FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR
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TEMA 4
LOS CAMBIOS QUÍMICOS Y
LA TEORIA ATÓMICA DE LA MATERIA
En los cambios de estado no desaparece una sustancia y aparece en su lugar otra nueva.
Sencillamente cambia la manera en la que se organizan las moléculas.
Si te fijas, las moléculas siguen siendo las mismas antes y después del cambio. A este tipo
de cambios se les denomina cambios físicos, pues las sustancias siguen siendo las mismas
antes y después del cambio. Por lo tanto, en los cambios físicos las moléculas también son
las mismas antes y después del cambio. Otros ejemplos de cambios físicos son la dilatación
y la contracción, etc.
Sin embargo, la materia puede experimentar otro tipo de cambios en los que sí que
desaparecen unas sustancias y en su lugar aparecen sustancias nuevas. Por ejemplo, cuando
freímos un huevo, cuando quemamos un papel, cuando echamos una pastillas efervescente
en agua, etc. Nos damos cuenta que aparecen sustancias nuevas porque presentan
propiedades diferentes: al freír un huevo la clara pasa de ser líquida y transparente a ser
blanca y sólida; el papel desaparece al quemarse y aparece humo y cenizas; cuando la
pastilla efervescente cae en el agua aparece un gas que no había antes.
A este tipo de cambio lo llamamos cambios químicos. En ellos desaparecen unas
sustancias y en su lugar aparecen otras nuevas. Por lo tanto, también desaparecen un tipo
de moléculas y aparecen otras nuevas en su lugar.
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A1. Indica cuáles de los siguientes cambios son físicos y cuáles son químicos.
a) Nos fumamos un cigarro:
b) Congelamos agua:
c) Asamos un filete:
d) Hacemos la digestión:
e) La fotosíntesis:
f) Hacemos un batido de leche, plátano y galletas:
g) Un globo con aire se hincha cuando se pone al sol:
h) La formación de escarcha:
i) Una naranja se pudre con el tiempo:
j) Disolvemos sal en agua:
k) Quemamos butano:
A2. Completa las frases que hay debajo de cada imagen, identificando si representan un
cambio físico o un cambio químico.
Es un cambio _________ porque las moléculas son __________ al principio y al ________.
Es un cambio _________ porque las moléculas son __________ al principio y al ________.
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A3. Las imágenes representan la colisión entre dos moléculas diferentes. Indica en qué caso SÍ
habrá cambio químico y en qué caso NO lo habrá, justificando tus respuestas.
En este caso ____ habrá cambio químico
porque …
En este caso ____ habrá cambio químico
porque …
Para poder explicar cómo es posible que
desaparezcan unas moléculas y aparezcan
otras diferentes en los cambios químicos, los
científicos tuvimos que crear una teoría que
llamamos teoría atómica.
Según esta teoría, las moléculas están
formadas por partículas más pequeñas
llamadas átomos. Los átomos que forman las
moléculas están fuertemente unidos entre sí.
Así, cuando se produce un cambio
químico es porque al chocar unas
moléculas con otras se rompen los
enlaces entre los átomos formándose
enlaces nuevos y dando lugar a
moléculas diferentes.
Pero ¡atención!: los átomos siguen
siendo los mismos antes y después del
cambio químico, sólo cambia la manera
en la que se combinan.
John Dalton (1766-1844)
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A4. Escribe el símbolo de cada uno de los siguientes tipos de átomos (elementos químicos):
Hidrógeno: ____ Helio: ____ Carbono: ____ Calcio: ____
Cadmio: ____ Cobalto: ____ Cobre: ____ Cromo: ____
Cloro: ____ Nitrógeno: ____ Níquel: ____ Neón: ____
Sodio: ____ Magnesio: ____ Manganeso: ____ Fósforo: ____
Azufre: ____ Plata: ____ Oro: ____ Hierro: ____
A5. Escribe el nombre del elemento químico que corresponde a cada uno de los siguientes
símbolos:
O: __________ F: __________ Al: __________ Ar: __________
K: __________ Zn: __________ Br: __________ Kr: __________
Sn: __________ I: __________ W: __________ Pt: __________
Hg: __________ Pb: __________ Rn: __________ Ra: __________
U: __________ Pu: __________ B: __________ As: __________
Amoníaco
Dióxido de
carbono
Ácido
sulfúrico
Agua
Con el desarrollo de la teoría atómica los científicos fuimos
descubriendo los diferentes átomos que forman las
moléculas, y llegamos a contabilizar cerca de cien tipos de
átomos distintos. A cada tipo de átomos le denominamos
elemento químico, le damos un nombre y lo representamos
por un símbolo. Todos los átomos conocidos se recogen en
la tabla periódica, que estudiaremos más adelante.
Y finalmente ideamos una manera de representar a cada sustancia a partir de los átomos que
contenían sus moléculas. Así fue como aparecieron las fórmulas químicas de las sustancias.
Cuando representamos al agua como H2O estamos indicando que cada molécula de agua está
formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O)
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A6. A partir de las siguientes fórmulas indica cuántos átomos de cada tipo constituyen la
molécula de la sustancia correspondiente. Dibuja una posible molécula. Hazlo como en el
ejemplo:
Dióxido de carbono
CO2
Cada molécula de dióxido de carbono
contiene un átomo de carbono y dos
átomos de oxígeno
Oxígeno
O2
Amoníaco
NH3
Hierro
Fe
Ácido nítrico
HNO3
Fósforo
P5
Agua oxigenada
H2O2
Neón
Ne
A7. ¿Qué tienen en común todas las moléculas de la izquierda en el ejercicio anterior? ¿Qué
tienen en común todas las moléculas de la derecha?
Según la teoría atómica, todas las sustancias cuyas moléculas sólo
tienen un tipo de átomos las llamamos sustancias simples o
elementos. Por el contrario, todas las sustancias cuyas moléculas
tienen dos o más tipos de átomos las llamamos compuestos
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A8. Indica cuáles de las siguientes sustancias conocidas son simples y cuáles son compuestos.
Fíjate en su fórmula para decidir tu respuesta:
Agua (H2O): Gas oxígeno (O2):
Azúcar (C12H22O11): Gas helio (He):
Aluminio (Al): Glucosa (C6H12O6):
Sal común (NaCl): Ácido cítrico (C6H8O7):
Cobre (Cu): Alcohol etílico (C2H6O):
Gas nitrógeno (N2): Azufre (S8):
Ácido sulfúrico (H2SO4): Sosa cáustica (NaOH):
Agua oxigenada (H2O2): Propano (C3H8):
A9. Completa la siguiente tabla siguiendo el ejemplo de la primera fila:
Representación
atómico-molecular
Moléculas presentes
(simple/compuesto)
Mezcla heterogénea
Disolución
Sustancia pura
Homogéneo o Heterogéneo
Sólido
Líquido
Gas
Sistema (ver final de la tabla)
Sustancia
compuesto
Sustancia simple
Disolución de
dos sustancias Homogéneo Líquido
Disolución de
cloro (Cl2) en
agua (H2O)
Con lo que ya sabemos de la teoría cinético-molecular y de la teoría atómica,
somos capaces de realizar la representación atómico-molecular de las
mezclas y de las sustancias puras.
Para ello, conviene tener en cuenta que una sustancia pura está formada sólo
por una sola clase de moléculas, mientras que una mezcla de dos sustancias
contendrá dos clases de moléculas distintas. Si la mezcla es de tres sustancias,
contendrá tres clases diferentes de moléculas. Y así sucesivamente.
John Dalton
(1766-1844)
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Identifica cada uno de los sistemas anteriores con los que se mencionan a continuación:
- Disolución gaseosa de nitrógeno (N2) y oxígeno (O2)
- Mezcla heterogénea de hierro (Fe) y aluminio (Al)
- Disolución de cloro (Cl2) en agua (H2O)
- Disolución sólida (aleación) de cobre (Cu) y cinc (Zn)
- Dióxido de carbono (CO2) gaseoso
- Mezcla heterogénea de plomo (Pb) y agua (H2O) con hidrógeno (H2)
- Mezcla heterogénea de sal (NaCl) y agua (H2O)
H2O ¿Cuál será la masa de una sola molécula
de agua?
Según la Teoría cinético molecular, una cierta cantidad de agua está
formada sólo por moléculas de agua. Así, podemos entender que la
masa de esa cierta cantidad de agua equivaldrá a la suma de la masa
de todas las moléculas de agua que contiene. Por lo tanto, tiene
sentido hablar de la masa de cada molécula de agua y tratar de buscar
su valor, que será pequeñísimo. Pero, ¿cómo podemos conocer la
masa de una molécula de agua cuya fórmula sabemos que es H2O?
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A10. Observa las masas (en gramos) de algunos átomos calculadas por los
científicos:
mO = 0,000 000 000 000 000 000 000 026 576 g
mAu = 0,000 000 000 000 000 000 000 327 217 g
mH = 0,000 000 000 000 000 000 000 001 661 g
mCl = 0,000 000 000 000 000 000 000 058 965 g
mFe = 0,000 000 000 000 000 000 000 092 767 g
a) Ordénalas de menor a mayor:
______ < ______ < ______ < ______ < ______
b) Vamos a utilizar la menor de todas (mH) como unidad de medida en vez del gramo. Así no
saldrán números tan pequeñísimos. Escribe todas ellas en comparación con la menor y
compara los resultados con los que aparecen en la tabla periódica:
Oxígeno Oro
Hidrógeno Cloro
Hierro
Según la Teoría atómica, si la fórmula del agua es H2O es porque su molécula contiene
dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Por tanto, cabe esperar que la masa de una
molécula de agua equivalga a la masa de los dos átomos de hidrógeno más la masa del
átomo de oxígeno:
2( ) H H Om H O m m m
Masa molecular del agua
Masa atómica del hidrógeno
Masa atómica del hidrógeno
Masa atómica del oxígeno
Por suerte, los científicos y las científicas han podido
determinar las masas de todos los átomos conocidos, pero han
obtenido valores extremadamente pequeños, como es natural
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A11. Busca en la tabla periódica las masas atómicas de los siguientes elementos, redondéalas
al primer decimal y escribe su significado químico. Hazlo como en el ejemplo:
A12. Calcula las masas moleculares de las siguientes sustancias, redondéalas
al primer decimal y explica su significado químico. Hazlo como en el
ejemplo:
Por lo tanto, es mucho mejor utilizar la mH como
unidad para expresar la MASA ATÓMICA en vez del
gramo. Así los valores son más sencillitos de trabajar.
Los científicos llamamos unidad de masa atómica (u)
a la masa de un solo átomo de hidrógeno:
1Hm u
Plata
mAg = 107,9 u
La masa de un átomo de
plata es 107,9 veces mayor
que la masa de un átomo
de hidrógeno
Calcio
mCa = u
La masa de un átomo de
calcio es …
Uranio
La masa de un átomo de
uranio es …
Mercurio
Helio
Yodo
Ahora ya podemos calcular las masas de las moléculas si
conocemos sus fórmulas. A la masa de una molécula de agua le
llamamos MASA MOLECULAR del agua, y así con todas las
sustancias. Las masas moleculares también se expresan en
unidades de masa atómica (u)
Agua (H2O)
2( ) 2· 2·1 16 18H Om H O m m u u u
La masa de una molécula de agua es 18 veces
mayor que la masa de un átomo de hidrógeno
Amoníaco (NH3)
3( )m NH
La masa de una molécula de amoníaco es ____ veces
mayor que la masa de un átomo de hidrógeno
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A13. Busca información sobre cada una de las sustancias del ejercicio anterior, indica si su
procedencia es natural o artificial y escribe brevemente la importancia o utilidad más
destacada de cada una de ellas (utiliza sólo el espacio reservado para ello, tal y como hemos
hecho con el agua):
Agua (H2O) Es una sustancia que está presente en la naturaleza, forma parte de todos los seres vivos y sin ella sería
imposible la vida tal y como la conocemos. Una de sus características más importantes es que es un
disolvente universal, siendo capaz de disolver un montón de sustancias diferentes, razón por la que la
utilizamos para beber, para lavar, para cocinar, etc.
Amoníaco (NH3)
Carbonato de calcio (CaCO3)
Carbonato de calcio (CaCO3)
3( )m CaCO
La masa de una molécula de carbonato de calcio es
…
Glucosa (C6H12O6)
6 12 6( )m C H O
Ácido sulfúrico (H2SO4)
2 4( )m H SO
Dióxido de carbono (CO2)
2( )m CO
Hidróxido de sodio (NaOH)
( )m NaOH
Butano (C4H10)
4 10( )m C H
Hipoclorito de sodio (NaClO)
( )m NaClO
Alcohol etílico (C2H6O)
2 6( )m C H O
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Glucosa (C6H12O6)
Ácido sulfúrico (H2SO4)
Dióxido de carbono (CO2)
Hidróxido de sodio (NaOH)
Butano (C4H10)
Hipoclorito de sodio (NaClO)
Alcohol etílico (C2H6O)
Para finalizar realiza la ficha 1.
FIN
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