Entre los alquimistas de occidente destaca en primer lugar cronológicamente y por su sabiduría San Alberto Magno (1193 ó 1206 – 1280)., dominico alemán considerado el Aristóteles de la edad media; entre otros alquimistas posteriores mencionaremos a: Roger Bacon (1214 – 1294) Santo Tomás de Aquino (1225 – 1274) que escribió un tratado sobre la esencia de los

minerales y otro sobre la piedra filosofal. Raimundo Lulio (1235 – 1315) Basilio Valentín (siglo XV), etc.

Se pensó que los metales eran una combinación de mercurio y azufre, además la diferencia entre ellos estaría en la distinta proporción de estos elementos, los metales mas nobles como el otro y plata tendrían mucho mercurio y poco azufre.

Según esta teoría debería existir un agente, una especie de fermento que lograra que en un metal común, la separación del componente en exceso con su consecuente transformación en oro.

Obviamente los alquimistas no lograron su objetivo deseado, pero en el intento desarrollaron en gran medida los conocimientos químicos, así lograron aleaciones diversas, conocían la acción de los ácidos: sulfúrico, clorhídrico y nítrico, el agua regia que es un disolvente enérgico fue muy empleada por los alquimistas.

La química orgánica experimenta un escaso impulso, el descubrimiento del alcohol corresponde a esta época.

La medicina se hallaba bajo la influencia de Galeno, uno de los médicos mas notables de la antigüedad, quien en numerosos escritos dio formulas especiales para la preparación de muchos medicamentes a partir de drogas vegetales y animales.

Son los últimos alquimistas los que obtienen en gran cantidad preparados químicos destinados a fines curativos, iniciando así el periodo de la Iatroquímica.

4. Época de la Iatroquímica (siglos XVI y XVII d.c.): La química en esta época se convierte en una disciplina auxiliar de la medicina (química medica), la influencia más decisiva la ejerce el médico Paracelso.

Los iatroquimistas sostienen que el ser humano está constituido por tres elementos: azufre, mercurio y sal; el “proceso vital” es considerado un proceso químico, tal que en un cuerpo sano los principios activos del organismo actúan unos sobre otros en proporciones precisas; las enfermedades se originan por el predominio anormal de alguno de los elementos: así la peste y la fiebre indican una preponderancia irregular del mercurio y la diarrea e hidropesía por predominio

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de la sal. La terapéutica tuvo por misión tratar al paciente con agentes químicos para lograr la restauración de las proporciones necesarias para el proceso de la vida.

Las boticas se convierten en centros dinámicos de experimentación, donde se manifiesta la búsqueda intangible de nuevos preparados químicos útiles para ser empleados como medicamentos. No siempre los iatroquimistas tuvieron buenos resultados con sus pacientes.

5. Época de la teoría Flogística (1700 - 1774): La química sienta las bases de ciencia independiente dejando de ser mero auxiliar de la medicina, fijándose como la disciplina que trata de la composición, transformación y desdoblamiento de los cuerpos, el estudio de los fenómenos que se presentan en estos procesos, las leyes que los rigen y la determinación de las propiedades de los cuerpos en virtud de su composición.Las investigaciones de esta época tuvieron como principal objetivo explicar el fenómeno de la combustión, concluyendo en la “teoría del flogisto”, el mas destacado de esta teoría es Stahl, quien explica la transformación de todos los cuerpos combustibles por el fuego como un mismo fenómeno, debido a que todos ellos poseen una parte constitutiva común a la cual se llama “flogisto”. Una sustancia será mas rica en flogisto si arde con mayor facilidad y con mayor llama, así el carbón seria extraordinariamente rico en flogisto.El hecho de que al combustionar el fosforo o el azufre forman un acido, motivo la idea de que ambos fuesen una combinación del respectivo acido con flogisto, esta idea se extendió también a los metales que por acción del calor forman óxidos.A pesar de que la época del flogisto es relativamente corta, existen químicos destacados en este periodo como: Boyle, Becher, Stahl, Cavendish, Priestley y Scheele. Es necesario también destacar al gran químico ruso MijailLomonosov (1711 – 1765), a quien muchos autores atribuyen se adelantó a los descubrimientos de Lavoisier.

6. Época de Lavoisier (1774 – 1828): (Surgimiento de la química moderna): El químico francésAntoine Laurent Lavoisier demuestra con sus destacados trabajos realizados de 1775 a 1780, que el fenómeno de combustión no es debido a la expulsión del “flogisto” o sea una descomposición, sino mas bien una combinación con el aire.Lavoisier, en 1977 expone la teoría de la combustión mediante tres postulados fundamentales:

Los cuerpos arden solamente en el aire puro Este es consumido en la combustión, el aumento de peso del cuerpo que se

quema es igual a la perdida del peso del aire. El cuerpo combustible se transforma generalmente, en virtud de su

combinación con el aire puro, en un acido, menos en el caso de los metales que dan cales metálicas

A causa de las ideas de Lavoisier, se produce una verdadera revolución en los conceptos químicos. Es con ayuda de la balanza que introduce los cálculos de peso en los procesos químicos, demostrando que un oxido pesa mas que el metal puro; esto es que si se hubiese expulsado su flogisto debería pesar menos Era una época en la que nada se daba por sentado, todo debía ser medido, pesado y comprobado, por lo que la observación y la experimentación se convirtieron en el punto de partida del pensamiento científico. Lavoisier pone en práctica el Método científico.

A partir de aquí, el conocimiento en química se centra en investigar la naturaleza de la materia, y aparecen científicos como: John Dalton (estructura atómica), Ernest Rutherford (átomo divisible), Niels Bohr (sistema planetario del átomo), Dimitri Mendeleiev (organiza tabla periódica), Albert Einstein (teoría de la relatividad), Marie y Pierre Curie (fenómeno de radiactividad), Francis Crick y James Watson (ADN). Entre otros.

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TALLER Nº 1: Apliquemos lo aprendido1. ¿Explique por que el estudio de la química es útil para usted?

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2. ¿Explique en qué consiste la química aplicada?, ¿Diga cuál cree qué es la importancia de la petroquímica para la industria?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Por qué se considera que el manejo del fuego por parte de los seres humanos, fue el primer paso importante hacia el nacimiento del mundo de la química? Explica____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Por qué se consideró la química como una ciencia divina?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. ¿En qué país la química se transforma en alquimia?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. ¿Qué era el elixir de la vida para los alquimistas? Explique._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. ¿El alcohol en qué época aparece?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. ¿Según los iatroquímicos por qué surgen las enfermedades?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. ¿Por qué se caracterizo la química medica?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Escribe F o V, según sean falsas o verdaderas las siguientes afirmaciones:a. Los primeros pasos hacia la química se producen cuando el humano primitivo conquistan el

fuego ( )b. Los primeros metales conocidos fueron la plata y el bronce ( )c. Sthal propone la química médica. ( )d. Los alquimistas buscan el elixir de la vida y cura las enfermedades con sustancias químicas ( )

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11. En la siguiente sopa de letras encontraras 14 palabras relacionadas con los personajes de la historia de la química. Búscalas y con algunas de ellas, completa los enunciados

E D A D D E L B R O N C E L

F L F U E G O P R D O M

I L Q U I M I C A R I B DX O U S T A H L R E B S II G I C L O R O A I R E MR I M S O D I O C H O R IE S I T N O M L E H N V TY T A T L O V S L O C A RE O T L A V O I S I E R IM A C I M I U Q O R T A I

a. Encontrar el__________ de la vida era una de las metas de los alquimistas.b. ______________ Propone la teoría atómica modernac. ______________ Desmiente la teoría del flogisto y aplica el método científicod. ______________ Es el promotor de la iatroquímicae. ______________ Enuncia la teoría del flogisto

12. ¿Por qué Lavoisier fue importante en su tiempo?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

13. Lee el texto y con base en el responde las preguntas de la a-c: “En la antigüedad las damas elegantes utilizaban el cinabrio para pintarse los labios con riesgo de envenenarse lentamente sin darse cuenta. El cinabrio (sulfuro de mercurio), es un mineral de color rojo que si se calienta, se observa que emanan unos vapores de olor penetrante y después, otros vapores misteriosos se condensan en forma de góticas de color plateado. Estas hermosas pero infortunadamente tóxicas, corresponden al mercurio, líquido muy denso, utilizado en la fabricación de termómetros”.

a. ¿Por qué razón las damas que se pintaban los labios con cinabrio corrían el riesgo de envenenarse sin darse cuenta?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b. ¿Qué sustancias forman el cinabrio?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c. ¿Qué sucede cuando se calienta el cinabrio?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

14. Si fueras un científico y llegaras a hacer un importante descubrimiento que otras personas podrían utilizar para hacer daño a la humanidad, ¿qué harías? Explica ampliamente___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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15. Actualmente, la ciencia de la química busca fomentar la química verde, encaminada a desarrollar productos que no contaminen el ambiente y, a la vez, que no atenten contra la vida. Imagina que tiene la tarea de desarrollar uno de estos productos. Con base en ello, explica que productos elaborarías y describe, paso a paso, el procedimiento que seguirías._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

TRABAJO ESCRITO A MANO EN CLASE: El método científico: 1. ¿Qué es el método científico?2. ¿Historia del método científico?3. ¿Objetivos del método científico?4. ¿Modelos del método científico? (Método experimental o inductivo y el método teórico o

deductivo)5. ¿Etapas del método científico? (Observación.- Planteamiento del problema.- Hipótesis.-

Experimentación.- Análisis y Conclusiones)6. ¿Ejemplos del método científico?7. Como trabajan los científicos. (Características generales).8. Mencionen tres grandes descubrimientos científicos que hayan contribuido al mejoramiento

de la vida del hombre.9. Para que una observación sea correcta, ¿Cómo debe ser?¿Solo podemos observar lo que

vemos? Justifica.10. Indica que pasos de la metodología científica necesitarías emplear para explicar la corrosión

que experimentan algunos metales como el hierro.

(A MANO: EN CARPETA Y HOJAS BLANCAS, CON NORMAS ICONTEC)

(VER VIDEO: El método científico Beakman)

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CIENCIAS NATURALES (QUIMICA)DOCENTE: Ing. DAVID JOSE GAZABON MARENCOALUMNO:FECHA: NÚMERO DE HORAS: TEMA: La medición SUBTEMA: Escalas de temperaturaOBJETIVOS: Comparar las diferentes escalas de temperatura. Poder diferenciar entre temperatura y calor METODOLOGIA: Clase Magistral y taller en claseEVALUACION: Taller en clase NOTA:ACTIVIDAD O CONTENIDO:

GENERALIDADES:LA MEDICION:Para poder identificar y determinar muchas sustancias químicas es necesario tomar mediciones físicas. Por lo tanto es importante saber la definición de medir: Esto es comparar la magnitud física (todo lo que puede ser medido). Como la temperatura y el calor son magnitudes medibles pasamos a estudiarlas a continuación:

TEMPERATURA Y CALOR:Temperatura:Es una magnitud que refleja el nivel atómico de un cuerpo, o sea mide la energía promedio del cuerpo, y depende de la energía cinética de las moléculas de este. Es una propiedad intensiva de las sustancias, por ejemplo la temperatura normal del ser humano es de 37°C, y es la misma para una persona de 70 kg. de peso o para otra de 40 kg. de peso, de la misma manera podemos hervir 300 gr. ó 2 Kg. de agua y la temperatura de ebullición siempre será 100°C a la presión normal, es decir no depende de la cantidad de sustancia. La temperatura de los cuerpos nos da una idea de lo caliente o frío que pueden estar estos al compararlo uno con otros; así por ejemplo, un niño enfermo y afiebrado (40°C) está mas caliente que otro niño sano (37°C); en otro caso, un pedazo de hielo (0°C) está mas frio que el agua potable que llega a nuestros hogares (20°C)

¿Con que instrumento se mide la Temperatura?Se mide con el termómetro, que es un dispositivo o sistema que posee ciertas propiedades medibles, como puede ser la longitud, presión, volumen, o la resistencia eléctrica que debe variar gradualmente con la temperatura, de tal modo que se pueda medir fácilmente.

¿Con que instrumento se mide la Temperatura?Se mide con el termómetro, que es un dispositivo o sistema que posee ciertas propiedades medibles, como puede ser la longitud, presión, volumen, o la resistencia eléctrica que debe variar gradualmente con la temperatura, de tal modo que se pueda medir fácilmente.

Entre los termómetros mas utilizados tenemos:1. Termómetro de Mercurio: En el cual la temperatura viene indicada por la longitud de una columna de mercurio dentro de un capilar de vidrio. El termómetro se diseña de forma que la temperatura tiene una dependencia lineal con la longitud de la columna de mercurio. Las graduaciones pueden marcarse en el vidrio a intervalos de longitudes iguales, para indicar los valores de temperatura entre dos puntos fijos, como por ejemplo, los puntos de congelación y ebullición normales del agua. Permiten medio temperaturas hasta un máximo de 300°C.2. Termómetro de Termopar: Llamado también pirómetro termoeléctrico, que cosiste en un empalme de dos alambres de metales diferentes. Si el empalme (o soldadura) se somete a una temperatura elevada (tal como un horno fundido), y los extremos libres de los alambres se conectan a un voltímetro se observa que existe una diferencia de potencial eléctrico o voltaje entre ambos extremos de los alambres. Esta diferencia de potencial se utiliza para medir la temperatura. Se utiliza para medir temperaturas altas entre 300°C y 1400°C.

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3. Termómetro de Resistencia: Llamado también pirómetro de resistencia, se basa en que la resistencia eléctrica de un conductor (el termómetro) varía con la temperatura y puede utilizarse para medirla. Se emplean también para medir temperaturas altas, generalmente mayor a 1000°C.4. Termómetro Óptico: Llamado también pirómetro óptico, mide la temperatura comparando la intensidad luminosa emitida por el cuerpo caliente con el filamento de una lámpara determinada cuya intensidad luminosa se regula variando el voltaje de la corriente que alimenta. Permite medir temperaturas muy elevadísimas.5. Termómetro de Gas a Volumen Constante: Consta de una cámara de volumen fijo que contiene un gas. En el se mide la presión del gas y ésta sirva para determinar la temperatura, eligiendo que la temperatura sea proporcional a la presión del gas.

CERO ABSOLUTO: Es una temperatura hipotética, es el estado de temperatura mas bajo que una sustancia podría alcanzar, a la cual según la teoría cinética molecular cesaría todo el movimiento de las moléculas, la presión y el volumen serian nulos, esto implicaría una ausencia total de materia lo cual es denominado vacío absoluto. Según determinaciones experimentales que se detallaran en el tema de gases ideales, el cero absoluto se presencia a –273,15°C y fue Lord Kelvin que comprendió por primera vez (1848) su significado como la menor temperatura alcanzable de una sustancia. En la práctica es imposible alcanzar esta temperatura.

Calor:¿Qué es el calor?Durante muchos años se creyó que el calor era un componente que impregnaba la materia y que los cuerpos absorbían o desprendían según los casos. Lo que ves a la derecha es una manifestación del calor, es una llama, pero no es el calor. El calor es un concepto y por lo tanto no se ve. Si puedes percibir los efectos del calor.El calor es por lo tanto una forma de energía. Es la "energía calorífica". Es la medida dé la energía que se transfiere de cuerpo a otro debido a la diferencia de temperatura que existe entre ellos.

Ejemplo: “Si hacemos hervir agua en dos recipientes diferentes, la temperaturaalcanzada por ambos es la misma (100ºC),

pero el que tiene más agua, tiene mayor cantidad de calor”

Como el calor es una forma de energía que se transfiere de una sustancia otra por diferencia de temperatura, se puede determinar la cantidad de calor midiendo el cambio de temperatura de una masa conocida que absorbe el calor de alguna fuente. Por tal razón sentimos el calor del fuego (hoguera) debido ala diferencia de temperatura entre la hoguera y nuestro cuerpo. El Universo está hecho de materia y energía. La materia está compuesta de átomos y moléculas (que son grupos de átomos) y la energía hace que los átomos y las moléculas estén en constante movimiento: rotando alrededor de si mismas, vibrando o chocando unas con otras.Cuando la materia desaparece (a veces esto ocurre espontáneamente en las sustancias radiactivas) se transforma en energía (E=mc2). El movimiento de los átomos y moléculas está relacionado con el calor o energía térmica. Al calentar una sustancia aumenta la velocidad de las partículas que la forman. La cantidad total y absoluta de energía que tiene un cuerpo, que es la que podría teóricamente ceder, es muy difícil de precisar. Nos referimos al calor como a esa energía que intercambian los cuerpos (energía de tránsito) y que podemos medir fácilmente. El calor es una energía que fluye de los cuerpos que se encuentran a mayor

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temperatura a los de menor temperatura. Para que fluya se requiere una diferencia de temperatura. El cuerpo que recibe calor aumenta su temperatura, el que cede calor disminuye su temperatura. Resulta evidente que los dos conceptos, calor y temperatura, están relacionados.

¿Cómo se mide el calor?El agua es importantísima en nuestra vida. Se ha utilizado para establecer la escala de Celsius de temperaturas y tiene una excepcional cualidad que hizo que se eligiera para definir el patrón de la energía calorífica: el agua es una de las sustancias que, aunque reciba mucha energía calorífica, incrementa muy poco su temperatura. Esta cualidad del agua es la responsable del clima benigno (poco oscilante entre el día y la noche) en las proximidades del mar para una misma latitud terrestre. La capacidad del agua de "encajar" los impactos de calor "sin casi inmutarse" incrementando poco su temperatura se representa mediante una magnitud llamada "calor específico" (Ce) : calor que necesita 1 g de sustancia para aumentar 1 grado su temperatura.

Escalas de Temperaturas:Los termómetros están graduados según ciertas escalas, que podemos clasificarlos en dos grupos: Escalas relativas: Celsius y Farenheit Escalas absolutas: Kelvin y RankineSe denominan relativas porque registran como lectura cero (0) a temperaturas arbitrarias, mientras que las absolutas registran como lectura cero a la temperatura hipotética llamado cero absoluto.

En 1714, Gabriel Farenheit, físico polaco radicado en Holanda, fabricante de instrumentos de laboratorio, invento la escala relativa inglesa que lleva su nombre. Fijó como punto cero (0°F) la temperatura de congelación de una mezcla en partes iguales de NaCl y hielo y el otro punto notable era la temperatura de la sangre humana. Este intervalo lo dividió en 96 partes iguales, cada parte es 1°F. El punto de congelación y ebullición del agua era 32°F y 212°F respectivamente.

En 1742, Ander Celsius, astrónomo sueco, invento la escala relativa centígrada que a partir de 1948 se llama escala Celsius. Fijo como punto cero (0°C) la temperatura de congelación del agua y el otro punto notable era la temperatura de ebullición de la misma sustancia. Este intervalo lo dividió en 100 partes iguales, y cada parte era 1°C.

En 1848, William Thompson o Lord Kelvin, físico ingles, en base al estudio de los gases diseñó la escala absoluta Kelvin. El punto cero (0°K) lo fijo a la temperatura llamada cero absoluto.Se debe recordar que en el sistema internacional (S.I.) la unidad de temperatura es Kelvin (K). A nivel de ciencias, los termómetros de laboratorio están calibradas en escala Celsius por cuestiones practicas. Si uno quiere convertir en escala Kelvin utiliza una relación muy sencilla que trataremos a continuación.A nivel técnico, los ingenieros emplean todavía las escalas inglesas Farenheit y Rankine.

Comparación entre las diferentes Escalas de Temperaturas:Ebullición H2O 100ºC 373ºK 212ºF 672ºR

Congelación H2O 0ºC 273ºK 32ºF 492ºR

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Relación de Lectura entra las Escalas Termométricas

Este esquema comparativo puedes ver las escalas más importantes:1. Escala Celsius o Centígrada (ªC): Emplea como puntos de referencias los puntos de congelación

(0ºC) y de ebullición del agua (100 ºC). Formula:ºC = 5 / 9 X (ºF – 32) 2. Escala Kelvin o Absoluta (ªK):Emplea como puntos de referencia a los puntos de congelación

(273ºK) del agua y de ebullición (373ºK) del agua. Formula: ºK = ºC + 2733. Escala Fahrenheit (ºF): Emplea como puntos de referencia los puntos de congelación del agua (32

ºF) y de ebullición del agua (212 ºF). Formula:ºF = ( 9/5 X ºC ) + 32 4. Escala Rankine (ºR): Emplea como punto de referencia los puntos de congelación del agua (460ºC)

y de ebullición del agua (672 ºR). Formula:ºR = ºF + 460

Conversiones Entre Escalas de Temperaturas:Problemas Propuestos:1. Convertir 37 ºC en ºK 2. Convertir 20ºC a ºFFºK = ºC + 273 ºF = (9/5 X ºC) + 32ºK = 37 ºC + 273 ºF = (9/5 X 20 ºC) + 32 ºK = 310 ºF = (1.8 X 20 ºC) + 32 ºF = 36 + 32ºF = 683. Convertir 150ºK en ºR 4. Convertir 40ºF a ºK

ºK = ºC + 273 .ºC = 5/9 X (ºF – 32) 150ºK = ºC + 273 ºC = 5/9 X (40ºF – 32) ºC = 150ºK - 273 ºC = 0.55 X (8) ºC = - 123 ºC = 4.4

ºF = (9/5 X ºC) + 32 . ºK = ºC + 273 ºF = (1.8 X – 123) + 32 ºK = 4.4 +273 ºF = -189.4 ºK = 277.4

ºR = ºF + 460ºR = - 189.4 + 460

ºR = 270.6

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Taller Nº 2: Apliquemos lo Aprendido1. Una persona, viajando por Inglaterra, se siente indispuesta y va al medico. Este tras revisarla, le

informa que su temperatura axilar es de 100 ºF. ¿Cuál es su temperatura en grados Celsius? ¿Y en Kelvin?

2. La temperatura de ebullición del oxígeno es de 90,19 K. Determine dicha temperatura en las escalas Celsius, Fahrenheit y Rankine.

3. Expresar la temperatura normal del cuerpo, 37°C, en las escalas: Fahrenheit, Kelvin.4. El punto de ebullición normal del helio es 2,2 K; una temperatura ambiente confortable es 295 K; la

superficie del Sol está a una temperatura en torno a los 6.000 K; el interior de una estrella está a una temperatura de alrededor de diez millones de K. Expresar estas temperaturas en: a) escala Celsius; b) escala Fahrenheit

5. Completa la tabla con las temperaturas en las distintas escalas según corresponda.

Grados Kelvin Grados Celsius Grados Fahrenheit-273500

500500

3000-200

-45-32

6. Usted se siente mal y le dicen que tiene una temperatura de 105ºF. ¿Qué temperatura tiene en ºC? ¿Debe preocuparse?

7. El informe matutino del tiempo en Detroit cita una temperatura de 53.6ºF. ¿Cuánto es esto en ºC?8. El punto de ebullición normal del nitrógeno es –195,81ºC. Calcule esta temperatura en escala

Kelvin.9. La temperatura de ebullición del sodio es 1156 K. Exprésala en escala centígrada y en escala

Fahrenheit.10. Expresa en la escala Fahrenheit las siguientes temperaturas: a) 25 ºC ; b) 360 K ; c) -5 ºC11. Convertir 49ºC y -5ºC a ºK12. Pasar 220ºK y 498ºK a ºC13. Expresar -22 ºF y 13ºF a ºC y ºK respectivamente y a la inversa14. Reducir 22 ºR a ºF15. Convertir 85 ºF a ºC y ºK16. Reducir -64 ºC a ºF y ºK17. Pasar 154 ºK a ºF y ºC18. Expresar 69 ºF a ºK19. Convierte 26° Celsius (¡un día caluroso!) a Fahrenheit20. Convierte 98.6° Fahrenheit (¡temperatura corporal normal!) a Celsius

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CIENCIAS NATURALES (QUIMICA)DOCENTE: Ing. DAVID JOSE GAZABON MARENCOALUMNO:FECHA: NÚMERO DE HORAS: TEMA: Clases de materias SUBTEMA: Métodos de separación de mezclasOBJETIVOS: Diferencia los estados en que se puede encontrar la materia. Reconocer que el universo esta formado por materia METODOLOGIA: Clase Magistral y taller en claseEVALUACION: Taller en clase NOTA:ACTIVIDAD O CONTENIDO:

GENERALIDADES:MATERIA Y ENERGIA:Como recordaras Materia es todo lo que nos rodea, es cualquier tipo de sustancia que se encuentra en el universo y ocupa un lugar en el espacio y en el tiempo. Un tipo de materia puede ser diferenciado de los demás mediante ciertas características o propiedades. Las propiedades de la materia son aquellas cualidades que permiten diferenciar una sustancia de otra. Estas son: las propiedades generales: son comunes a todas las sustancias (masa, peso, volumen, inercia, impenetrabilidad, porosidad). Las propiedades especificas: permiten diferenciar las sustancias (solubilidad, densidad, punto fusión y ebullición, oxidación. etc.)

La materia se nos presenta en diversos estados de agregación, todos con propiedades y características diferentes, y aunque los más conocidos y observables cotidianamente son cuatro, las llamadas fases sólida, líquida, gaseosa y plasmática, también existen otros estados observables bajo condiciones extremas de presión y temperatura.

El siguiente cuadro nos muestra una breve comparación de los tres estados físicos de la materia en base a la sustancia agua.

Donde: Fc = fuerza de cohesión o atracción intermolecular Fr = fuerza de repulsión intermolecular

A los líquidos y gases se les llama fluidos, debido a la gran movilidad de sus moléculas, por lo que no ofrecen resistencia a la deformación y por diferencia de presiones fluyen de mayor a menos presión.

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ESTADO SOLIDO: tienen forma definida y volumen constante, aunque los cambios de un lugar a otro. Están unidas fuertemente y so incomprensibles (no se dejan comprimir) por que están muy cerca una de otra, cuando su temperatura aumenta, aumenta la vibración de las partículas sin haber desplazamiento.

ESTADO LÍQUIDO: tienen volumen constante pero no tienen forma definida, por lo que adoptan la forma del recipiente que los contiene. Sus partículas se encuentran distantes por lo que se pueden desplazar. Cuando su temperatura aumenta, aumenta el movimiento entre sus partículas.

ESTADO GASEOSO: no tiene volumen ni forma definidos; toman la forma del recipiente que los contiene y ocupan todo el espacio disponible, por lo que se pueden expandir y comprimir. Sus partículas son muy pocas. Si se incrementa su temperatura, aumenta el movimiento de sus partículas-

ESTADO PLASMA:Esta formado por partículas de gases que se han calentado a temperatura alta y descompuesto (colisión y formación partículas mas pequeñas). El 99% de la materia del universo es plasma. Ejemplo: las estrellas, el sol, etc.

CAMBIOS DE ESTADO:Como se estudio anteriormente, las sustancias se encuentran en tres estados: Solido, Liquido, y Gaseoso. Pero estos no son permanentes, si no que cambian cuando se modifica la temperatura, sufriendo algunos de los siguientes cambios: Fusión, Solidificación, Vaporización, Condensación o Sublimación

FUSION EVAPORACION Aumenta temp.

Disminuye temp.SOLIDIFICACIÓN CONDENSACIÓN

(NAFTALINA – ALCANFOR - YODO)

PROPIEDADES DE LA MATERIA:Una sustancia se identifica y distingue de otras por medio de sus propiedades o cualidades físicas y químicas. Las propiedades son las diversas formas en que impresionan los cuerpos materiales a nuestros sentidos o a los instrumentos de medida. Así podemos diferenciar el agua del alcohol, el hierro del oro, azúcar de la sal, etc.

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SOLIDO LIQUIDO GASEOSO

SUBLIMACIÓN

Las propiedades de la materia se clasifican en dos grandes grupos: generales y específicas.

I. Propiedades Generales:Son las propiedades que presenta todo cuerpo material sin excepción y al margen de su estado físico, así tenemos: Masa: Es la cantidad de materia contenida en un volumen cualquiera, la masa de un cuerpo es la misma

en cualquier parte de la Tierra o en otro planeta. Volumen: Un cuerpo ocupa un lugar en el espacio Peso: Es la acción de la gravedad de la Tierra sobre los cuerpos. En los lugares donde la fuerza de

gravedad es menor, por ejemplo, en una montaña o en la Luna, el peso de los cuerpos disminuye. Divisibilidad: Es la propiedad que tiene cualquier cuerpo de poder dividirse en pedazos más pequeños,

hasta llegar a las moléculas y los átomos. Porosidad: Como los cuerpos están formados por partículas diminutas, éstas dejan entre sí espacios

vacíos llamados poros. La inercia: Es una propiedad por la que todos los cuerpos tienden a mantenerse en su estado de reposo

o movimiento. La impenetrabilidad: Es la imposibilidad de que dos cuerpos distintos ocupen el mismo espacio

simultáneamente. La movilidad: Es la capacidad que tiene un cuerpo de cambiar su posición como consecuencia de su

interacción con otros. Elasticidad: Propiedad que tienen los cuerpos de cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza

adecuada y de recobrar la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza. La elasticidad tiene un límite, si se sobrepasa el cuerpo sufre una deformación permanente o se rompe. Hay cuerpos especiales en los cuales se nota esta propiedad, como en una liga, en la hoja de un cuchillo; en otros, la elasticidad se manifiesta poco, como en el vidrio o en la porcelana.

II. Propiedades Específicas:Son las propiedades peculiares que caracterizan a cada sustancia, permiten su diferenciación con otra y su identificación.Entre estas propiedades tenemos: densidad, punto de ebullición, punto de fusión, índice de refracción de luz, dureza, tenacidad, ductilidad, maleabilidad, solubilidad, reactividad, actividad óptica, energía de ionización, electronegatividad, acidez, basicidad, calor latente de fusión, calor latente de evaporización, etc.Las propiedades específicas pueden ser químicas o físicas dependiendo si se manifiestan con o sin alteración en su composición interna o molecular.1. Propiedades Físicas: Son aquellas propiedades que impresionan nuestros sentidos sin alterar su composición interna o molecular.

Ejemplos: densidad, estado físico (solido, liquido, gaseoso), propiedades organolépticas (color, olor, sabor), temperatura de ebullición, punto de fusión, solubilidad, dureza, conductividad eléctrica, conductividad calorífica, calor latente de fusión, etc.A su vez las propiedades físicas pueden ser extensivas o intensivas.

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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.

2. Propiedades Químicas: son aquellas propiedades que se manifiestan al alterar su estructura interna o molecular, cuando interactúan con otras sustancias.

Ejemplos: El Fe se oxida a temperatura ambiental y el Oro no se oxida; el CH4 es combustible y el CCl4 no es combustible; el Sodio reacciona violentamente con el agua fría para formar Hidróxido de Sodio y el Calcio reacciona muy lentamente con el agua para formar Hidróxido de Calcio; el alcohol es inflamable y el H2O no lo es; el acido sulfúrico quema la piel y el acido nítrico no, etc.

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA:El universo está formado por gran cantidad de sustancias y todas tienen en común que están formadas por materia, la cual se puede presentar como una sustancia pura o como mezclas como se aprecia a continuación:

LA MATERIAPuede presentarse como

Sustancias Puras Mezclas

Que pueden ser Que pueden ser Compuestos Elementos Homogéneas Heterogéneas

(Soluciones o disoluciones) (Suspensiones o coloides)Combinación deNo se descomponen No se distinguen: Azúcar en H2O) (Se observan a simple vista) Varios elementos en sustancia más simples (H2O) (H, O2, Na)

NOTA: Suspensión: Gelatina, niebla, gel, etc.Coloide: Pinturas, milanta, etc.

CLASES DE MATERIA:La materia puede presentarse en forma de una mezcla o como una sustancia pura.

LAS SUSTANCIAS:Son aquéllas cuya naturaleza y composición no varían sea cual sea su estado. Se dividen en dos grandes grupos: Elementos y Compuestos. Un cuerpo no es más que una porción de materia, y la clase de materia que lo forma se llama sustancia: Ejemplo: Una mesa, una puntilla y una nube son cuerpos, a su vez el cuerpo mesa puede estar hecho de madera, hierro o plástico, por lo tanto cada uno de estos son ejemplos de sustancias

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Sustancia pura: Es cualquier clase de materia que tiene composición fija (no cambia) y tiene propiedades específicas. Ejemplo: La sal: sus propiedades específicas (solubilidad, densidad, etc., siempre serán los mismos)

MEZCLAS: Es la reunión de dos o más sustancias químicas en cualquier proporción, donde las propiedades de los componentes se conservan, o sea no hay combinación química, son susceptibles a la separación por medios mecánicos o físicos.

Casi todos los cuerpos materiales que nos rodean son mezclas, por lo tanto es muy difícil encontrar sustancias químicamente puras. Las mezclas pueden ser homogéneas y heterogéneas.

Mezcla Homogénea o Solución: Es aquella que a simple vista o con ayuda de instrumentos como el microscopio no se puede diferenciar la separación de sus componentes, constituye una masa homogénea y cualquier porción que se tome tendrá la misma composición y propiedades.Ejemplos: Agua azucarada El aire (libre de partículas suspendidas) El acero Agua potable, agua de mares, ríos y lagos las bebidas gasificadas Latón Bronce Gasolina, gas natural, keroseno Agua oxigenada VinagreMezcla Heterogénea: Es aquella que simple vista o con ayuda de instrumentos se diferencia la separación de sus componentes y cualquier porción que se tome tendrá composición y propiedades diferentes.

Ejemplos: Agua y aceite limaduras de hierro y azufre en polvo Suspensiones (aire polvoriento, agua turbia, jarabes, laxantes, etc) Coloides (leche, almidón, clara de huevo, pintura, geles, mayonesa,queso, piedra, espuma, sangre, etc) Benceno y agua Mezcla de arena y cemento

METODO DE SEPARACION DE MEZCLAS:Las mezclas pueden ser solidas (granito, arena), liquidas (agua de mar), y gaseosa (aire). Esta diversidad de mezclas exige creatividad para poder separar sus componentes. Los investigadores científicos (médicos forenses, toxicólogos, etc.) Manejan cantidades muy pequeñas por lo que se requiere utilizar procedimientos como la separación de mezclas para aprovechar al máximo estas muestras.

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A continuación hablaremos brevemente de algunas de ellas:

1 MEZCLAS FORMADAS POR DOS SOLIDOS: Tamizado y Magnetismo.

· TAMIZADO: Mezclas formadas por partículas diferentes tamaños. Se utiliza un tamiz o cedazo; se utiliza en el análisis de suelos y construcción.

MAGNETISMO: Separa metales y no metales mediante un imán (campo magnético)

2 MEZCLAS FORMADAS POR UN SOLIDO Y UN LÍQUIDO: Decantación, Filtración y Centrifugación.

DECANTACION: Se basa en la diferencia de densidad de sustancias. Para esto se deja en reposo hasta que el solido se precipite al fondo y se evapore el líquido. También separa dos líquidos mediante el embudo de separación (agua, aceite)

FILTRACION: Se pasa la muestra por un filtro (papel u otro material poroso) en donde quedan retenidas sustancias solidas.

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CENTRIFUGACION: Separa sólidos con diferente densidad de líquidos utilizando la fuerza centrifuga, depositándose al solido en el fondo, y retirándose el liquido. Por decantación, se utiliza un química analítica y en los laboratorios químicos.

3. MEZCLAS FORMADAS POR DOS LIQUIDOS: Destilación

· DESTILACION: Se basa en la diferencia en los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla. Se calienta y se hace que el liquido de mas bajo punto de ebullición se evapore primero, recogiendo sus vapores en un condensador o refrigerante. (VER VIDEO: Conceptos químicos)

ENERGIACONCEPTO DE ENERGIA:

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Es una forma o cualidad intangible de la materia que causa un cambio o interacción de cuerpos materiales, en otros términos la energía se define como la capacidad que posee un cuerpo para producir trabajo.

La energía puede ser mecánica (cinética y potencial), calorífica, luminosa, eléctrica, nuclear, electromagnética (ondas de TV, radio, microondas, rayos x, etc.)

LA QUIMICA Y LA ENERGIA:Hasta la mitad del siglo XIX se utilizo la madera como principal fuente de energía, le siguió el carbón, y y hasta principios del siglo XX aparece el petróleo. Sin embargo su gran demanda lo esta agotando y puede presentar crisis al comienzo del siglo XXI, por tal razón se han implementado energías alternativas las cuales se dividen en: Fuentes de energía renovables (eólica, solar, geotérmica, biocombustibles, biomasa, etc.) y la energía nuclear.

PROBLEMAS AMBIENTALES MÁS FRECUENTES: Esmog, la lluvia acida, la destrucción de la capa de ozono y el efecto invernadero.

a. Esmog: Deriva de las palabras inglesas smoke—'humo'— y fog —'niebla'—) es una forma de contaminación originada a partir de la combinación del aire con contaminantes durante un largo período de altas presiones (anticiclón), que provoca el estancamiento del aire y, por lo tanto, la permanencia de los contaminantes en las capas más bajas de la atmósfera. Las sustancias que lo provocan son: óxidos de nitrógeno y azufre, y el monóxido de carbono, entre otros

b. Lluvia acida: Se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida.

c. Capa de ozono: Durante los últimos años, la capa de ozono, se ha debilitado formando un verdadero agujero, que en algunos sectores ha producido disminuciones de hasta el 60% en la cantidad de ozono estratosférico. Este desgaste se debe al uso de un componente químico producido por el hombre, los clorofluorocarburos (CFC) de productos, como los aerosoles, disolventes, propelentes y refrigerantes. La acción de estos gases en la Estratosfera libera átomos de Cl a través de la radiación UV sobre sus enlaces moleculares.

d. Efecto invernadero: Fenómeno por el cual determinados gases, que son componentes de la atmósfera planetaria, retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar. Este fenómeno evita que la energía solar recibida constantemente por la Tierra vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala mundial un efecto similar al observado en un invernadero.

e. Calentamiento global: Es un término utilizado para referirse al fenómeno del aumento de la temperatura media global, de la atmósfera terrestre y de los océanos.

TALLER Nº 3: Apliquemos lo aprendido.1. ¿Explique en qué se diferencia una propiedad general de una propiedad específica?

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_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Completa el siguiente texto:Al calentar un sólido se transforma en líquido, este cambio de estado se denomina______________ El punto de fusión es la _____________ a la que ocurre dicho proceso. Al subir la temperatura de un líquido se alcanza un punto en el que se forman burbujas de vapor en su interior, es el punto de ______________; en ese punto la temperatura del líquido permanece _______________________

3. Completa el siguiente cuadro:SOLIDO LÍQUIDO GAS

4. Identifica si es mezcla homogénea o heterogénea. Utiliza (MO) para las homogéneas y (ME) para las heterogéneas.a. Agua y talco ( )b. Agua y aceite ( )c. Agua y azúcar ( )d. Gelatina

5. ¿Qué método de separación usamos para separar cada una de las siguientes mezclas?a. Agua y azúcar ( )b. Vinagre y alcohol ( )c. Arena y agua ( )d. Sal y agua ( )

6. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Explica todas tus respuestas.a. Todas las disoluciones son mezclas ( )b. Todas las mezclas son disoluciones ( )c. Todas las sustancias puras son homogéneas ( )d. Ninguna mezcla presenta un aspecto homogéneo ( )

7. Clasifica las siguientes sustancias en: sustancias puras, mezclas homogéneas y heterogéneas Mayonesa: _________________ Cartón: ____________________ Agua marina:_______________ Cemento: _________________ Papel: _____________________ Salsa de tomate: _____________ Jugo naranja: ________________ Oro: _______________________ Sal: ________________________ Algodón: ____________________

8. A la unión física de uno o más elementos se les llamaa. Elementob. Mezclac. Compuestod. Sustancia pura

9. La mezcla que esta formada por dos o más fases que se distinguen a simple vista se les llamaa. Emulsión b. Homogéneac. Heterogénead. Pura

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10. Son ejemplos de mezclas heterogéneas. Escriba V o Fa. Sal y azúcar ( )b. Rocas y ensaladas ( )c. Leche y aire ( )d. Aire, petróleo y alcohol ( )

11. El método que consiste en hacer pasar la mezcla a través de un material poroso se llamaa. Evaporaciónb. Filtraciónc. Destilación d. Decantación

12. En frente de cada tipo de mezclas, escribe el método de separación más apropiado: Decantación, destilación, filtración, magnetismo, evaporación, tamizado o centrifugación.

· Agua y arena ____________________ · Alcohol y agua ________________________ · Hierro y azufre ___________________ · Sangre y agua _______________________

13. ¿Qué es un método de separación de mezclas?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

14. Escriba la diferencia que existe entre:a. Elemento y compuesto :

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b. Decantación y filtración______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c. Mezclas homogéneas y heterogéneas ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

d. Disolución y suspensión______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

15. Menciona por lo menos dos fuentes de energía alternativas que puedan ser aprovechadas en la región donde vives. Elabora una lista de ventajas que esas fuentes podrían tener para proteger el ambiente._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

16. Responde: a. ¿Que sucedería si las fuentes de energía, de las que dependemos, se agotaran?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b. ¿Que alternativas de solución propones?___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

17. Nuestra atmosfera parece un gran estanque que va acumulando las emisiones de gases y material particulado procedente de la actividad industrial, de los vehículos motorizados y de la combustión Así se originan problemas ambientales como el esmog, la lluvia acida, la destrucción de la capa de ozono y el efecto invernadero. Responde:a. ¿Que acciones concretas debemos implementar para disminuir la contaminación de las

atmosfera?----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

b. ¿Cuales son las sustancias que producen el esmog y que efectos produce en la salud?----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

c. ¿Que es la lluvia acida y cuales son sus efectos sobre el ecosistema?----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

d. ¿Que ocasiona el daño en la capa de ozono y que acciones concretas se han implementado para disminuirlo?----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

e. ¿Que se entiende por efecto invernadero y cual es su relación con el calentamiento global? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

CIENCIAS NATURALES (QUIMICA)DOCENTE: Ing. DAVID JOSÉ GAZABON MARENCOALUMNO:

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FECHA: NÚMERO DE HORAS: TEMA: Estructura atómica SUBTEMA: Modelos atómicosOBJETIVOS: Familiarizar al estudiante sobre el mundo de la QuímicaMETODOLOGÍA: Clase Magistral y taller en claseEVALUACIÓN: Taller en clase NOTA:ACTIVIDAD O CONTENIDO:

GENERALIDADES:La química está en constante expansión, debido a un sinnúmero de productos y materiales que a diario se producen, como fibras, plásticos, colorantes, medicamentos, fertilizantes, etc. Los avances son producto de un profundo conocimiento de la estructura del átomo y la forma como estos se unen para producir sustancias tan complejas como las proteínas.

ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia.Unos 400 años antes de Cristo (siglo V), el filósofo griego Demócritopostuló, sin evidencia científica, que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas “átomos”, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles. Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época, ya que el conocimiento y la naturaleza del átomo avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre él, y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.

Unos de los primeros Griegos quienes lo nombraron fueron: Leucipo y su discípulo Demócrito, en el año 450 A.C. Los postulados del atomismo Griego establecen que:

a. Los átomos son sólidos.b. Entre los átomos solo existe el vacío.c. Los átomos son indivisibles y eternos.

¿QUÉ ES EL ÁTOMO?El átomo es la parte más pequeña en la que se puede obtener materia de forma estable, ya que las partículas subatómicas que lo componen no pueden existir aisladamente salvo en condiciones muy especiales. Actualmente se sabe que el átomo está formado por partículas subatómicas, entre las cuales se encuentran: los protones, neutrones yelectrones. Los átomos tienen un Núcleo que es de tamaño reducido donde se encuentran los protones y neutrones, una corteza que rodea en forma de nube, formada por los electrones. Dicha nube constituye casi todo el volumen del átomo y determina la mayoría de propiedades químicas y eléctricas de este.

Es la partícula fundamental de la materia. El átomo está formado por partículas subatómicas llamadas:

Neutrón: Subpartícula sin carga (+/-) que se encuentra en el núcleo del átomo.

Protón: Subpartícula con carga positiva (+) que se encuentra en el núcleo del átomo.

Electrón: Subpartícula con carga negativa (-) que se encuentra alrededor del núcleo en órbitas elípticas.

MODELOS ATÓMICOS: En 1805 John Dalton propuso una nueva teoría atómica con el fin de buscar una explicación a las leyes químicas que se habían deducido empíricamente (los Griegos investigaron la materia desde una perspectiva teórica). Este

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propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia. Según Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.

TEORÍA ATÓMICA DE DALTON:Comprende los siguientes postulados:

a. La materia está formada por átomos (indivisibles e indestructibles)

b. Los átomos que componen una sustancia elemental son semejantes entre sí en masa y tamaño, pero diferentes a los demás elementos. Es decir, hay distintas clases de átomos que se distinguen por su masa y sus propiedades. Todos los átomos de un elemento poseen las mismas propiedades químicas. Los átomos de elementos distintos tienen propiedades diferentes.

c. Los átomos se combinan para formar compuestos o moléculas. Los compuestos se forman al combinarse los átomos de dos o más elementos en proporciones fijas y sencillas. De modo que en un compuesto los de átomos de cada tipo están en una relación de números enteros o fracciones sencillas.

d. En las reacciones químicas, los átomos se intercambian de una a otra sustancia, pero ningún átomo de un elemento desaparece ni se transforma en un átomo de otro elemento.

1. MODELO ATÓMICO DE THOMSON:(MODELO DE PASTEL DE PASAS)

Thomson propuso un modelo atómico, que tomaba en cuenta la existencia del electrón. Thomson suponía que los electrones se distribuían de una forma uniforme alrededor del átomo. Si observamos este modelo, veremos que el átomo se compone por electrones de carga negativa en el átomo positivo, tal se aprecia en el modelo de pasas de budín. En 1904, Joseph Thomson propuso un modelo en el cual la parte positiva del átomo se hallaba distribuida uniformemente por todo el volumen de este, mientras que los electrones estaban inmersos en esta matriz de protones. Además planteaba que la cantidad de cargas positivas y negativas eran iguales, por lo que el átomo era neutro. Thomson también midió en un experimento, la proporción que existe entre la carga y la masa de una corriente de electrones, usando un tubo de rayos catódicos del cual obtiene un valor, este valor es de 1.76x 108Coulombs, al igual que demuestra que el hidrógeno tiene un electrón.

2. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD:Demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo.Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente. Este modelo aparece a principios del siglo XX, cuando Ernest Rutherford propuso la existencia del núcleo atómico como una

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zona central densa, en la cual se concentraba cerca del 99.95% de la masa atómica. El núcleo debía ser positivo y los electrones debían mantenerse en constante movimiento alrededor del núcleo a cierta distancia, por lo tanto la mayor parte del volumen del átomo seria vacío. En pocas palabras, Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutraliza entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro.

El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como el padre de la era nuclear.

3. MODELO ATÓMICO DE BOHR:En 1913, el físico danés Niels Bohr propuso que los electrones debían moverse alrededor del núcleo a gran velocidad siguiendo orbitas o niveles bien definidas, en las cuales los electrones no emiten energía, o sea son estables. Cuando absorben o emiten energía en forma de radiación, los electrones son promovidos de una orbita a otra, es decir, si absorbe energía pasa a una orbita mayor, pero si la emite desciende cerca del núcleo. A estas orbitas se les llama niveles de energía. Esto quiere decir que el electrón puede adquirir o perder energía solo en unidades discretas llamadas cuantos (n), que en latín: quantum = cantidad elemental, también conocida como fotones.

4. MODELO ATÓMICO DE SOMMERFELD:Propuso en 1916 una ligera modificación al modelo de Bohr, explicando que existían orbitas elípticas, además de circulares permitiendo la existencia de niveles y subniveles de energía; introdujo el número cuántico L. Esto quiere decir que el núcleo del átomo no permanece inmóvil, sino que tanto el núcleo como el electrón se mueven alrededor del centro de masas del sistema, que estará situado muy próximo al núcleo. De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.

TALLER Nº4: Apliquemos lo aprendido1. El primer modelo atómico fue planteado por:

a. Demócritob. Daltonc. Thompsond. Lavoisier

2. La materia está formada por partículas diminutas e indivisibles llamadas “átomos” este postulado pertenece a:a. Dalton

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b. Rutherfordc. Thomsond. Demócrito

3. La masa se concentra en:a. Periferiab. Protonesc. Neutronesd. Nucleó

4. Según Bohr los electrones no pueden girar en cualquier orbitaa. Verdaderob. Falso

5. Para Thomson el núcleo del átomo es positivoa. Verdaderob. Falso

6. ¿Explica cuál es la diferencia principal entre el modelo atómico de Thomson y el modelo atómico de Bohr?___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Explique la frase: “El átomo es indivisible__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. En el modelo planetario de Bohr, ¿Cuándo un electrón pasa a otro nivel? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Quienes fueron los primeros que nombraron al átomo__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Investigue: La biografía de Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr y Sommerfeld Qué es la electrolisis Por que fue posible el descubrimiento del electrón. Explique Qué son los tubos de rayos catódicos Qué aparato de uso común se basa en este principio Qué es la radiactividad Qué minerales emiten radiaciones Quien fue el primero en hablar de esto, y quienes los siguieron Explique como se descubrió el protón Cuáles son las cuatro tipos de radiaciones que existen. Explíquelas Que son los rayos X y quien los descubrió A quien se le atribuye el descubrimiento del neutrón, y cómo lo hizo Realice dibujos de. Tubos de rayos catódicos, dispositivo empleado por Rutherford para bombardear lamina de oro con partículas alfa.

CIENCIAS NATURALES (QUIMICA)DOCENTE: Ing. DAVID JOSE GAZABON MARENCOALUMNO:FECHA: NÚMERO DE HORAS: TEMA: Estructura atómica SUBTEMA: Propiedades de los átomosOBJETIVOS: Familiarizar al estudiante sobre el mundo de la QuímicaMETODOLOGIA: Clase Magistral y taller en claseEVALUACION: Taller en clase NOTA:ACTIVIDAD O CONTENIDO:

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GENERALIDADES:Hemos visto que el átomo se compone de tres partículas: protón, neutrón y electrón, y que los protones y neutrones se encuentran en el centro formando el núcleo del mismo; mientras que los electrones giran alrededor de este. Muchas de las propiedades físicas de los átomos (masa, densidad y capacidad radiactiva), se relacionan con elnúcleo, mientras que las propiedades químicas de este (capacidad para formar compuestos con átomos de otros elementos), dependen del arreglo de los electrones; estos tienen mucho que ver con algunas propiedades físicas como: punto de fusión, ebullición, color y dureza.

¿TODOS LOS ÁTOMOS SON IGUALES ENTRE SI?Si bien todos los átomos están formados por el mismo tipo de partículas subatómicas, es decir por protones, neutrones y electrones, los distintos elementos químicos difieren en el número de partículas que lo constituyen.

LOS ELEMENTOS QUÍMICOS ESTÁN ORGANIZADOS Y ORDENADOS EN LA TABLA PERIÓDICA. CUÁL ES EL CRITERIO PARA ORDENARLOS?Uno de los principales criterios para ordenar los elementos en la tabla periódica es en forma creciente del número atómico.

¿COMO ESTÁ FORMADO UN ÁTOMO?El átomo se asemeja a un sistema solar en miniatura: en el centro se encuentra el NÚCLEO, cargado de electricidad positiva para distinguirla de la capa eléctrica negativa que se mueve alrededor del núcleo. A pesar de que el núcleo es por lo menos 10.000 veces más pequeño que el átomo, en él se concentra la masa del mismo, el resto del átomo está ocupado por las cargas negativas denominadas ELECTRONES.

LA PARTÍCULA MÁS PEQUEÑA: EL ELECTRÓN

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Los electrones son partículas pequeñísimas de carga negativa, que se mueven alrededor del núcleo como lo: hacen los planetas alrededor del Sol, pero con velocidades fantásticas. Los ELECTRONES que se mueven describiendo órbitas y forman capas llamadas NIVELES DE ENERGÍA.

LOS QUE EQUILIBRAN: LOS PROTONESEn el núcleo se encuentran los PROTONES que son las partículas con carga positiva que equilibran a la carga eléctrica negativa de los electrones, por eso el átomo tienen la misma cantidad de protones que de electrones. El número de protones recibe el nombre de NÚMERO ATÓMICO.

En un, átomo NEUTRO (donde sus cargas positivas y negativas están equilibradas) se cumple lo siguiente:

Número Atómico = Número de Protones - Número de Electrones

NI A FAVOR NI EN CONTRA: LOS NEUTRONES.Los protones con carga positiva están acompañados en el núcleo, por otras partículas, también pequeñas llamadasNEUTRONES, que como su nombre lo indica carecen de carga eléctrica. El número de partículas que hay en el núcleo se denomina NÚMERO DE MASA o NÚMERO MÁSICO (en tu tabla puede figurar PESO ATÓMICO), que es la suma de protones y neutrones.

El número de partículas que hay en el núcleo se denomina NÚMERODE MASA o NÚMERO MÁSICO (en tu tabla puedes figurar el PESO ATÓMICO), que es la suma de protones y neutrones.

¿CÓMO SE CALCULA EL NÚMERO DE NEUTRONES?Recuerda que el numero másico indica la suma de protones y neutrones que hay en el núcleo y como esa suma, que es el número másico (A) la puedes extraer de tu tabla periódica, el número de neutrones se puede calcular como ¡a diferencia entre el número másico y el número de protones, es decir:

Número de NEUTRONES = Número Másico - Número de PROTONES

¿CÓMO SE DISTRIBUYEN LOS ELECTRONES ALREDEDOR DEL NÚCLEO? Los electrones se mueven alrededor del núcleo formando capas o niveles de energía. El número de niveles de energía depende del número de electrones del átomo.

¿CUÁNTOS NIVELES DE ENERGÍA HAY?Los primeros niveles de energía que se completan son los más cercanos al núcleo, son los que tienen menos energía. Es muy importante conocer el número de electrones del nivel exterior porque de ellos depende el comportamiento químico de los átomos. En éste último nivel el número máximo de electrones es 8. Estos electrones son los que intervienen en las reacciones químicas, se denominan ELECTRONES QUÍMICOS.

Entre las propiedades de los átomos o elementos químicos se encuentran: el número atómico, el número de masa y la masa atómica, los isotopos y la masa molecular (peso molecular), entre otros

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A = 107

N=118

A = 27

Número atómico (Z): Indica el número de protones presentes en el núcleo; también indica la cantidad de electrones que posee un átomo. Esto último se debe a que la carga de un átomo es nula (+, -), y por lo tanto el número de protones debe ser igual al número de electrones.

Número de Masa (A): Hace referencia al número de protones y neutrones presentes en el núcleo. Como es sabido la masa del átomo está concentrada en el núcleo, y la masa de los electrones se desprecia por ser muy pequeña. Ej.: el sodio (Na) tiene11 protones y 12 neutrones en el núcleo, por lo tanto: A = Z +N A =11 + 12 = 23

Masa Atómica (peso atómico): La masa atómica de un elemento cualquiera es el promedio de su masa relativa de cada una de sus formasisotópicas(isótopos)

Isotopos: Son átomos de un mismo elemento cuyos núcleos tienen el mismo número de protones pero difieren en el número de neutrones. Ejemplo: El oxígeno (O) es una mezcla de isotopos:A= 16, Z= 8, N=8; A= 17, Z= 8, N=9; A= 18, Z= 8, N=10; Esta situación se representa escribiendo el símbolo del elemento y colocando al lado izquierdo el número de masa como supraíndice, y el número atómico como subíndice

Masa molecular (peso molecular): Corresponde a la masa de una molécula que es igual a la suma de las masas atómicas promedio de los átomos que la constituyen. Para calcularla, es necesario saber que elementos forman el compuesto, su masa atómica, y el número de átomos presentes en la molécula; la fórmula química nos indica qué elementos forman el compuesto y su número.

EJEMPLOS: CALCULA EL NÚMERO DE NEUTRONES, PROTONES Y EL NÚMERO DE MASA, DE ACUERDO CON

LA INFORMACIÓN SUMINISTRADA EN CADA CASO:

1. El átomo de silicio (Si) posee 14 neutrones y su número de masa es 28

N=14; A=28; A=Z+N Z= A - N = 28 – 14 = 14 Z = 14 Números de protones

2. El átomo de Plata (Ag) posee 47 protones y 60 neutrones

Z=47; N=60; A=Z+N A= 47 + 60 = 107 Números de masa

3. El átomo de Oro (Au) tiene un número atómico igual a 79 y su número de masa es 197

Z = 79; A =197; A=Z+N N = A – Z = 197 – 79 = 118 Números de protones

EL NÚCLEO DEL ÁTOMO DE ALUMINIO (AL) CONTIENE 13 PROTONES Y 14 NEUTRONES. INDICA SU NÚMERO ATÓMICO Y SU NÚMERO DE MASA.

Z = 13; N = 14; A=Z+N A = 13 + 14 = 27 Números de masa

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N = 48

N = 146

HALLAR EL NÚMERO DE ELECTRONES, PROTONES Y NEUTRONES EN LOS ISOTOPOS DE LOS SIGUIENTES ELEMENTOS:

a. Kr; donde: A = 84; Z = 36; A=Z+N N = A – Z = 84 – 36 = 48

b. U; donde: A =238; Z = 92; A=Z+N N = A – Z = 238 – 92 = 146

Concluyendo: El Uranio tiene 146 neutrones, 92 protones y 92 electrones

CALCULAR LA MASA ATÓMICA PROMEDIO DEL BROMO (Br) TENIENDO EN CUENTA LOS PORCENTAJES DE ABUNDANCIA DE SUS DOS ISOTOPOS

Isotopo Masa atómica % de abundanciaBr - 79 78.9183 50.44Br - 81 80.9163 49.46

Donde la masa atómica promedio es: 78.9183 x 50.44 + 80.9163 x 49.46 = 79.82 u.m.a 100 100

C ALCULAR LA MASA MOLECULAR DEL ÁCIDO SULFÚRICO, SI SU FÓRMULA ES: H2SO4

Elemento Masa atómica Nº de átomos TotalH 1 2 2S 32 1 32O 16 4 64

Donde: H = 1 x 2 = 2; S = 32 x 1 = 32; O = 16 x 4 = 64; Luego: 2 + 32 + 64 = 98 u.m.a

La masa molecular del ácido sulfúrico es: 98 u.m.a

Taller Nº 5: Apliquemos lo aprendido1. Los átomos de un mismo elemento químico tienen todos en su núcleo el mismo número de

a. Protonesb. Neutronesc. Electronesd. Número de masa

2. Un átomo tiene 12 protones, 13 neutrones y 12 electrones. ¿Cuál es su número atómico?a. 12b. 13

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Elemento Masa atómica

Nº de átomos Total

Elemento Masa atómica

Nº de átomos Total

Elemento

Masa atómica

Nº de átomos

Total

c. 24d. 25

3. Los isótopos oxígeno-16, oxígeno-17 y oxígeno-18, se diferencian en: Tenga en cuenta (A= Z +N)a. El número de protonesb. El número atómicoc. El número de neutronesd. El número de electrones

4. Un átomo de volframio (W) tiene 74 protones y 108 neutrones. ¿Cuál es su representación adecuada?

a. b. c. d. 5. Señala las afirmaciones correctas:

a. El número másico de un átomo es la suma del número de protones, neutrones y electronesb. Todos los átomos de un mismo elemento químico tienen el mismo número de neutrones c. Los isótopos de un elemento químico tienen el mismo número atómicod. Los isótopos de un elemento químico tienen distinto número de neutrones

6. El cloro tiene dos isótopos: el Cl – 5 cuya masa es de 34.96 u.m.a y registra una abundancia de 75.5%, y el Cl – 37 cuya masa es de 36.96 u.m.a y presenta una abundancia del 24.5%. Sabiendo además que el número atómico de este elemento es 17, determina:a. El número de neutrones en cada isotopob. La masa atómica promedio del cloro

7. Calcular la masa molecular de los siguientes compuestos:a. Ácido Acetilsalicílico (C9H8O4)

b. Bicarbonato de sodio (NaHCO3)

c. Glucosa (C6H12O6)

8. Completa el siguiente cuadroElemento Nº de protones

(Z)Nº de neutrones

(N)Nº másico

(A)Símbolo

Sodio 11 12 23 NaSilicio 14 14 SiFlúor 19 F

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9. Un elemento con número atómico 79 y número másico 197 tiene:a. 79 protones, 118 neutrones y 79 electronesb. 78 protones, 119 neutrones y 79 electronesc. 79 protones, 118 neutrones y 197 electronesd. 118 protones, 118 neutrones y 79 electrones

10. Uno de los componentes más dañinos de los residuos nucleares es un isótopo radiactivo del estroncio 90Sr38; puede depositarse en los huesos, donde sustituye al calcio. ¿Cuántos protones y neutrones hay en el núcleo del Sr-90?a. protones 90; neutrones 38b. protones 38; neutrones 90c. protones 38; neutrones 52d. protones 52; neutrones 38

11. El I-123 es un isótopo radiactivo que se utiliza como herramienta de diagnóstico por imágenes. ¿Cuántos neutrones hay en el I-123?a. 70b. 123c. 131d. 74

12. El silicio que representa el 25% de la masa de la corteza terrestre, tiene 3 isótopos naturales, 28Si, 29Si y 30Si cuyas masa isotópica y abundancia relativa son las siguientes: 28Si; 27,976927; 92,23%; 29Si; 28,976495; 4,67%; 30Si; 29,973770; 3,10%. A partir de estos datos se puede afirmar que la masa atómica del silicio es:a. 29,2252b. 28,9757c. 28,7260d. 28,0855

13. COMPLETA:Elemento Símbolo Nº Atómico (Z) Nº Másico (A) Nº de Protones (p+) Nº de Electrones (e-) Nº de Neutrones (nº) Oxígeno - - - - - -

Calcio - - - - - -Aluminio - - - - - -

- C - - - - -- - 5 - - - -

14. COMPLETA:Elemento Símbolo Nº Atómico (Z) Nº Másico (A) Nº de Protones (p+) Nº de Electrones (e-) Nº de Neutrones (nº)

- Li - - - - -- - 1 - - - -- - - 23 - - -- - - - 10 - -

15.

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Taller Nº 6: Apliquemos lo aprendido

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CIENCIAS NATURALES (QUIMICA)DOCENTE: Ing. DAVID JOSE GAZABON MARENCOALUMNO:FECHA: NÚMERO DE HORAS: TEMA: Modelo mecánico cuántico de la materia SUBTEMA: Arquitectura electrónicaOBJETIVOS: Representar en diagramas los niveles y subniveles de energía de algunos átomosMETODOLOGIA: Clase Magistral y taller en claseEVALUACION: Taller en clase NOTA:

GENERALIDADES:La química es la ciencia que estudia la materia, sus propiedades, sus transformaciones y los productos que se obtienen a partir de las mismas. Todo el universo está compuesto de materia, desde nuestro cuerpo hasta las estrellas y los planetas. Desde la antigüedad, las personas dedicadas al estudio de la naturaleza se han cuestionado acerca de la composición, estructura y propiedades de la materia. También acerca de lo que ocurre si se combinan o se hacen reaccionar diferentes tipos de materia. Además, los avances en el campo de la física exigieron modificaciones al modelo atómico de Bohr. En 1916 el físico alemán ArnoldSommerfeld observó que en un mismo nivel energético, existían electrones de diferente energía, lo que sugería que había subniveles dentro del nivel de energía y modificó el modelo de Bohr, donde los electrones se encontraban en orbitas circulares en lugar de orbitas elípticas

HACIA UN MODELO MECÁNICO CUÁNTICO DE LA MATERIA:1. La Materia es Ondulatoria: En 1924, el físico Francés Louis de Broglie, planteo que si la energía podía

ser partículada, entonces la materia también se podía entender como energía en forma de ondas pero solo en el mundo subatómico.

2. El Principio de Incertidumbre de Heisenberg: De acuerdo a lo establecido por Bohr, el electrón del átomo gira en torno al átomo siguiendo trayectorias definidas por lo que se puede calcular su posición y cantidad de movimiento en cada punto. Pero en 1926, WernerHeisenberg, sostuvo que no era posible objetivamente, ya que se necesita observar y medir las cosas; por lo tanto no es posible conocer simultáneamente su posición ni su cantidad de movimiento (de la partícula subatómica), solo probabilísticamente.

ARQUITECTURA ELECTRÓNICALa Ecuación de Schrödinger: Las ecuaciones de Schrödinger delimitan regiones u orbitales que se describen por medio de cuatro parámetros o números cuánticos: que se utilizan para describir las características de un electrón situado en un determinado orbital. Además, un número cuántico es la representación del espacio que ocupa un electrón en un átomo. El electrón puede encontrarse en los diferentes niveles energéticos, a estos niveles energéticos se designa con los números cuánticos principales que se representan mediante las letras: n, l, ml y ms

1. Numero Cuántico Principal (n): Indica la distancia entre el núcleo y el electrón, medida en niveles energéticos. Determina el número del nivel principal donde se encuentra el electrón, sus valores son: n= 1, 2, 3, 4,....etc. Define una capa o nivel de energía en la periferia del núcleo del átomo Entre mayor sea n, mayor será la distancia entre el electrón y su núcleo, al igual que su energía. En pocas palabras: determina el tamaño del orbital y el nivel de energía.

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2. Número cuántico secundario o azimutal (L): Determina la forma del orbital y el subnivel de energía en el que se encuentra el electrón., es decir, la región donde el electrón se mueve. Determina los subniveles posibles dentro del nivel de energía (forma de orbitales). Toma valores entre 0, 1, 2, 3,... y (n-1) En pocas palabras: indica en que subnivel se encuentra el electrón.

Número cuántico secundario Símbolo0 S1 P2 D3 F

Cuanto mayor sea el número cuántico azimutal, más elíptico y achatado será el orbital. Los diferentes orbitales (s, p, d y f) se conocen como subniveles de energía.Los orbitales s (l=0) tienen forma esférica. La extensión de este orbital depende del valor del número cuántico principal, así un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital 2s.

Orbital S Orbital P

3. Número cuántico magnético (ml): Muestra la zona donde se encuentran los electrones (orbital) y define las orientaciones espaciales; adopta valores de: m = (-1, +1) o – L…0…+l. Determina la orientación espacial que pueden presentar los orbitales de un mismo subnivel en relación con un campo magnético externo. Cada valor de m es un orbital y solo son posibles 2 electrones en cada uno.

4. Número cuántico de espín (Ms): Indica el giro del electrón sobre su propio eje (spin), se representa con los valores de: s= (-1/2, +1/2). Es de saber que un orbital puede albergar como máximo dos electrones que se diferencian entre si por el sentido del giro (sentidos opuestos). Como el electrón es una partícula cargada, se comporta como un imán por lo cual se dice que tiene un espín o giro.

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA: Es la distribución más probable y estable (la energía más baja) de los electrones entre los orbitales disponibles de un átomo. Es la representación del modelo atómico de Schrödinger o modelo de la mecánica cuántica. En esta representación se indican los niveles y los orbitales que ocupan los electrones. Indican la distribución de los electrones de un átomo. Para saber la disposición de los electrones en la periferia del núcleo atómico, se deben tener en cuenta los siguientes principios:

1. Principio de Ordenamiento: Al ordenar los elementos de manera creciente de números atómicos, cada átomo de un elemento tendrá un electrón más que el del elemento que le precede. Por ejemplo: Cada átomo ce carbono (Z = 6) tendrá un electrón más que cada átomo ce Boro (Z = 5)

2. Principio de Aufbau:Se denomina principio de construcción (Aufbau) al procedimiento para deducir la configuración electrónica de un átomo, y consiste en seguir un orden para el llenado de los diferentes orbítales, basado en los diferentes valores de la energía de cada uno de ellos. Ningún orbital puede

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Si L = 0, orbital sSi L = 1, orbital pSi L = 2, orbital dSi L = 3, orbital f

N = 0, 1, 2, 3…L = 0, 1…(n – 1)M = -l…0…+l

tener dos electrones antes que los restantes orbitales de la misma subcapa tengan al menos uno. Se comienza con el orbital de menor energía, es decir que los orbitales de menor energía se llenan antes que los de mayor energía.

3. Principio de Exclusión de Pauli:Esta regla establece que por cada espacio o tipo de orbital, puede contener únicamente 2 electrones, y con spin contrario. El par de electrones, tienen 3 números cuánticos iguales y difiere en el número cuántico de spin. Por ejemplo al distribuir los electrones por niveles, un mismo espacio de orbital tiene una flecha hacia arriba y hacia abajo. La representación se llama configuración electrónica desarrollada, donde cada flecha indica un electrón, (+1/2) y (-1/2). ↓

4. Principio de máxima multiplicidad de carga (regla de Hund): Cuando se realiza el llenado electrónico primero se llena el orbital "s" y se continúa con el siguiente orbital del mismo nivel. Los electrones se acomodan de uno en uno hasta llenar todos los espacios de ese orbital, colocando el electrón con el mismo spin (flecha hacia arriba) y se regresa con el primer espacio colocando la flecha en sentido contrario para empezar a llenar en el mismo orden todos los espacios. En un mismo orbital pueden quedar espacios vacíos o espacios semillenos. La regla de Hund se base en el hecho de que los electrones se repelen uno al otro. Al ocupar diferentes orbítales, los electrones permanecen tan alejados uno de otro, como es posible, minimizando las repulsiones electrón:

N 7 1s2 2s2 2p3

Ne 10 1s2 2s2 2p6

Na 11 1s2 2s2 2p6 3s1

Al llenar orbitales de igual energía (los tres orbitales p, los cinco orbitales d, o los siete orbitales f) los electrones se distribuyen, siempre que sea posible, con sus espines paralelos, es decir, desapareados. (Cuando un orbital contiene únicamente un electrón, se dice que este electrón está desapareado)

Concluyendo: Para poder realizar la configuración electrónica se deben tener en cuenta las siguientes reglas y principios:

a. Se empieza ubicando los electrones desde los niveles y subniveles de menor energía.b. Se aplica el principio de exclusión de Pauli, en donde cada orbital aloja un máximo de dos electrones, y

los espines de dichos electrones tendrán valores opuestos.c. Se aplica la regla de Hund, la cual establece que al distribuir los electrones, en orbitales de un mismo

subnivel. Primero se ocupan con un solo electrón todos los orbitales presentes. Ejemplo: si se tienen tres electrones en el orbital p, seria: Px1, Py1, y Pz1, y no Px2, Py1, y Pz0.

DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES EN EL ÁTOMO:Los electrones se organizan alrededor del núcleo en orbitas u orbitales. Estas orbitas corresponden a regiones del espacio en las que las probabilidades de hallar un electrón es alta y se caracterizan por poseer un determinado nivel de energía. Estos indican la distancia que existe entre el electrón y el núcleo. Los niveles se pueden representar con letras o números: Letras (K, L, M, N, O, P, Q) y números (n): (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) e indican el nivel de energía. Las letras minúsculas: (s, p, d, f)

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representan los subniveles, y los exponentes el número máximo de electrones que puede albergar cada subnivel.

Ejemplo: s= 2, p= 6, d= 10, f= 14.

Fundamento teórico para albergar número máximo de electrones:En un nivel de energía, hay un número limitado de electrones, el cual se calcula mediante la fórmula:

Niveles de energía= 2n2 donde: n= nivel de energía.

Ejemplo: Cuando n=1 2(1)2= 2, significa que en el primer nivel de energía solo se alojan dos electrones. La simbología de la configuración electrónica es la siguiente:

1S2, donde 1= nivel de energía, S= nombre del subnivel, 2= número de electrones en los orbitales del subnivel.

La siguiente tabla presenta la cantidad de electrones permitida en cada subnivel y nivel (n) para los primeros cuatro niveles energéticos.

NIVEL (N) ORBITALESNUMERO MÁXIMO DE ELECTRONES EN EL SUBNIVEL

CAPACIDAD MÁXIMA DE ELECTRONES PARA EL NIVEL

1 1S 2 2

2 2S2P 2P2P

26 8

33S

3P 3P3P3D 3D3D3D3D

26

1018

4

4S4P 4P4P

4D 4D4D4D4D4F 4F4F4F4F4F4F

26

1014

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EL DIAGRAMA DE MOELLER:

Es un diagrama útil para realizar la configuración electrónica de un átomo. Esta debe seguirse en el sentido de las flechas hasta completar el número de electrones que tiene el átomo. Ejemplo: Para el fosforo (P)= Z: 15, su distribución electrónica será: 1S22S22P63S23P3

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NumeroMáximodeelectronesporNivel.

ORDEN DE LOS SUBNIVELES SEGÚN SU AUMENTO DE ENERGÍA

REGLA DE LAS DIAGONALES SUBNIVELES → s p d f

↓

N I V E L E S

EJEMPLOS:1. La estructura electrónica del Nitrógeno (Z = es: N (Z=7) se expresa de la siguiente manera: 1s2 2s2 2p3,

con lo cual estamos indicando que: En el nivel de energía 1, subnivel s, hay dos electrones En el nivel 2, subnivel s, hay dos electrones En el nivel 2, subnivel p, hay tres electrones

Por lo tanto se tiene un total de 7 electrones que es igual a Z. La configuración electrónica del Nitrógeno se puede expresar también de forma desarrollada o esquemáticamente, como sigue:

2p

N ↓ ↓

1s 2s 2px 2py 2pz La anterior representación se denomina diagrama de orbitaleso espinesComo se sabe número máximo de electrones que pueden entrar en un nivel se calcula mediante 2n2, donde n = nivel de energía, entonces para el ejemplo anterior:

Para el nivel 1 se tiene: 2n2 = 2 (1) 2 = 2 (Número máximo de electrones) Para el nivel 2 se tiene: 2n2 = 2 (2) 2 = 8 (Número máximo de electrones) Para el nivel 1 se tiene: 2n2 = 2 (3) 2 = 18 (Número máximo de electrones)

Taller Nº 7: Apliquemos lo aprendido

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1. Realiza la configuración electronica indicando niveles, subniveles y orbitales para los átomos de los siguientes elementos: Tunsgteno (W), Platino (Pt) y Telurio (Te)

2. Establece la falsedad o la verdad de los siguientes enunciados. Escribe F o V, según corresponda:a. El número cuantico principal describe la forma de los orbitales ( )b. Arnold Sommerfeld estableció que el electron gira en torno al átomo ( )c. Erwin Schrodinger describio el comportamiento de un electrón ( )d. El número cuántico espin no indica el giro del electrón ( )

3. Establece diferencias entre:a. El principio de exclusión de pauli y la regla de hund

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b. Niveles y subniveles____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c. Número cuantico principal y numero cuantico secundario____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

d. El principio de incertidumbre de heisenberg y el diagrama de moeller____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Realiza las cofiguraciones electronicas para los elementos de número atómico:a. 56

b. 15

c. 42

d. 80

5. El número de electrones que pueden existir en cada orbital es:a. S = b. P =c. D =

41

d. F =6. Explica el fundamento teórico para que cada orbital puedad albergar un número máximo de

electrones_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Realiza el diagráma de espines para los siguientes elementos, teniendo en cuenta la regla de Hund:a. Fosforo (P)

b. Bario (Ba)

c. Cobalto(Co)

d. Argon (Ar)

8. Qué información aporta la configuración electrónica en relación con las propiedades de las sustancias______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Cuál ha sido el aporte de la espectroscopia a la construcción de los modelos atómicos______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Existen varios modelos que explican el comportamiento del átomo:a. Por qué fue necesario construir varios modelos atómicos

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b. Qué tienen en común estos modelos____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

CIENCIAS NATURALES (QUIMICA)

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DOCENTE: Ing. DAVID JOSE GAZABON MARENCOALUMNO:FECHA: NÚMERO DE HORAS:TEMA:Los átomos y la tabla periódicaSUBTEMA:Clasificación de la tabla periódicaOBJETIVOS:Conocer las características principales de la tabla periódica, así como la ubicación de sus elementosMETODOLOGIA: Clase Magistral y taller en claseEVALUACION: Taller en clase NOTA

LOS ÄTOMOS Y LA TABLA PERIODICA: En el año 1830 ya se habían descubierto el 50% de los elementos químicos conocidos en la actualidad; ademas del estudio de sus propiedades físicas y químicas y sus combinaciones con otros elementos y compuestos; pero tda esta información no estaba organizada de forma clara, por lo que fue necesario clasificar los primeros elementos quiímicos.

PRIMERAS CLASIFICACIONES DE LOS ELEMENTOS: Desde finales del siglo XVIII se habían intentado clasificar los elementos químicos conocidos buscando semejanzas en sus propiedades; por lo tanto se clasificaban los elementos en : metales (hierro, plata, cobre), y no metales (fosforo, oxígeno, azufre), pero existian algunos elementos (arsenico, germanio) que no se ajustaban a estas dos categorias, por lo que se clasificaron como semimetales, pero aún así, dicha clasificación era muy general, ya que existían diferencias entre las propiedades de los elementos que pertenececían a la misma categoria. Todo esto conllevo a que se realizaran mejores clasificaciones, entre las que encontramos: Las triadas de Dobereiner, las octavas de Newlands, y la tabla periodica de Mendeleiev

TRIADAS DE DOBEREINER: En 1829 Johann W. Dobereiner, observó que había tres elementos que tenían propiedades químicas y físicas parecidas, por lo que a dichos elementos los clasificó en grupos de a tres y les llamó Triadas. Además, dedujo que el peso atómico del elemento central de cada triada era aproximadamente el promedio de los otros dos.Ejemplo: Calcio: Ca (40) + Bario: Ba (137)+ Estroncio: Sr (88), su promedio es 88.72Ejemplo: Cloro: Cl (35.457) + Bromo: Br (79.916) + Yodo: I (126.91), su promedio es 81.18

OCTAVAS DE NEWLANDS: En 1864 Johan A. Newlands ordeno los elementos conocidos de acuerdo con sus pesos atómicos crecientes. Observó que despues de ubicar siete elementos, en el octavo, se repetían las propiedades químicas del primero (excluyendo al Hidrogeno y los gases nobles); A esta organización la llamó: Ley de las Octavas. Gracias a esto, se ordenaron los elementos en grupos y períodos. Pero aún existian inconsistencias ya que algunos grupos tenían elementos con propiedades parecidas, otros elementos tenían propiedades completamente diferentes. De esta manera quedaron en el mismo grupo (columna):el litio, el sodio y el potasio; el berilio, el magnesio y el calcio, etc., que tienen propiedades similares.

LA TABLA PERIODICA DE MENDELEIEV: En 1869 los químicos Ivanovich Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer publicaron por separado tablas periodicas casi exactas, en donde clasificaban los 63 elementos conocidos hasta la fecha. Mientras que Mendeleiev hacia enfasis en las propiedades químicas, Meyer hacia hincapie en las fisicas. Mendeleiev fue el primero en dar a conocer su tabla periodica y organizo los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos en filas y columnas, de modo que los elementos que quedaban en la misma fila tenían propiedades similares.

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Mendeleiev resumió su descubrimiento estableciendo su ley periodica que dice: “Las propiedades de los elementos químicos no son arbitrarias, si no que varían con el peso atómico de una manera periodica”

INVESTIGA: En qué falló el sistema periodico de Mendeleiev Elaborar la tabla periodica de mendeleiev y realizar un análisis comparativo entre esta y la tabla

periodica actual. Qué fue lo ingenioso de la tabla periodica de Mendeleiev En las octavas de Newlands, cuáles son las propiedades similares del litio, sodio y del potasio; del

berilio, magnesio y calcio

TABLA PERIODICA MODERNA: En 1913 Henry G. J. Moseley sugirió que los elementos se ordenaran de acuerdo con su número atómico de forma creciente. Esto cambió drasticamente la ley periodic a de los elementos haciendo que se enunciara una nueva: “Las propiedades físicas y químicas de los elementos son función periodica de sus números atómicos”.

Es de resaltar que existe una relación fuerte entre la configuración electrónica de los elementos y su ubicación en la tabla periodica. Con esto se observa que los elementos que pertenecen al mismo grupo, tienen la misma configuración electrónica en su último nivel. Ejemplo: la configuración electrónica para el Li y el Na es: Li (3) = 1S22S 1 y Na (11) = 1S22S22P63S 1 La tabla periodica moderna presenta un ordenamiento de los 131 elementos que se conocen actualmente, ordenandolos según su número atómico (Z); estos se disponen en filas horizontales llamadas periodos, y en columnas denominadas grupos o familias.

LOS PERIODOS: Se designan con números arábigos y corresponden a las filas horizontales. Cada período se inicia con el llenado de un nuevo nivel y termina con los elementos cuyos tres orbitales P del nivel principal más externo están llenos con seis electrones. Ejemplo: En el primer nivel (n=1), el el segundo nivel (n=2), y así sucesivamente, por lo tanto un período está formado por el número cuántico principal (n)

La tabla periodica moderna consta de siete periodos:1. EL PRIMER PERIODO: Comprende solo dos elementos (2): El Hidrógeno (H=1), y el Helio (He=2), los

cuales son los elementos gaseosos más ligeros en la naturaleza.2. EL SEGUNDO PERIODO: Consta de ocho elementos (8); comienzan con el Litio (Li=3) y terminan con el

neón (Ne =10). En este período se ubican el Oxígeno y el Nitrógeno, gases fundamentales en la composición del aire que respiramos, y el Carbono, materia prima fundamental de los seres vivos.

3. EL TERCER PERIODO: Tiene igualmente ocho elementos (8), y se inicia con el sodio (Na=11) y termina con el Argón (Ar=18). En este período aparecen el Fosforo y el Azufre, elementos importantes en la síntesis de los ácidos nucleicos y proteínas.

4. EL CUARTO PERÍODO: Comprende dieciocho elementos (18); comienza con el Potasio (K=19) hasta el Kriptón (Kr=36). En este período se encuentran metales como el Titanio, Cromo, Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre y Zinc, ampliamente utilizados en la industria.

5. EL QUINTO PERÍODO:También con dieciocho elementos (18); comienza con el Rubidio (Rb=37) hasta el Xenón (Xe=54). En esta serie se destaca el Yodo por su valor biológico.

6. EL SEXTO PERIODO: Con treinta y dos elementos (32): Se inicia con el Cesio (Cs=55) y termina con el Radón (Rn=86). Se destacan el oro y el Platino como métales preciosos, y el Mercurio como el único metal líquido que existe en la naturaleza. Dentro de este período aparecen la serie de los Lantánidos, debido a que sus propiedades son semejantes a los del Lantano (La=57). Esta serie de los Lantánidos esta conformada por catorce (14) elementos, que comienzan con el Cerio (Ce=58) y terminan con el Lutecio (Lu=71). Se ubican al final de la tabla, en una fila aparte. Estos son métales que se hallan en minerales raros como la Euxenita.

7. EL SEPTIMO PERIODO: Se extiende desde el Francio (Fr=87) hasta el elemento Unonuctio (Uuo=118). Este período incluye como el anterior un conjunto de catorce (14) elementos, desde el Torio (Th=90)

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hasta el Laurencio (Lr=103), llamados serie de los Actínidospor que sus propiedades son semejantes al Actinio.

LOS GRUPOS O FAMILIAS: Son las columnas de la tabla periódica y se designan con los números romanos: I – VIII. Los grupos se dividen en los subgrupos: A, B y Tierra raras (serie de los lantánidos y actínidos), que no se numeran. El número romano representa la valencia del grupo (número de electrones en el último nivel). Ejemplo: Todos los elementos del grupo IA, tienen valencia 1. También hay que saber que en el subgrupo A existen ocho (8) familias llamadas Elementos Representativos. Los grupos indican el número de electrones que tienen los elementos en su capa más externa (capa de valencia), por lo que presentan propiedades químicas similares.

Los grupos que existen en la tabla periódica moderna son los siguientes:1. GRUPO IA O METALES ALCALINOS: Se caracterizan por presentar un electrón en su capa más externa

(capa de valencia). Su notación esns (n corresponde al número del nivel). Ejemplo: El sodio (Na=Z=11, su configuración electrónica es 1S22S22P63S 1 . Son blandos y su color es blanco plata; tienen baja densidad y bajos puntos de fusión y ebullición; son buenos conductores del calor y la electricidad, y reaccionan rápidamente al exponerlos al aire. Su gran reactividad química se debe a su: baja energía de ionización y electronegatividad, a su gran tamaño y su estructura electrónica. No se encuentran libres en la naturaleza, y cuando forman compuestos, pierden su único electrón de valencia. Entre estos tenemos: H, Li, Na, K, Rb, Cs, y Fr.

2. GRUPO IIA O METALES ALCALINOTÉRREOS:Su notación es ns2 en el nivel más externo. Ejemplo: El Magnesio (Mg=Z=12: 1S22S22P63S 2 ; Son más duros que los del primer grupo e igual propiedades metálicas, pero mayor densidad y puntos de fusión y ebullición altos. Cuando forman compuestos pierden sus dos electrones de valencia. A medida que aumentan su tamaño son más reactivos. Se oxidan rápidamente con el aire para formar óxidos, hidróxidos o carbonatos, a excepción del Be y el Mg que forman una capa de óxido que protege el interior del metal. Del Calcio hacia abajo reaccionan con el agua a temperatura ambiente. Hacen parte de este grupo: Be, Mg, Ca, Sr, Ba y Ra

3. GRUPO IIIA O ELEMENTOS TÉRREOS: Su notación más externa es ns2np1. Ejemplo: El Aluminio (Al=Z=13,1S22S22P63S23P 1 ; Su configuración externa los hace similares, pero presentan algunas diferencias debido al tamaño del Boro, a la aparición de orbitales d en el Galio, y de orbitales f en el Indio. Entre estos tenemos: B, Al, Ga, In y Ti.

4. GRUPO IVA O FAMILIA DEL CARBONO: Su notación externa es ns2np2. Ejemplo: El carbono (C=Z=6, 1S22S22P 2 . Este grupo está constituido por: Carbono, Silicio, Germanio, Estaño y Plomo. El Carbono es un no metal, sin embargo es Silicio, a pesar de que es un no metal presenta propiedades eléctricas de semiconductor.

5. GRUPO VA O FAMILIA DEL NITRÓGENO: La distribución de su nivel más externo es ns2np3. Ejemplo: El Nitrógeno (N=Z=7, 1S22S22P 3 . Todos los elementos de este grupo son sólidos a temperatura ambiente, a excepción del Nitrógeno (N). Hacen parte de este grupo: N, P, As, Sb y Bi

6. GRUPO VIA O FAMILIA DEL OXÍGENO: La notación de su nivel externo es: ns2np4. Ejemplo: El azufre (S=Z=16, 1S22S22P63S23P 4 . Este grupo está formado por: O, Se, Te y Po.

7. GRUPO VIIA O FAMILIA DE LOS HALÓGENOS: Su distribución electrónica externa es ns2np5. Ejemplo: El Cloro (Cl=Z=17, 1S22S22P63S23P 5 . Este grupo está formado por: F, Cl, Br, y el I. Los halógenos tienen las energías de ionización más elevadas, por lo tanto son los elementos más electronegativos (a excepción de los gases nobles). Estos reaccionan fácilmente con los metales formando sales.

8. GRUPO VIIIA O FAMILIA DE LOS GASES NOBLES O INERTES: Tienen completo su nivel más externo; Todos tienen ocho (8) electrones en su último nivel de energía, a excepción del Helio, que tiene dos (2), (se halla en este grupo porque el único nivel que tiene está completo). La notación del nivel más externo para este grupo es ns2np6. Ejemplo: Argón (Ar=Z=18, 1S22S22P63S23P 6 . Reaccionan poco, y se hallan al final de cada período en la tabla periódica; difícilmente forman moléculas, y los pocos compuestos que se conocen de los gases nobles son: fluoruros y óxidos de Xenón y Kriptón.

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CONSULTA:a. Qué es la tabla periódica, y quien fue su creadorb. Qué tienen en común los elementos que forman parte de un mismo periodoc. Qué tienen en común los elementos que forman parte de un mismo grupo o familiad. Elabora una lista con los elementos que conozcas y relaciónalos con productos que uses en la vida

cotidianae. Señala a que grupo de la tabla periódica pertenecen los siguientes elementos y menciona algunas de sus

aplicaciones más importantes: Cobre (Cu), Mercurio (Hg), Aluminio (Al), Platino (Pt) y Titanio (Ti)f. Menciona las propiedades físicas y químicas de los elementos del grupo de los halógenosg. Investiga las propiedades físicas del Mercurio (Hg)

BLOQUES.- Es un arreglo de los elementos de acuerdo con el último subnivel que se forma.

BLOQUE "s" GRUPOS IA Y IIA

BLOQUE "p" GRUPOS III A al VIII A

BLOQUE "d" ELEMENTOS DE TRANSICIÓN

BLOQUE "f" ELEMENTOS DE TRANSICIÓN INTERNA

PROPIEDADES PERIÓDICAS.Ciertas propiedades de los elementos pueden predecirse en base a su posición en la tabla periódica, sobre todo en forma comparativa entre los elementos. En pocas palabras dependen de la posición que ocupan en la tabla periódica.

ELECTRONEGATIVIDAD.- Es una medida de la atracción que ejerce un átomo de una molécula sobre los electrones del enlace. Es decir, mide la capacidad de un elemento para atraer hacia si los electrones que lo enlazan con otro elemento. En la tabla periódica la electronegatividad en los periodos aumenta hacia la derecha y en los grupos aumenta hacia arriba.

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AFINIDAD ELECTRÓNICA.- Cantidad de energía desprendida cuando un átomo gana un electrón adicional. Es la tendencia de los átomos a ganar electrones. La afinidad electrónica aumenta en los periodos hacia la derechaal aumentar el número atómico, y en los grupos hacia arriba. Esta propiedad es útil ya que predice el carácter oxidante de un elemento químico.

ENERGÍA DE IONIZACIÓN.- Cantidad de energía que se requiere para retirar el electrón más débilmente ligado al átomo. La energía de ionización en los periodos aumenta hacia la derecha y en los grupos, aumenta hacia arriba. Esta energía influye en la formación del enlace químico.

RADIO ATÓMICO.- El radio atómico es la distancia media entre los electrones externos y el núcleo. En términos generales, el radio atómico aumenta hacia la izquierda en los periodos, y hacia abajo en los grupos o familias.

CARÁCTER METÁLICO.- La división entre metales y no metales es clara en la tabla. El carácter metálico se refiere a que tan marcadas son las propiedades metálicas o no metálicas con respecto a otros elementos. El carácter metálico aumenta en los periodos hacia la izquierda y en los grupos hacia abajo.

Ejemplos:1) Decreciente de afinidad electrónica Ra, Fe, N, Cu, W:

Decreciente significa de mayor a menor, si es afinidad electrónica, los más grandes están arriba a la derecha, entonces ordenamos hacia abajo y hacia la izquierda, usando el símbolo > (mayor que).N>Cu>Fe>W>Ra

2) Creciente de electronegatividad Zn, Rb, O, Cr, AlCreciente significa de menor a mayor, si es electronegatividad, los menos electronegativos están abajo a la izquierda. Se ordenan de abajo hacia arriba, de izquierda a derecha y utilizando el símbolo < (menor que.)Rb<Cr,<Zn,<Al<O

3) Decreciente de radio atómico Sr, F, Cs, S, AsDe mayor a menor, los átomos más grandes están abajo la izquierda, ordenamos entonces hacia arriba y hacia la derecha.Cs> Sr>As>S>F

4) Creciente de carácter metálico Ag, P, Ir, Ba, GaDe menor a mayor, los menos "metálicos" están a la derecha y arriba, entonces ordenamos hacia la izquierda y hacia a bajo.P<Ga<Ag<Ir<Ba

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EJERCICIO RESUELTO DE TABLA PERIÓDICA.-1. Complete la siguiente tabla.

Símbolo

Ni

Li

Sb

Tb

Nombre

Níquel

Litio

Antimonio

Terbio

Grupo

VIII B

I A

V A

III B

Periodo

4

2

5

6

Clase Transición

Representativo

Representativo

Transición interna(Tierras raras)

Familia --------------- Metal alcalino del nitrógeno --------------

Bloque d s p f

Carácter metálico Metal Metal Metaloide Metal

2. Relación de la tabla periódica con la configuración electrónica.

Periodo Representa el nivel de energía más externo

Bloque Representa el último subnivel que se está llenando.

Número de grupo Representa los electrones de valencia.(para los representativos)

Elementos de grupos "B" Tienen 2 electrones de valencia

3. Ejercicio resuelto.-Complete la siguiente tabla.

Símbolo Número de energía más externo

Último subnivel que se forma

Electrones de valencia

Rb 5 s 1

Cl 3 p 7

Cu 4 d 2

Ho 6 f 2

Taller Nº 8: Apliquemos lo aprendido1. Ejercicio propuesto.- Complete la siguiente tabla con la información requerida Nombre Yodo Calcio

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2. Ejercicios propuestos.-Complete la siguiente tabla con los datos

requeridos.

Símbolo

Último subnivel que se forma

Nivel de energía más externo

Electrones de valencia

Fr

F

Gd

Al

Pd

3. Ejercicio.- Escriba sobre la línea el número atómico y el símbolo del elemento que corresponda.a. 5S2 4d105P66s1_____________b. 6S2 4F5________________c. 4S23d9________________d. 4S23d104P1_____________

4. Ejercicios.- Ordene las siguientes series de elementos de la forma indicada.a. Decreciente de energía de ionización Zr, Co, C, Sr, Nb ___________________________________________

b. Creciente de radio atómico Sc, Si, Mn, Rb, B ___________________________________________

c. Creciente de afinidad electrónica Re, Zn, Fr, O, Ge ___________________________________________

d. Decreciente de electronegatividad K, As, V, S, Rb ___________________________________________

5. En la tabla periódica, el Arsénico (As33) tiene como vecinos más próximos los elementos cuyos números atómicos son: 15 32, 34 Y 51, ¿Cuáles de estos elementos presentan propiedades similares a las del Arsénico? Justifica tu respuesta.

6. Escribe que opina acerca de la siguiente afirmación: “Tanto en el universo, en el planeta tierra, como en los seres vivos se encuentran los mismos elementos químicos” Justifica tu respuesta.

7. A los orbitales se les asignaron las letras s, p, d y f para explicar la organización interna del átomo.a. Cuál es el origen de estas letrasb. Qué relación existe entre estas líneas y las líneas espectrales

8. Qué utilidad tiene para la ciencia la organización de los elementos en la tabla periódica9. Realiza la configuración electrónica de los elementos del grupo IA y compara el número de electrones

del último nivel de energíaa. Qué presentan en común. Justifica tu respuestab. Qué relación puedes establecer entre el número de los grupos de la tabla periódica y el número de

electrones de valencia de los elementos que los conforman10. El Titanio es uno de los elementos que se utiliza para hacer implantes odontológicos. Qué propiedades

presenta el Titanio para ser utilizado en esta rama de la medicina11. Al observar muestras de oxígeno y azufre puedes reconocer que son elementos con propiedades físicas

diferentes: el primero es un gas incoloro, y el segundo un sólido amarillo. Sin embargo, si analizas sus

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Nombre

Yodo

Calcio

Símbolo

Cm

S

Grupo

Periodo

Clase

Familia

Bloque

Carácter metálico

propiedades químicas puedes evidenciar similitudes entre ellos. ¿por qué razones ocurre este fenómeno?

12. El aluminio es uno de los metales más utilizados en la industria para fabricar electrodomésticos a. ¿Qué propiedades presenta este elemento para ser empleado en la construcción de aparatos?b. ¿Cuál es la configuración electrónica de este elemento?c. ¿En qué bloque s, p, d o f de la taba periódica esta ubicado? Justifica tu respuesta

13. Los elementos conocidos como actínidos y lantánidos se encuentran ubicados en la parte inferior de la tabla periódica, bloque fa. ¿Qué características generales presentan estos elementos?b. ¿Qué similitud existe en sus configuraciones electrónicas?c. ¿A qué periodos pertenecen estos elementos?

14. Imagina que eres un científico y haz descubierto el elemento con Z = 120a. ¿En qué lugar de la tabla periódica lo ubicarías?b. ¿Qué propiedades presentaría?c. ¿Qué nombre le asignarías?

15. Utiliza la siguiente información sobre las propiedades periódicas de los elementos para responder las siguientes preguntas:

a. ¿Por qué el radio atómico del sodio es menor que el del rubidio?b. ¿Por qué el selenio presenta mayor energía de ionización que el calcio?c. ¿Cuál de los siguientes elementos presenta menor energía de ionización: Bi, Ba, Re y Cs?d. ¿Cuál de los elementos del grupo IVA presenta menor afinidad electrónica?e. ¿Cuál de los elementos del grupo IIA es el más pequeño?

16. La construcción de la tabla periódica que conocemos en la actualidad es fruto de múltiples propuestas consolidadas a través de la historia. Mediante un esquema, explica algunas de estas propuestas justificando sus ventajas y desventajas en la organización periódica de los elementos químicos.

Taller Nº 9: Apliquemos lo aprendido

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Taller Nº 10: Apliquemos lo aprendido

CIENCIAS NATURALES (QUIMICA)

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DOCENTE: Ing. DAVID JOSE GAZABON MARENCOALUMNO:FECHA: Nº DE HRAS: TEMA: Enlaces químicosSUBTEMA: OBJETIVOSDiferenciar los distintos tipos de enlaces químicos para establecer las propiedades de cada compuestoMETODOLOGIA: Clase Magistral y taller en claseEVALUACION: Taller en clase NOTA:ACTIVIDAD O CONTENIDO:

EL ENLACE QUÍMICO:Es la fuerza que mantiene unidos a los átomos. Son uniones que se establecen entre átomos para formar moléculas o compuestos con características propias que permiten identificarlos. Las propiedades de la nueva sustancia formada dependen de los átomos que los constituyen y del tipo de enlace que los une.

Figura 1: formación de un enlace entre átomos del mismo elemento

Enlace entre dos átomos del mismo elemento Distribución uniforme de la nube de electrones

Figura 2:formación de un enlace entre átomos de elementos distintos

Enlace entre dos átomos de distintos elementos Distribución no uniforme de la nube de electrones

De igual manera, la estabilidad del enlace depende especialmente de los electrones del nivel externo, llamados electrones de valencia, quienes determinan de qué forma se unirá un átomo con otro y las características del enlace.

Para que el enlace se realice, los átomos deben acercarse, hasta que sus electrones de valencia puedan interactuar y reordenarse, de manera que logren una mayor estabilidad que cuando están separados.

LEY DEL OCTETO:La ley del octeto formulada, en forma independiente, en 1916 por el alemán A. Kössel (1853 – 1927) y el norteamericano Gilbert Lewis (1875- 1946) fueron quienes plantearon:

“Durante la formación de las moléculas, la mayor parte de los átomos tienden a completar ocho electrones en su último nivel, es decir, ocho electrones de valencia”

El planteamiento de esta ley se obtuvo a partir de los estudios de Lewis sobre los gases nobles, con los que los científicos veían que todos, a excepción del helio, tenían ocho electrones de valencia, lo cual les confería gran estabilidad e inactividad química.

NOTACIÓN DE LEWIS:Luego de formular la ley del octeto, surgió la necesidad de diagramar los enlaces que se establecen entre los átomos para formar moléculas. Lewis propuso representar los electrones periféricos como puntos alrededor del símbolo del elemento. EJEMPLO 1: para el nitrógeno (N= Z= 7), la configuración electrónica sería: 1S22S22Px12Py12Pz1, así que los

electrones de valencia son 5 (electrones del nivel externo), donde 2 está apareados y 3 desapareados. Esto quedaría representado de la siguiente manera:

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1S22S 2 2P 3 Representando así según la notación de Lewis:Nivel externo

Por lo tanto, para realizar la estructura de Lewis, es muy importante tener en cuenta la configuración electrónica, para de ese modo colocar los electrones. Por eso para el nitrógeno se colocan 3 electrones desapareados y no 2 pares de electrones, y solo 1 desapareado, que también sumaria 5 electrones.

EJEMPLO 2: Representación de Lewis para el enlace formado por el hidrógeno y el cloro. Para el cloro (N= Z= 17), la configuración electrónica sería:1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 5 , y para el hidrógeno sería: (H=Z=1), 1S1

1er 2do últimoEsto quedaría representado de la siguiente manera:

Cl HRepresentando así según la notación de Lewis:

O

EJEMPLO 3: Representación de Lewis para la molécula de agua. Para el oxígeno (O= Z= 8), la configuración electrónica sería:1S 2 2S 2 2P 4 , y para el hidrógeno sería: (H=Z=1), 1S1, pero como son 2H, entonces la configuración electrónica quedaría: 1S2

Representando así según la notación de Lewis:

NOTA: En ocasiones también los electrones se pueden representar con una cruz o un asterisco, a cambio del punto.

CLASES DE ENLACES QUÍMICOS: Antes de mencionar los distintos enlaces químicos existentes, es bueno aclarar los siguientes términos:ión, anión y catión.

IONES: Es la partícula que se obtiene cuando un átomo o un grupo de átomos capta o cede electrones con el fin de adquirir la configuración de gas noble. Si un átomo gana electrones, queda cargado negativamente, y si los cede, queda cargado positivamente. Por lo tanto, existen dos tipos de iones:

Anión: Es un ión cargado negativamente. Los átomos que tienen 6 – 7 electrones de valencia ganan electrones y se convierten en aniones (iones negativos). Ejemplo: iones de cloruro (Cl-), sulfuro (S=)

Catión: Es un ión cargado positivamente. Los átomos que tienen 1 – 2 electrones de valencia pierden electrones y se convierten en cationes (iones positivos). Ejemplo: Na+, CA++, Mg++. Los iones se

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representan mediante el símbolo del elemento o los elementos y un superíndice colocado a la derecha, indicando el número de cargas eléctricas y su signo. El ión sodio: Na1+, el ión sulfuro: S2-, el ión amonio: NH4

1+, el ión carbonato: CO32-, etc.

Entre las diferentes clases de enlaces químicos encontramos: el enlace iónico y el enlace covalente.EL ENLACE IONICO:Es la unión de iones con cargas de signo contrario; usualmente estas uniones se establecen cuando los metales del grupo IA o IIA ceden sus electrones de valencia, a los no metales del grupo VIA o VIIIA, por lo tanto hay cationes y aniones produciendo una fuerza de atracción entre iones, formando compuestos generalmente inorgánicos. Ejemplo: El NaCl (cloruro de sodio): sal de cocina. En este proceso de formación del NaCl podemos distinguir las siguientes etapas:

a. El átomo de sodio (Na: Z=11), su configuración electrónica es: 1S22S 2 2P 6 3S 1 , tiene 1 electrón en su nivel de valencia, mientras que el átomo de cloro (Cl: Z=17), su configuración electrónica es: 1S22S 2 2P 6 3S 2 3P 5, tiene 7 electrones en su nivel de valencia, por lo tanto, cuando el sodio (Na) se encuentra con el cloro (Cl), cede sus electrón de valencia, y se convierte en un ión positivo, y el cloro se convierte en un ión negativo.

Na - 1e- Na+ y Cl + e- Cl-

Quedando:Na+ + Cl- o NaCl

Sodio Cloro

Para deducir si un enlace es iónico, podemos calcular la diferencia de electronegatividades entre los dos átomos que forman el compuesto. Si la diferencia es mayor de 1.7, se genera un enlace iónico. Ejemplo: La electronegatividad del Na = 0.93, y la electronegatividad del Cl = 3.16, entonces la diferencia: 3.16 – 0.93 = 2.23 1.7, entonces el enlace es iónico

PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS:Los compuestosiónicos poseen una estructura cristalina independientemente de su naturaleza, esta estructura confiere a todos ellos unas propiedades características, entre las que se destacan: Son sólidos a temperatura ambiente, en estado sólido no conducen la corriente eléctrica, pero si lo hacen cuando se hayan disueltos o fundidos, tienen altos puntos de fusión, son duros pero frágiles, ofrecen mucha resistencia a la dilatación, son muy solubles en agua, y presentan gran diferencia de electronegatividad: entre mayor sea la electronegatividad, más iónico será el enlace, es decir que si la diferencia de electronegatividad es mayor que 1.7, se genera un enlace iónico.

CONSULTA: la tabla periódica de la electronegatividad.

EL ENLACE COVALENTE:Se forma por la unión de dos átomosque tienen altos valores de electronegatividad, los cuales se unen compartiendo sus electrones de valencia y adquiriendo así un octeto estable. Por lo tanto los enlaces que mantienen unidos a sus átomos para formar las moléculas se llaman enlaces covalentes, y las sustancias obtenidas, sustancias covalentes.

FORMACIÓN DE SUSTANCIAS COVALENTES:El enlace covalente consiste en la unión de átomos al compartir uno o varios pares de electrones. Ejemplo: Cuando se forma la molécula de hidrógeno (H2), cada átomo de hidrógeno ( con un electrón de valencia), se une a otro átomo de hidrógeno y solo a uno para formar la molécula diatómica H2, por lo tanto ambos átomos comparten sus dos electrones.

REPRESENTACIÓN DE UN ENLACE COVALENTE:

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De acuerdo con Lewis, se escribe el símbolo del elemento y a su alrededor se coloca un punto (.) por cada electrón que exista en el último nivel de energía del átomo. Cada par de electrones compartidos se consideraun enlace, y se puede representar por una línea que une los dos átomos.

REPRESENTACIÓN DE LA FORMACIÓN DE ENLACES COVALENTES SENCILLOS, DOBLES Y TRIPLES:

Molécula de Cloro: Enlace simpleMolécula de oxígeno: Enlace dobleMolécula de Nitrógeno: Enlace triple

CLASES DE ENLACES COVALENTES:Existen cuatro tipos de enlaces covalentes: apolar, polar, múltiple y coordinado o dativo.

a. ENLACE APOLAR: Se presenta cuando los electrones compartidos vienen de dos átomos iguales, por lo tanto la diferencia de electronegatividad es cero (0). A demás, en este no hay predominio de cargas positivas o negativas. Ejemplo: H2, Cl2, Br2, etc. Nota: De izquierda a derecha (+, -)

b. ENLACE POLAR: Se presenta cuando entre dos átomos la diferencia de electronegatividad es menor de 2, de tal forma que uno de los átomos ejerce el dominio sobre los electrones compartidos. El átomo con más electronegatividad queda con un exceso de carga negativa, mientras que el otro positiva. Ejemplo: H2O, CO2, HCl, HBr, etc. Nota: De izquierda a derecha (+, -). La electronegatividad del H=2.1, La electronegatividad del Cl=3.0, La diferencia de electronegatividad es=0.9

c. ENLACE MÚLTIPLE:Se da cuando los átomos comparten más de un electrón formando enlaces dobles o triples: Ejemplo: N2 y N3

La molécula de nitrógeno posee un enlace triple. Este elemento posee cinco electrones en su último nively para lograr los ocho electrones que exige la regla, cada átomo aporta a la sociedad tres electrones, de modo que comparten seis, es decir, tres pares:

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d. ENLACE COORDINADO:Este enlace tiene lugar entre átomos distintos.Se presenta cuando uno de los átomos que forma parte del enlace es el que aporta el par de electrones. El átomo que aporta el par de electrones se denomina dador, y el que lo recibe, receptor.Ejemplo: ElNH4Cl (cloruro de amonio), en donde el nitrógeno aporta el par de electrones compartidos con un hidrógeno. El H2SO4 (ácido sulfúrico) y el HNO3 (ácido nítrico).

La formación de ión amonio (NH4+1). El átomo de nitrógeno tiene un par de electrones no compartidos con otro elemento; sin embargo, este par genera un polo negativo que atrae iones positivos como H+1, el cual forma un enlace con ambos electrones que son del nitrógeno.

PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS COVALENTES:Las sustancias covalentes se caracterizan por que: tienen bajos puntos de fusión y ebullición, son blandos En estado sólido) y malos conductores del calor y la electricidad, son estables y poco reactivos, algunos sólidos carecen de unidades moleculares (el diamante que tiene átomos iguales), presentan baja diferencia de electronegatividad o igual a cero. Ejemplo: La electronegatividad del oxígeno = 3.44; La electronegatividad del hidrógeno = 2.20, por lo tanto, la diferencia es 1.24, menor que 1.7, por lo que el compuesto presenta: enlace covalente polar.

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Taller Nº 11: Apliquemos lo aprendido

1. ¿Cómo se clasifican los enlaces químicos?2. ¿Cuál es la característica principal del enlace iónico?3. ¿Entre que elementos de la tabla periódica se espera que se forme un enlace iónico?4. ¿Qué características presentan los compuestos iónicos?5. ¿Cuándo se presenta un enlace covalente?6. ¿Qué diferencias existen entre un enlace iónico y uno covalente?7. ¿Entre que elementos de la tabla periódica se espera la formación de un enlace covalente?8. De acuerdo al número de electrones compartidos, ¿cómo se clasifica el enlace covalente?

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Taller Nº 12: Apliquemos lo aprendido

CIENCIAS NATURALES (QUIMICA)

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DOCENTE: Ing. DAVID JOSE GAZABON MARENCOALUMNO:FECHA: NÚMERO DE HORAS:TEMA: Formulación y nomenclatura química inorgánica SUBTEMA: Sistemas de nomenclaturaOBJETIVOS: Identifica las principales funciones de la química inorgánica.METODOLOGIA: Clase Magistral y taller en claseEVALUACION: Taller en clase NOTA:ACTIVIDAD O CONTENIDO:

EL LENGUAJE DE LA QUÍMICAA medida que la química se fue consolidando como ciencia, desarrollo un lenguaje propio, dando origen a la nomenclatura química. Con el pasar de los años, la variedad de fenómenos químicos conocidos se hizo mayor, por lo que hubo necesidad de ordenarlos. Así, se estableció un número limitado de clases generales de reacciones, dentro de los cuales se agruparon fenómenos, que aun cuando en apariencia fueran muy diferentes, guardaban ciertas regularidades..

Finalmente, la creciente aplicación de la química en procesos industriales hizo imperativo el desarrollo de métodos estandarizados para calcular cuánto se debía usar de una determinada sustancia para producir una cantidad dada de otra, sin desperdiciar recursos.

FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA QUÍMICA Todos los días, podemos relacionarnos con las personas que nos rodean, gracias a que utilizamos el mismo idioma o lenguaje. De la misma manera, los químicos, sin importar que idioma hablen en su lugar de origen, necesitan comunicarse entre sí, de manera muy específica. Para ello, han creado un lenguaje propio.

Los compuestos no son fruto de combinaciones al azar de los elementos de la Tabla Periódica, sino que son el resultado de la combinación, en unas determinadas proporciones, de elementos que guardan entre sí una cierta “afinidad”. Estas limitaciones vienen prefijadas por la capacidad de combinación o valencia de los elementos que, a su vez, es función de la estructura electrónica de los átomos implicados.

LOS SÍMBOLOS Y LAS FÓRMULAS QUÍMICAS A TRAVÉS DE LA HISTORIAEl desarrollo de la química como ciencia hizo necesario dar a cada sustancia conocida un nombre que pudiera representarse de forma abreviada, pero que al mismo tiempo incluyera información acerca de la composición molecular de las sustancias y de su naturaleza elemental.

Los alquimistas habían empleado ya símbolos para representar los elementos y compuestos hasta entonces conocidos. Muchos de estos símbolos y fórmulas representaban cuerpos celestes, pues, los primeros químicos pensaban que las sustancias materiales estaban íntimamente relacionadas con el cosmos. Dalton fue el primero en utilizar un sistema de signos, desprovisto de misticismo, para los diferentes elementos y compuestos.

Los símbolos modernos para representar los elementos químicos se deben a Berzelius, quien propuso utilizar, en vez de signos arbitrarios, la primera letra del nombre latino del elemento. Ejemplo: C, Cu, y Ca. De la misma manera como estos símbolos representan elementos, las fórmulas indica la composición molecular de las sustancias.Las fórmulas químicas se clasifican en: fórmula empírica, formula estructural, fórmula electrónica y fórmula molecular (investigar)

SUSTANCIAS SIMPLES:Son aquellas que están constituidas por átomos de un solo elemento. En ellas las moléculas están formadas por átomos idénticos. En general, muchos elementos que son gases suelen encontrarse en forma diatómica (N2, O2, H2, etc.).

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Otro fenómeno curioso es que ciertos elementos (azufre, fósforo, etc.) se presentan, a veces, en agrupaciones de distinto número de átomos, estas agrupaciones se denominan formas alotrópicas.Veamos algunos ejemplos:

H2 Hidrógeno N2 Nitrógeno

F2 Flúor O2 Oxígeno

Cl2 Cloro O3 Ozono

Br2 Bromo S8 Azufre λ

I2 Yodo P4 Fósforo blanco

VALENCIA Y NÚMERO DE OXIDACIÓNVALENCIA: Se denomina capa de valencia de un átomo a su capa más externa de electrones. Los electrones de esta capa reciben el nombre de electrones de valencia y determinan la capacidad que tienen los átomos para formar enlaces. Actividad:consulta los números de valencia de: H, O, Na, K, Ca, Zn, Al, Fe, Cu, C, N, S, Cl, y el I. Además diga la diferencia que existe entre la valencia iónica y la valencia covalente, con ejemplos.

NÚMERO DE OXIDACIÓN: Se denomina número de oxidación a la carga que se le asigna a un átomo cuando los electrones de enlace se distribuyen según ciertas reglas un tanto arbitrarias. El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo recibe (signo menos) o que pone a disposición de otros (signo más) cuando forma un compuesto determinado. Eso significa que el número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos.

NORMAS PARA CALCULAR EL NÚMERO DE OXIDACIÓN EN COMPUESTOS:1. La suma algebraica de los números de oxidación de todos los elementos presentes en la fórmula de un

compuesto es igual a cero.2. El número de oxidación de un elemento en el estado libre o no combinado es siempre cero (Cu, Ag, etc.)3. El número de oxidación de un ión monoatómico (ión que contiene un solo átomo) es igual a su carga

iónica (Na+ y Cl-

4. La suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos en un iónpoliatómico (un ión que contiene dos o más átomos) es igual a la carga iónica del iónpoliatómico. Ej.: En el ClO-, la suma de los

números de oxidación del Cl y el del O es igual a -15. En general, los metales tienen números de oxidación positivos cuando se combinan con los no metales, y

los no metales tienen números de oxidación negativos cuando se combinan con los metales. Ejemplo: En el NACl, el número de oxidación del Na es +1 y el del Cl es -1

6. En los compuestos que contienen dos no metales, se asigna un número de oxidación negativo para el átomo más electronegativo. Se asigna un número de oxidación positivo al átomo menos electronegativo. En el compuesto NO, el no metal N tiene número de oxidación positivo y el no metal O tiene número de oxidación negativo. La razón de esto es que la electronegatividad de N es menor (3.0), que la electronegatividad de O (3.5)

7. En la mayor parte de los compuestos que contienen hidrógeno, el número de oxidación del hidrógeno es +1. Ejemplo: En el HCl, el número de oxidación del H es +1, por lo tanto, el Cl tiene un número de oxidación de -1. Las excepciones a esta regla son los hidruros de metales (NaH, LiH, CaH, AIH, y otros) en los que el número de oxidación del hidrógeno es -1. Observe que en estas fórmulas el átomo de hidrógeno se escribe a la derecha. Durante la formación de los hidruros, el hidrógeno actúa como un no metal

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8. En la mayor parte de los compuestos que contienen oxígeno, el número de oxidación del oxígeno es -2. Ejemplo: En el MgO, el número de oxidación del O es -2, por lo tanto, el Mg tiene un número de oxidación de +2. Las excepciones a esta regla incluyen los peróxidos (H2O2, Na2O2, BaO2, y otros), en los cuales el número de oxidación del oxígeno es -1

NÚMERO DE OXIDACIÓN DE ALGUNOS ELEMENTOS COMUNES: El número de oxidación de un elemento sin combinar es cero (0). También entran en esta categoría

las moléculas simples o diatómicas. Por ejemplo: Au, Cl2, S8, Al, H2

El 0xígeno, cuando está combinado, actúa frecuentemente con -2, a excepción de los peróxidos, en cuyo caso actúa con número de oxidación -1, y en el fluoruro de oxígeno (F2O) donde tiene un número de oxidación atípico +1 debido a la gran electronegatividad del flúor (4.0)

El Hidrógeno actúa con número de oxidación +1 cuando está combinado con un no metal, por ser éstos más electronegativos; y con -1 cuando está combinado con un metal, por ser éstos más electropositivos.

En los iones monoatómicos, el número de oxidación coincide con la carga del ion. Los metales de los grupos I, II, y III siempre tienen números de oxidación de +1, +2, y +3,

respectivamente Los metales de transición presentan, por lo regular dos o más números de oxidación positivos,

según el número de electrones que entreguen. Por ejemplo, el cobre tiene dos números de oxidación: +1 y +2, mientras que el cromo tiene tres números de oxidación. +6, +3, y +2

EJEMPLOS:1. Para calcular el número de oxidación del S en el Na2SO3, no podemos recurrir a la tabla periódica,

ya que da varios números para este elemento. Nos basaremos en los elementos que no tienen opción, que son el Na: +1 y el O: -2

+1 X -2 Na2 S O3

Nota: es frecuente colocar los números de oxidación individuales en la parte superior de cada elemento.

La suma de los números de oxidación en este caso debe ser igual a 0, ya que la especie en cuestión no posee carga residual:(+1) x 2 + X + (-2) x 3 = 0 +1 +4 -2 2 + X - 6 = 0 Na2 S O3

X = + 4En este caso, como hay un solo átomo de S, la totalidad de la carga le corresponde a él.

2. Para calcular el número de oxidación del Cr en el Cr2O7= nos basaremos en el O: -2 X _2

(Cr2 O7)-2

2 x X + (-2) x 7 = -2 (Suma igual a la carga del ion)2 x X – 14 = -2 X= 14 – 2 = 12 = +6 +6 _22 2 (Cr2 O7)-2

3. Calcule el número de oxidación del elemento que se indica en cada uno de los siguientes compuestos o iones.a. N en el HNO3

Resultado: Los números de oxidación del H y del O en el compuesto son +1 y -2 (ver regla 7 y 8 respectivamente). La suma de los números de oxidación de todos los elementos del compuesto debe ser igual a cero (ver regla 1). Por lo tanto,

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+1 + N + 3 (-2) = 0 +1 + N – 6 = 0 N – 5 = 0 N = +5

b. N en NO2-

Resultado: El número de oxidación del oxígeno es -2 (regla 8) y la suma de los números de oxidación de todos los elementos de ionpoli atómico debe ser igual a la carga de ion o -1 (regla 4). Por lo tanto, N + 2 (-2) = -1 N – 4 = -1 N = +4 -1 N = +3

c. Cr en Cr2O3

Resultado: El número de oxidación del oxígeno es -2 (regla 8). La suma de los números de oxidación de todos los elementos en el compuesto debe ser igual a cero (regla 1). Hay dos átomos de Cr, pero nuestra respuesta será para un átomo de cromo; por lo tanto, 2 (Cr) + 3 (-2) = 0 2 (Cr) – 6 = 0 2 (Cr) = +6 Cr = +6 / 2 Cr = +3

d. Cr en Cr2O7-2

Resultado: El número deoxidación del oxígeno es -2 (regla 8), y la suma de los números de oxidación de todos los elementos en el iónpoliatómico debe ser igual a la carga del ión o -2 (regla 4). Hay dos átomos de cromo, pero nuestra respuesta será para un átomo de Cr; por tanto, 2 (Cr) + 7 (-2) = -2 2 (Cr) – 14 = -2 2 (Cr) = +14 - 2 Cr = +12 / 2 Cr = +6

4. Calcule los números de oxidación de los siguientes compuestos:a. BCl3

Resultado: El número deoxidación del Cl = -1. Como tenemos tres átomos de cloro (Cl), el número de cargas (electrones ganados) será, (-1) x 3 = -3. Aplicando la regla 1(suma total de los número de oxidación debe ser cero en un compuesto neutro), se deberá compensar con +3.Por tanto como sólo hay un átomo de B (boro), dicho átomo actuará con número de oxidación +3. +3 -3 BCl3

b. MnO2

Resultado: El número deoxidación del O = -2 Como tenemos dos átomos de oxígeno (O), el número de cargas (electrones ganados) será (-2) x 2 = -4.Aplicando la regla 1 (suma total de los número de oxidación debe ser cero en un compuesto neutro), se deberá compensar con +4.Por tanto como sólo hay un átomo de Mn (manganeso), dicho átomo actuará con número de oxidación +4.

c. Fe2S3

Resultado:El número deoxidación del S = -2 Como tenemos tres átomos de azufre (S), el número de cargas (electrones ganados) será (-2) x3 = -6.

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Aplicando la regla1 (suma total de los número de oxidación debe ser cero en un compuesto neutro), se deberá compensar con +6.Por tanto como hay dos átomos de Fe (hierro), cada átomo actuará con número de oxidación +6 / 2 = +3.

TALLER 13 EJERCICIOS PRACTICOS1. Calcule el número de oxidación del elemento que se indica en cada uno de los siguientes

compuestos o iones:a. Cl en ClO2 resp. = +4b. Cl en ClO2

. resp. = +3c. Cl en Cl2O7 resp. = +7d. Cl en ClO4

. resp. = +72. El N en el HNO3

3. El azufre en Na2SO34. El clorato en el Ca(ClO)2

5. El manganeso en KMnO4

6. El ión fosfato en NaH2PO4

7. El mercurio en el HgCl2

8. El boro en H3BO3

9. El oxígeno en el Na2O2

10. Resolver cada una de las tablas que se presentan a continuación:a. Tabla 1:

b. Tabla 2:

c. Tabla 3:

d. Tabla 4: TALLER 14: APLIQUEMOS LO APRENDIDO

1. El número de oxidación del ion cloruro es -1a. Verdadero.b. Falso

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2. El número de oxidación del azufre en el ion sulfato (SO4)-2 es -6a. Verdaderob. Falso.

3. Los números de oxidación del Fe son:a. +1 y +2b. +1, +2 y +3c. +2 y +3.d. +1 y +3

4. Los números de oxidación del Pb son:a. +1 y +2b. +2 y +3c. +2 y +4.d. +1 y +3

5. El número de oxidación del Ca es:a. +1b. +2.c. +3d. +4

6. El numero de oxidación del Na es:a. +1.b. +2c. +1 y +2d. +2 y +3

7. Los números de oxidación del Cu son:a. +1 y +2.b. +1 y +3c. +2 y +3d. +1, +2, y +3

8. Los números de oxidación del cloro son:a. +1, +3, +5, +7 y -1.b. +2, +4, +6 y -2c. +3, +5 y -3d. +1, +2, +3, +4, +5 y -1

9. El número de oxidación del nitrógeno en el NH3 es +3a. Verdaderob. Falso.

10. El número de oxidación del oxígeno es, en todos los casos, -2a. Verdaderob. Falso.

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Al combinarse los átomos de potasio (un metal alcalino) con los átomos de bromo (un no metal del grupo de los halógenos), lo más probable es que entre ellos se establezca:

1.  Enlace covalente

2.  Enlace metálico

3.  Enlace por puentes de hidrógeno

4.  Enlace iónico

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2. Un sólido metálico está formado por:

1.  Iones positivos y negativos

2.  Iones positivos y una nube de electrones

3.  Iones negativos y una nube de electrones

4.  Átomos neutros que comparten electrones

3. ¿Cuál será la clase de enlace químico más probable que puede establecerse entre los átomos de los siguientes elementos?

1. Hierro-hierro:                                                                          

2. Cloro-magnesio:                                                                          

3. Carbono-oxígeno:                                                                          

4. Flúor-flúor:                                                                          

5. Neón-neón:                                                                          

4. Señala cuáles de los siguientes compuestos serán de tipo iónico:

1.  CaO (óxido de calcio).

2.  O2 (oxígeno).

3.  NaF (fluoruro de sodio).

4.  N2O (óxido de dinitrógeno).

5.  NH3 (amoníaco).

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5. De los sólidos siguientes, marca los que son muy solubles en agua:

1.  Cobre (Cu).

2.  Cuarzo (SiO2).

3.  Fluorita (CaF2).

4.  Hierro (Fe).

5.  Silvina (KCl).

   

EJERCICIOS: Dadas las siguientes estructuras de Lewis establece los tipos de enlace que se presentan en cada una de las siguientes sustancias1. ácido fosfórico (H3PO4)

2. ácido perclorico (HClO4)

3. ácido nítrico (HNO3)

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Calculando estados de oxidaciónDebes resolver cada una de las tablas que se presentan a continuación.

TABLA 1

Solución:

TABLA 2

Solución:

TABLA 3

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Solución:

TABLA 4

Solución:

TABLA 5

Solución:

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PAGINAS:1.4. NUMEROS DE OXIDACION – EJERCICIOS DE FISICA Y QUIMICA

NUMEROS DE OXIDACIONQUIMICA BASICA FORMULACION Y NOMENCLATURA QUIMICA INORGANCA

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