INTRODUCCIÓN - cbta185.comcbta185.com/antologias/1ER SEMESTRE/Primer Semestre Quimica.pdf · aprenden de ellos". Ralph A. Burns. Bienvenido a una emocionante aventura en el mundo

Antología de Química I

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INTRODUCCIÓN

"Los estudiantes que triunfan cometen errores, pero no se rinden, aprenden de ellos". Ralph A. Burns. Bienvenido a una emocionante aventura en el mundo de los átomos y las moléculas que componen todo lo que se puede tocar, ver y oler. El conocimiento de las características e interacciones de estos materiales ocupan el corazón de la química y como los elementos se enlazan para formar diferentes tipos de compuestos y sustancias que utilizas en tu vida diaria. Las estrategias que habrás de aprender para resolver problemas, pueden ser utilizadas para solucionar situaciones de la vida cotidiana. Esta es una de las razones por la que estudiaremos la química de manera diferente generando competencias que te permitirán desempeñar y aplicar estos conocimientos en contextos personales, sociales, académicos y laborales amplios; relevantes a lo largo de la vida. Con su dominio contaras con una autonomía creciente tanto en el ámbito de tus aprendizajes como en tu actuación individual y social. La química puede ser divertida y muy emocionante, pero también es una ciencia útil y práctica. Estamos convencidos del papel que desempeña en nuestras vidas y sabemos que tu llegarás a apreciarla, y aplicar muchos de sus fundamentos, para esto debes estar dispuesto a trabajar con nosotros que somos tus facilitadores en esta aventura. Recuerda que no basta con desear tener éxito, sólo el trabajo constante produce buenos resultados. Es preciso tomar una decisión consciente del ÉXITO, estableciendo tiempos de estudio definido todos los días. Hay que iniciar fijándonos metas específicas pequeñas y alcanzarlas una a una. Esperamos que en verdad disfrutes de manera diferente este mundo de la química.

¡Inicia tu aventura!


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Conoce el programa de esta asignatura:

MATERIA Y ENERGÍA

Nomenclatura obtención de compuestos

Enlaces quimicos Composición de la materia

Átomo

Clasificación de la materia

Enlaces interatomicos

Enlaces intermoleculares

Compuestos Binarios

Compuestos Binarios

Compuestos Terciarios

Competencias genéricas Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos


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Competencia específica: • Composición de la materia

Tabla Nº 1. Concepto subsidiario Materia

Contenidos operativos

Aplicaciones e importancia de la química.

Estructura de la materia.

Propiedades de la materia


Competencias genéricas

Se expresa y se comunica Aprende de forma autónoma Trabaja en forma colaborativa

Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

– Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue.

– Identifica las ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas.

– Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas.

Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida..



Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

– Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos.

– Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.

– Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

Contextualización e interdisciplinariedad*

Leo y e.

Ctsv

Análisis e interpretación de textos

Observación de la ciencia en la tecnología

Tics Búsqueda electrónica de información.


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Éste es el primer trabajo que realizaremos en un área de extraordinaria importancia para todos los que habitamos en el planeta Tierra, porque se trata de informarnos de la composición de la naturaleza que nos rodea. Observa detenidamente las siguientes imágenes y contesta las preguntas:

¿De qué crees que están conformadas?

¿Tendrán algo en común?

Son tan diferentes físicamente:

¿Pero en su composición química se parecen……?

Escribe tu respuesta

¿Por qué?

A continuación lee los artículos que se te presentan relacionados con el tema


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La constitución de los seres vivos no se diferencia de la del resto de los no vivientes, pues la materia que los constituye está formada por moléculas y átomos. La química está presente en nuestros actividades relacionadas con la química como lavar, desinfectar, fumigar son las que simplifican estas tareas domésticas. De igual manera, perfumes, desodorantes, polvos faciales, cremas dentales, cremas para afeitar o para proteger la piel se elaboran con el auxilio de la química; entonces podemos decir que esta ciencia ayuda al hombre a mejorar sus condiciones de vida y a realizar de manera más fácil sus tareas cotidianas. Con relación al cuidado de la salud, ya se trate de prevenir o de curar enfermedades, la química está presente en la elaboración de fármacos; la producción de desinfectantes médicos y la utilización de productos químicos obtenidos del cloro, sosa cáustica, amoníaco y otros, ha permitido la eliminación de hongos, bacterias y algunos protozoarios (animales unicelulares) que afectan la salud, ocasionando enfermedades como micosis, sabañones, amibiasis, etc. Asociada con otras ciencias como la biología y la ingeniería genética, la

química ha contribuido a conocer más la naturaleza humana y con ello prevenir y mejorar la salud de los habitantes del planeta; un ejemplo lo constituye el reciente hecho de descifrar el misterio del DNA (ácido desoxiribonucléico) responsable de nuestras características genéticas.

En la industria, la química ayuda a elaborar muchos productos que no se encuentran en la naturaleza de manera directa, pero que si están las materias primas a partir de las

cuales es posible elaborarlos; estos productos se conocen como sintéticos; ejemplos son el nylon,

licra, poliéster, polietileno, acrílico, etc. que son usados en las industrias textil, automotriz y otras.


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De una manera sencilla por materia y energía se entiende todo; cuando se dice todo es todo casas, edificios, personas, árboles, animales, atmósfera, agua, todo.

Materiales: así se llaman las diferentes formas de presentación de la materia en la naturaleza, bien sea en estado sólido, líquido o gaseoso, de manera que a los elementos enunciados en el párrafo anterior se les puede designar como materiales. Trata de establecer la diferencia entre los términos materia y materiales; si te es posible,

ejemplifícala. Escribe tu respuesta aquí. La química, como ya está dicho, se ocupa del estudio de la materia y de sus propiedades, ya sean éstas cualitativas o cuantitativas.

¿ Usas jabón al lavar tu cuerpo? ¿ Has hecho algún dibujo ? ¿ Utilizas diariamente objetos de plástico ? ¿ Has usado algún medicamento, desodorante o cosmético ? En efecto todos los días entramos en contacto con el ambiente químico. Ello nos ocurre fuera del laboratorio químico o de una fábrica porque sencillamente la química está en todas partes. Hay química fuera y dentro de nuestro cuerpo. Ahora mismo, que estás leyendo, debes saber que la tinta es un producto

químico y que el papel se obtiene también por procedimientos químicos. Al respirar, moverse, comer o dormir, nuestro cuerpo funciona como una extraordinaria y compleja fábrica química. A partir de oxígeno y alimentos producimos sangre, células y tejidos, y almacenamos energía. Todo eso que identificamos como propio de los humanos, leer, reír, correr, pensar, no es más que una multitud de reacciones químicas ordenadas.

Materia es todo lo que nos rodea, que tiene masa y ocupa un volumen en el espacio todo.


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La ropa que vistes, la silla donde te sientas, el techo de tu casa, la tierra donde

crecen los cultivos; todo eso es materia, y es objeto de estudio de la química. El sol, el fuego, la electricidad, las diversas formas de energía están relacionadas con la química, ya que ésta estudia también la energía. La fotosíntesis, la corrosión, la contaminación, todo aquello que implica un cambio de la materia también forma parte del dominio de la química. Iniciemos, pues, el camino de la química, una ciencia que nos ha llevado a conocer, interpretar y transformar nuestro ambiente.

El conjunto de los seres y hechos que nos rodean, forman lo que llamamos Naturaleza; estos hechos que observamos a nuestro alrededor no se han aislado y constituyen el campo de estudio de las Ciencias Naturales, principalmente la biología, la física, la química y la astronomía . Es costumbre situar los inicios de la química en el descubrimiento del fuego por el hombre y en el dominio de diversos materiales utilizados en sus actividades. Puesto que los objetos hallados por los arqueólogos son de cerámica, metal y vidrio. Así como los perfumes y cosméticos para embalsamar a los muertos. Los sucesivos conocimientos en el campo de la metalurgia dieron lugar a las edades de oro, de plata, del bronce y el hierro.

Los objetos metálicos más antiguos son de oro y pueden datarse más de 5000 años a.C.; con posterioridad a la Edad de oro y de plata se descubrió el cobre, metal que pronto adquirió gran importancia por su facilidad para formar aleaciones con otros metales (bronces). La edad de bronce se sitúa hacia el año 4000 a.C. La Era del hierro hacia el 1200 a C. Así surge en Grecia un importante movimiento filosófico que se planteó muchas interrogantes sobre la naturaleza de la materia originándose la teoría de los cuatro elementos (Tierra, Agua, Aire y Fuego).

La química es por lo tanto, una ciencia natural. Podemos definir a la ciencia como un conjunto de conocimientos sistematizados ordenados lógicamente; que se refieren a hechos relacionados entre sí y que se pueden comprobar mediante la experimentación. Concepto de Química


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La química es la ciencia que estudia como está formada la materia y sus transformaciones; ahora bien, si está constituido de materia todo lo que nos rodea, resulta que todo el universo es Importancia y aplicaciones de la química.

Gracias a la aplicación científica de la química se han obtenido millares de substancias que el hombre ha creado para su bienestar; ayuda poderosamente a nuestro sustento, al fabricar abonos artificiales, productos químicos que incrementan la cantidad y calidad de los alimentos, así como su conservación y utilización; contribuye a nuestro vestido, al proporcionar fibras artificiales que sustituyen la demanda de fibras vegetales y animales a las que, como el algodón, la seda, casi han sido desplazados; favorece nuestra salud al suministrar drogas, medicamentos que, como las vitaminas, las hormonas, quinina, sulfamidas, penicilina, anestésicos, desinfectantes, salvan y prolongan la vida humana al combatir y alejar la enfermedad, aliviar el dolor, los sufrimientos de los infortunados; por último, hace más fácil y agradable la vida, al facilitarnos materiales de construcción, comunicación, transporte y la fabricación de numerosos productos que diariamente utilizamos. La materia se puede describir simplemente como de lo que están hechas todas las cosas del universo. El agua, la sal, el azúcar, las estrellas e incluso los gases presentes en el aire, todos se componen de materia. Una silla, el lápiz, la mesa, el cuaderno, el salón de clases, tú mismo, son ejemplos de materia.


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LECTURA 3 El mundo de la química de lo macro a lo micro

Todo lo que te rodea es química, incluso tú mismo eres materia y energía. Es

decir, no sólo estamos formados de materiales químicos sino que están ocurriendo constantemente transformaciones dentro y fuera de nosotros. Para entender esas transformaciones hay que escudriñar dentro de los materiales. Esto nos lleva a tropezar con una frontera más allá de la cual nuestros sentidos quedan limitados y debemos recurrir a instrumentos que aumenten nuestro poder de observación; sin embargo, aún con ellos siempre existirá un límite para nuestros sentidos pero no para nuestra imaginación.

¿Qué tienen en común los materiales? Todos poseen en común la propiedad de tener masa y ocupar un espacio, el cual no podrá, al mismo tiempo, estar ocupado por otro objeto y sujetos como formas diferentes de presentarse la materia. El espacio que ocupa un material se expresa a través del volumen propio del material o el del volumen del recipiente que lo contiene.

5 Materia y química

El estudio de la materia se realiza desde dos puntos interdependientes: el macroscópico que vez (los materiales) y el microscópico (la estructura) intima que no percibes.

Los estados físicos de la materia Los materiales se presentan en diferentes estados físicos que van desde el ordenado estado sólido, pasando por el estado líquido, hasta el desordenado estado gaseoso. Los materiales en estado sólido tienen forma y volumen propios. Los que se encuentran en estado líquido (el aceitem en un vaso, por ejemplo) tienen volumen propio pero no forma propia, por lo que adoptan la forma del recipiente que los contiene. Finalmente, los que se encuentran en estado gaseoso no tienen ni forma ni volúmenes propios, por lo que tratan de ocupar todo el espacio disponible en un recipiente.


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Los cambios de estado físico Los materiales pueden cambiar de estado físico cuando se modifican, lo suficiente, la temperatura y la presión a la que están sometidos. Cuando se pasa del estado sólido al líquido (al derretirse un trozo de hielo) se habla de fusión, y cuando se va de líquido a gaseoso (al frotar alcohol sobre tu piel) se habla de vaporización. Algunos materiales, como el “hielo seco”, pueden pasar del estado sólido directamente al gaseoso (sublimación). En las tres situaciones mencionadas, el material requiere tomar energía de sus alrededores para que el cambio se lleve a cabo. Cuando se vierte alcohol sobre la piel, éste se vaporiza utilizando energía (calor) del cuerpo, por lo que sientes que esa parte se enfría.

Cuando un material en estado gaseoso pasa a líquido (condensación o licuefacción), tal como ocurre cuando se empañan los vidrios de un carro, y cuando un material líquido pasa a sólido (solidificación o congelación) como cuando haces hielo en tu nevera, el material desprende energía hacia sus alrededores. Los cambios de estado físico también ocurren cuando se modifica la presión. El gas licuado de las bombonas se encuentra en estado líquido gracias a la presión tan alta a la cual se llenó. La presión atmosférica es mucho menor que la presión dentro del tanque. Al abrir la llave del tanque de gas para cocinar, se le permite al líquido pasar de una presión más alta a una más baja y se transforma en un gas.

Para pensar La presión en la superficie lunar es prácticamente cero. ¿Qué le ocurriría a nuestra sangre si fuésemos expuestos, sin protección alguna, a esa condición?

Sólidos no tan “sólidos”


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No todos los sólidos se comportan de igual forma cuando pasan al estado líquido. Si sacamos un hielo del congelador irá tomando energía del medio y se irá fundiendo, disminuyendo poco

a poco su tamaño hasta desaparecer de nuestra vista como sólido, cuando el último trocito se ha convertido en líquido. Los sólidos que se comportan de esta forma se denominan

cristalinos. Los azúcares, la sal de mesa, los metales, el cuarzo son ejemplos de éstos, sólo que ellos se funden a temperaturas mucho más altas que el hielo. El cuarzo lo hace a 1 600ºC, mientras que el hielo lo hace a 0ºC. Otros sólidos, al ser calentados uniformemente, se van ablandando en forma pareja hasta convertirse en líquidos. Estos sólidos no se funden sino que se derriten, por tanto no tienen temperatura de fusión. Se los llama amorfos. Ejemplos de ellos son la goma, el caucho y el vidrio. Estos materiales tienen propiedades cercanas a las de un líquido que fluye muy lentamente. El hielo se funde al ser sacado del congelador, va disminuyendo de tamaño pero conserva su forma cristalina hasta el final. La goma de mascar, expuesta al Sol, se derrite. Líquidos no tan “líquidos” Algunos sólidos cristalinos no se funden directamente, sino que pasan por un estado que tie ne propiedades intermedias entre las de los estados sólido y líquido, y pueden existir en ese estado en un intervalo de temperatura bastante amplio. Un ejemplo es el material con el que se hacen los números de los relojes digitales y las pantallas de las calculadoras. Al material en ese estado se le denomina cristal líquido, pues es capaz de fluir (como los líquidos), pero al hacerlo mantiene cierto ordenamiento


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(como los sólidos). Si se sigue aumentando la temperatura, el cristal líquido se transformará en líquido. Algunos cristales líquidos pueden presentar planos sucesivos, que adopten en conjunto una forma de tornillo que permita el paso de la luz a través de ellos, pero la acción de la electricidad puede alinearlos de tal forma que la luz no pase, generando oscuridad. Este es el mecanismo mediante el cual podemos ver cómo cambian los números en la pantalla de un reloj digital; también es la base de la iluminación de las pantallas de las calculadoras. Pero los cristales líquidos tienen otra aplicación muy interesante: también los cambios de temperatura pueden afectar su arreglo, y por tanto, su absorción de luz, produciendo cambios de colores. Así se usa en los termómetros para bebés y, ¿por qué no?, en la elaboración de trajes que tengan un color de día y otro de noche. ¡Qué tal! ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE

¿La materia está estructurada de la misma forma? Explica cuales son las similitudes o diferencias que tiene la materia

Identifica el estado físico de los siguientes materiales a temperatura ambiente:

Oxígeno_____________________ Vapor de agua________________ Cera de vela_________________ Alcohol______________________ Nieve_______________________ Mercurio_____________________ Helio________________________



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Elementos, compuestos y mezclas.

Diferentes tipos de materia

CONCEPTO

DEFINICIÓN

EJEMPLO

Mezcla Homogénea

Es aquella en que sus partículas (componentes) no se distinguen a simple vista.

Aire

Mezcla Heterogénea

Es aquella en que sus partículas (componentes) se distinguen con facilidad.

Una ensalada

Solución Mezcla homogénea Suavitel, pinol

Substancias

Tipo de materia que presenta ciertas características que la

Gasolina, alcohol

MATERIA

HETEROGÉNEA

HOMOGÉNEA

SUBSTANCIAS

COMPUESTOS ELEMENTOS

MEZCLA

SOLUCIÓN

MOLÉCULAS

MOLÉCULAS

ÁTOMOS DE

DIFERENTES CLASES

ÁTOMOS DE

UNA CLASE


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identifican.

Elemento

Materia que tiene átomos de la misma clase.

Elementos de la tabla periódica.

Mezcla

Es un todo en el cual las sustancias participantes conservan sus propiedades físicas y químicas.

Limonada.

Compuesto

Unión química de dos o más elementos en cantidades exactas y constantes.

Sal, azúcar.

Molécula

Parte más pequeña en que se puede dividir una sustancia que conserva sus propiedades.

Acetona, alcohol.

Átomo

Parte más pequeña de la materia capaz de reaccionar químicamente.

Existen tantas clases de átomos como elementos.

Como base del estudio de la materia es necesario que conozcas los aspectos más importantes de la tabla periódica que a continuación se te presentan.

Gases nobles


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SISTEMA PERIÓDICO ( I ) . Descripción

He

Li Be B C N O F Ne

La

Ac

Nombres y símbolos de los elementos

La tabla periódica o sistema periódico de los elementos fue presentada por Mendeleiev en 1869 como una manera de clasificar los

elementos conocidos. Permitía establecer relaciones entre sus propiedades facilitando su estudio.

El hidrógeno, el elemento más ligero, tiene propiedades singulares, por eso a menudo no se le coloca en ninguno de los grupos.

En la tabla periódica los elementos se clasifican en filas: periodos y columnas: grupos o familias.

Todos los elementos de un grupo tienen propiedades químicas semejantes.

Mendeleiev ordenó los elementos de menor a mayor masa atómica, aunque en dos ocasiones (Ar y K); (Te y I) se hubo de invertir el

orden para que los elementos se situaran en el grupo que les correspondería por sus propiedades químicas.

El número del periodo nos da el número total de capas u órbitas que tienen los átomos de los elementos.

El número del grupo nos da el número de electrones que tienen los átomos en su última capa

H

Alcalinos

Alcalino-térreos Boroideo

s o

térreos

Carbonoideos

Nitrogenoideos

Halógenos

Gases nobles

Anfígenos

Elementos de transición

Los actínidos (14 elementos) se

consideran incluídos en la casilla del

Actinio

Los lantánidos (14

elementos) se consideran

incluídos en la casilla del

Lantano


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Alcalinos Alcalino-

térreos

Metales de

transición Boroideos Carbonoideos Nitrogenoideos Anfígenos Halógenos Gases nobles

Li Litio Be Berilio Cr Cromo B

Boro C Carbono N Nitrógeno O

Oxígen

o F Flúor He Helio

Na Sodio M

g

Magnesi

o W Wolframio Al

Alumini

o Si Silicio P Fósforo S Azufre Cl Cloro Ne Neón

K Potasio Ca Calcio M

n

Manganes

o G

a Galio

G

e

Germani

o A

s Arsénico Se Selenio

B

r

Brom

o Ar Argón

R

b

Rubidi

o Sr Estroncio Fe Hierro

Sn Estaño

S

b

Antimoni

o T

e Teluro I Iodo Kr

Kriptó

n

Ba Bario Co Cobalto

Pb Plomo

Xe Xenón

Ra Radio Ni Niquel

R

n Radón

Pt Platino

Cu Cobre

Ag Plata

Au Oro

Zn

Zinc

Cinc

Hg Mercurio


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SISTEMA PERIÓDICO ( II ) . Propiedades periódicas

He

Li Be B C N O F Ne

La

Ac

H

El radio atómico crece a

medida que se desciende

en un grupo debido al

aumento del número de

capas del átomo

Una línea quebrada separa, aproximadamente, los metales (que se sitúan a la izquierda de la línea) y los

no metales (a la derecha)

A izquierda y derecha de la línea que divide metales y no metales se sitúan una serie de elementos (trama oscura) que tienen propiedades de ambos, son los llamados semimetales o metaloides.

Los gases (trama vertical) se

concentran a la derecha del

S.P

Buena parte de los metales “típicos”:

hierro, cobre, zinc, plata, oro.. se

encuentran entre los elementos de

transición Todos los elementos de un mismo grupo tienen la misma estructura electrónica en su última capa o capa de valencia, de ahí que tengan unas propiedades

químicas similares: las propiedades químicas de los elementos están íntimamente ligadas a la estructura electrónica de su última capa,

Los gases nobles tienen una estructura electrónica especialmente estable que se corresponde con ocho electrones en su última capa (excepto el

He que tiene dos).

Todos los elementos tiende a adquirir la estructura de gas noble. Para eso tratan de captar o perder electrones.

Los elementos, como los halógenos o anfígenos, a los que les faltan solamente uno o dos electrones para adquirir la configuración de gas noble, tienen

mucha tendencia a captar electrones transformándose en iones con carga negativa. Se dice que son muy electronegativos.

Los elementos, como los alcalinos o alcalinotérreos, que están muy alejados de la configuración del gas noble siguiente, les resulta mucho más sencillo

perder uno o dos electrones y adquirir la configuración electrónica del gas noble anterior. Por tanto, mostrarán mucha tendencia a formar en iones con

carga positiva. Se dice que son muy poco electronegativos.

Los elementos situados a la izquierda tienen energías de ionización bajas (cuesta muy poco arrancarles un electrón), la razón es bastante sencilla: si

tienden a ceder los electrones poco habrá que “tirar” para que lo cedan.

Los elementos situados a la derecha del SP, sin embargo, muestran energías de ionización elevadas: si lo que quieren es captar electrones mostrarán

muy poca tendencia a cederlos.Por tanto, habrá que “tirar” muy fuerte para arrancárselos


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Realizar este trabajo en equipo. Saquen una copia del formato de la tabla periódica en ampliación a doble carta y en él plasmen lo que aquí se les pide. Lo relativo a información háganlo al reverso de la hoja.

1. Escoge 10 elementos químicos de la tabla periódica y anota su número atómico con color rojo.

2. ¿Por qué el Aluminio tiene número atómico 13 y no 20?, ¿Qué significa el número 13?,

3. de los elementos que elegiste. ¿cuáles pueden formar una mezcla y cuáles pueden formar un compuesto?

4. ¿Cuál es la mezcla más abundante del planeta y cuales son sus ingredientes?

5. ¿Cuál es el compuesto más abundante en tu cuerpo? 6. ilumina de verde el elemento más abundante en el aire. 7. investiga los isótopos del oxígeno, determina su masa atómica y anótala

en el cuadro correspondiente con color azul. 8. A todos los elementos del grupo VII A anótales el número de periodo. 9. Colorea de azul dos metales preciosos, menciona su importancia y usos. 10. Pinta de violeta dos metales de los nobles. 11. Colorea de rosa a dos elementos indecisos, que se comportan como

metales y como no metales. 12. Coloca una A en uno de los elementos artificiales de la tabla periódica 13. Coloca una N en uno de los elementos naturales de la tabla periódica. 14. Pinta de naranja todos los elementos líquidos de la tabla periódica. 15. Colorea de café todos los elementos en estado de plasma de la tabla

periódica. 16. ¿Cuántos elementos de los naturales son sólidos?. 17. ¿Cuántos elementos de los naturales son gaseosos? 18. ¿Por qué se conoce muy poca información de los elementos artificiales

de la tabla periódica?



TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS


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¿De qué están hechos los materiales? La respuesta especulativa ¿Qué son las cosas? ¿De qué están hechas las cosas? Son preguntas que han ten ido muchas re

El alquimista. Davis Teniers, artista

belga (1610-1690).


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¿De qué están hechos los materiales? La respuesta especulativa Qué son las cosas? ¿De qué están hechas las cosas? Son preguntas que han ten ido muchas re puestas a través del tiempo. Algunas explicaciones han sido mágicas, otras religiosas, pero

desde el siglo VI antes de Cristo algunos pensadores griegos partieron de lo visible y respondieron a esas preguntas asumiendo la participación de “elementos” (agua,

tierra, aire y fuego) en la constitución de las cosas. Otros partieron de lo invisible y respondieron de forma estructural (todo está formado por átomos). Hoy en día estas dos posiciones están estrechamente relacionadas. En ambas, el razonamiento lógico es la base para responder a las preguntas. El átomo de los griegos Leucipo (s. IV a.C.), a la izquierda, basándose en especulaciones, afirmó que la

materia no podía dividirse indefinidamente, que llegaría un momento en que se obtendría una partícula que no podría seguir dividiéndose. Demócrito (s. V a.C.), discípulo de Leucipo, dio a esta partícula el nombre de átomo (a=sin, tomo=parte, o sea, indivisible). Además, afirmó que los átomos diferían en tamaño y forma, y que esas diferencias eran las que le daban a las cosas sus

distintas propiedades. Dos aspectos son muy importantes en esta concepción atomista. Uno es el de considerar que todo lo que existe está constituido por combinaciones de átomos. El otro es que al asumir la existencia de los átomos la materia no es continua sino discreta, es decir, hay un espacio entre los átomos aunque no podamos percibirlo a simple vista. Apoyo didáctico Es una pequeña parte de algo que reviste gran importancia. En el lenguaje coloquial, esa pequeña parte podría ser una partícula de aserrín o de arena. Pero aunque no sea fácil, aún es posible obtener partículas mucho más pequeñas. Cuando ya no fuese posible más subdivisión, se llegaría a los átomos de Leucipo y Demócrito. Todas estas partículas tienen masa, luego, son trozos de materia. Hoy en día, en ciencia, al utilizar la palabra partícula nos referimos, por ejemplo, a moléculas. Éstas, a su vez, están formadas por partículas más pequeñas, átomos, y dentro de ellos hay protones, electrones y neutrones. En los protones y neutrones hay quarks. Cada una de estas partículas es una unidad material o entidad de algo, porque lo integra y lo caracteriza. Por ejemplo, el hidrógeno

El alquimista. Davis Teniers, artista

belga (1610-1690).


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contenido en una bombona está formado por cuatrillones de moléculas de hidrógeno que explican algunas propiedades del hidrógeno. Cada una de ellas está formada por dos átomos de hidrógeno. Cada átomo de hidrógeno contiene un protón, un electrón y de cero a dos neutrones. El tener

un protón caracteriza al elemento hidrógeno. Finalmente, el protón y cada neutrón está formado por tres quarks.

Hablaremos de ello más adelante.

¿Sabías que...? Para Aristóteles, filósofo posterior a Leucipo, no existía el vacío; la materia era continua y no había espacios vacíos en ella, de manera que podía dividirse indefinidamente. Por lo tanto, desechó el atomismo. Por ser Aristóteles el filósofo más influyente de su época y de mayor trascendencia hasta la Edad Media, el atomismo perdió seguidores. Sin embargo, los hubo tales como Epicuro y, muchos años después, el romano Tito Lucrecio (siglo I antes de Cristo), quien en forma de poema (“Sobre la naturaleza de las cosas”)

expresó las ideas de Demócrito y Epicuro. Uno de sus escritos logró vencer el paso de los años y de las persecuciones religiosas en los años del oscurantismo, lo que permitió a las generaciones que siguieron conocer la filosofía atomista. De nuevo el atomismo... pero por la vía experimental... o por la fuerza de la evidencia

Aceptar que todo material está formado por átomos y la existencia de un espacio entre los mismos (la discontinuidad material), no fue fácil ni en la antigua Grecia ni en los siglos que siguieron. ¿C ómo creer en algo que no se ve (los átomos) ni se siente (el vacío y la discontinuidad)? Sin embargo, el atomismo tenía sus seguidores en hombres de estatura científica como Boyle (arriba) y Newton (abajo). Desde el comienzo del siglo XIX se retomó la idea, con

más intensidad, para explicar una serie de resultados experimentales. Dalton y las bases de la Teoría Atómica


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La Teoría Atómica fue formulada por John Dalton en 1803 y con ella pudo explicar el comportamiento físico de los gases y las leyes que regían las reacciones químicas. Más adelante consideraremos estas leyes con detalle. El átomo, según Dalton, era indivisible e indestructible. Toda sustancia estaba formada por átomos. Las sustancias simples estaban constituidas por átomos iguales en tamaño y masa. Las sustancias compuestas estaban constituidas por “átomos”, formados por átomos de los distintos elementos en una relación de números sencillos. Así, por ejemplo, el monóxido de carbono está formado por carbono y oxígeno, en una relación de un átomo del primer elemento por cada átomo del segundo; entonces un “átomo” de monóxido de carbono, según Dalton, sería diatómico (formado por dos átomos). Dalton representaba a los átomos como partículas esféricas repletas de masa y de tamaño variable, dependiendo del elemento al que perteneciesen, pero indivisibles, indestructibles y, por tanto, eternos. Aproximadamente un siglo después, se encontraría que el átomo no es indivisible y que todos los átomos de un mismo elemento no tienen la misma masa y, por ende, no son iguales. Un poquito de historia: John Dalton John Dalton se dedicó a la investigación y la enseñanza en física y química. Se desempeñó como profesor de la Universidad de Manchester. Desarrolló la Teoría Atómica de la Materia revolucionando buena parte del pensamiento científico de la época. Dalton y su hermano no podían ver los colores primarios apropiadamente, y es por ello que uno de sus estudios se basó en la búsqueda de las razones de esta dolencia, estando entre los primeros en proponer teorías al respecto. Esa es la razón por la cual a las personas que sufren de esta enfermedad se les llama daltónicos. Los primeros cambios a la Teoría Atómica de Dalton: átomos y moléculas

Al comprobar que el comportamiento de sustancias en estado gaseoso, como el hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, se explicaba mejor asumiendo unidades formadas por parejas de átomos (H2, O2, N2 ), el químico italiano Amadeo Avogadro, en época de Dalton,

John Dalton, científico inglés (1766-1844).

El 13 y 14 de octubre de 2003, en Manchester (Inglaterra), se celebró el bicentenario de la publicación de la Teoría Atómica de John Dalton. A este evento acudieron diversas celebridades entre quienes destacaron Sir Harry Kroto (Premio Nobel) y Diego Forlan (Equipo de fútbol Manchester United), los cuales presentaron la similitud de un balón con una molécula C60, ésta última descubierta por Sir Kroto y R. Curl.


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sugirió el termino “molécula” (pequeñas masas) para la partícula más pequeña que permitiese justificar las propiedades de una sustancia. Las sustancias (simples o compuestas) están formadas por moléculas y éstas por átomos. Cuando dos sustancias reaccionan, sus moléculas se escinden y los átomos se recombinan, de manera de formar moléculas diferentes que correspondan, por lo menos, a una nueva sustancia. ¿Sabías que...? Los gases monoatómicos fueron descubiertos años después de Dalton y por su poca reactividad han sidoconocidos como gases inertes o nobles: helio (He), neón(Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y radón (Rn). Se los llama monoatómicos porque su comportamiento (propiedades) se explica mejor asumiendo que sus moléculas están formadas por un solo átomo. El primero de ellos, el helio, es el que se emplea para inflar las bombas que se elevan en el aire; los otros cuatro son utilizados para la fabricación de diversos tipos de iluminación. Las figuras corresponden a una de las diversas formas de representar moléculas. Las moléculas de agua y dióxido de carbono son planas. La de agua es angular mientras que la segunda es lineal. Ambas son triatómicas pues están formadas por tres átomos. Los átomos de carbono y oxígeno tienen tamaños muy parecidos. Los de hidrógeno son menores. El butano, gas combustible, está formado por moléculas más complejas. No son lineales ni planas ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

En las tiras cómicas de Supermán, se utiliza el nombre de Kriptón como el planeta donde nació este superhéroe y quedó destruido por un cataclismo. Los trozos de piedra, de color verde, de este planeta logran disminuir sus poderes. El kriptón es un gas que se utiliza en la fabricación de bombillos

especiales que dan una iluminación muy poderosa.


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1.- Atrévete a experimentar Busca un pequeño objeto que flote en agua (es decir, que sea menos denso que el agua) y colócalo en un recipiente con suficiente agua. Toma un vaso de vidrio e inviértelo, como se muestra en la figura y no permitas que entre agua al vaso. ¿Dónde se encuentra ahora el objeto? Seguidamente, inclina un poco el vaso y levántalo lentamente, hasta que apenas sobresalga de la superficie del agua. ¿Qué observas salir del vaso? ¿Estaba vacío el vaso? ¿Qué material había dentro del vaso? Sumérgelo de nuevo. ¿Qué explicación das a lo que observas? Ordena de mayor a menor las densidades del agua, del aire y del objeto.

1 2

Considerando el esquema de los cambios de los estados físicos de la materia:

Au

me

nto

de

pre

sió

n

Co

nd

ensa

ció

n a

so

lid

o o

su

bli

ma

ció

n i

nv

ersa

Au

men

to d

e te

mp

era

tura

Su

bli

ma

ció

n

Estado

liquido

Fu

sió

n

So

lid

ific

aci

ó

n

Fu

sió

n

Lic

uef

acc

i

ón

Estado gaseoso

Estado solido

1

2

6 5

3

4


19

2.- Anota en las líneas el cambio de estado ocurrido y con una flecha Indica si aumento o disminuyo la temperatura.

Cambio de estado Comportamiento de la temperatura

Secado de ropa

Elaboración de paletas

Lluvia

Se derrite una paleta en tu boca

Aromatizante solido

Chupas un dulce

Acuñado de monedas

Fabricación de botellas de plástico

Queso fundido

La miel se hace azúcar

Miel solida en baño María

Secado de pelo

Cuajado de cajeta

Derretido de los casquetes polares

Hervir agua

Mas tu creatividad…….Adelante tú puedes


20

Observa detenidamente las figuras y escribe en el espacio la relación que le encuentres con la estructura atómica.

A continuación te adentraras en el interesante mundo estructura atómica por lo mismo tendrás que leer las lecturas que se presentan a continuación. Pero antes tendrás que investigar las teorías de la evolución del átomo construye una la línea del tiempo con los aspectos más sobresalientes de cada teoría.


21

LA COMPUTACIÓN Y LA TEORÍA CUÁNTICA

Hace cien años, un físico llamado Planck hizo un descubrimiento que ha marcado la historia de este siglo. Sus ideas dieron lugar a una teoría, que hoy en día llamamos mecánica cuántica, y que es la base de muchos de los desarrollos tecnológicos que se han producido en este siglo. Así, el funcionamiento de los láseres, los semiconductores (con los que se construyen equipos

informáticos), los reactores nucleares, etc., está basado en la mecánica cuántica. En la actualidad uno de los científicos más importantes en el campo de la computación cuántica y la teoría cuántica de la información es el físico catalán Juan Ignacio Cirac, director del Instituto Max Planck de Óptica de Garching, Alemania. El doctor Cirac fue reconocido recientemente con el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2006, por sus contribuciones al desarrollo de la computación cuántica y la teoría de la información cuántica. El jurado del premio dijo acerca del científico: “Es un referente internacional que ha producido algunas de las ideas más originales y brillantes en el campo de la información cuántica como en de la teoría cuántica de la luz y la física atómica.” En 1995, Juan Ignacio Cirac y su colega austriaco Meter Zoller propusieron una primera aproximación teórica realista para la construcción de una computadora cuántica basada en iones atrapados. Este trabajo estableció los cimientos de la primera conexión entre la física atómica y la computación cuántica, y como resultado se abrió una nueva línea de investigación teórica y experimental en la física atómica. A partir de entonces los trabajos de Cirac (algunos de ellos publicados en la revistas Nature y Science) y otros científicos colaboradores tienen un fuerte impacto en el campo de la computación cuántica, donde ha introducido nuevos conceptos y formulas de aproximación y solución de problemas. El físico Cirac ha desarrollado un nuevo sistema de cómputo basado en la mecánica cuántica que permitirá en un futuro próximo hacer cálculos algorítmicos mucho más rápidos. Entre las aplicaciones está la está la posibilidad de codificar mensajes secretos o la hacer cálculos computacionales, imposibles de realizar hoy día con los sistemas actuales de procesos y transmisión de información. La velocidad y la capacidad de almacenamiento y procesamiento de las computadoras se ha duplicado aproximadamente cada dos años, aunado a la miniaturización del que es el componente base del hardware: el transistor. De


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continuar la tendencia en la reducción del tamaño de los componentes de las computadoras, es casi seguro que los constructores se topen con las leyes que rigen a la física cuántica, cuando el tamaño de los componentes alcancen niveles atómicos. En esta etapa, el transistor quizás forme parte de una pieza de museo y sea sustituido por un átomo o una molécula. Actividad de aprendizaje. Vas a vender la computadora cuántica que se predice estará lista para el 2020 elabora un slogan publicitario que asegure que la compraran al precio que tu decidas asignarle. En que otros aparatos se aplican la tecnología usando la mecánica cuántica. COMPOSICIÓN DEL ÁTOMO: EL NEUTRON. El átomo está formado por:

Un núcleo en el que hay protones (cargados positivamente) y neutrones descubiertos por Chadwick en 1932, a los que se les debe la mayor parte de la masa del átomo y con carga neutra. (Ambas partículas también se llaman en conjunto nucleones). Entre ambas partículas se concentra casi toda la masa del átomo. El tamaño del núcleo es unas 10 000 veces menor que el del átomo.

Una corteza en la que se encuentran los electrones.

La carga del átomo es neutra, por lo que el numero de electrones tienen que ser igual al de protones: este numero se denominara Z o numero atómico ( que es criterio de orden de los elementos en la tabla periódica). Los electrones están cargados negativamente y apenas contienen masa (su masa es unas 2000 veces inferior a la de los protones y neutrones). El numero de electrones que hay en la superficie atómica coincide con el numero de protones que hay en su núcleo cunado el átomo se encuentra en estado neutro. Los protones y electrones tienen una propiedad que se conoce como carga eléctrica. Ambos poseen una cantidad de carga igual, pero la de los protones es positiva y la de los electrones es negativa.

Partículas Carga Masa(Kg)


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Protón +1 1,6725. 10- 27

Neutron 0 1,6748. 10 – 27

Electrón -1 1,6725. 10 – 27 Masas y cargas de constituyentes del átomo tomado como Unidad de carga eléctrica la del electrón: 1, 6 * 10 -19 C

Isotopos Todos los átomos de un mismo elemento químico tienen el mismo número de protones pero pueden diferir en el número de neutrones. Se llama isótopos a los átomos de un mismo elemento químico que tienen el mismo numero atómico pero distinto número másico. ¿Que hace a los átomos diferentes unos de otros? Podemos identificar a un átomo por el número de protones que tienen en su núcleo. NUMERO ATOMICO (z) = Numero de protones que contiene en núcleo de un átomo. (En un átomo neutro coincide con el numero de electrones) NUMERO MASICO (A) = Numero de Protones + numero de neutrones. (Generalmente los átomos contienen el mismo número de protones que de neutrones) Con estos datos, un átomo se puede representar con un símbolo o abreviatura del elemento, su número atómico y su número másico de la siguiente manera: Por ejemplo: representa un átomo de azufre que contiene 16 protones, 16 Electrones y 16 neutrones 32

S 16 Con base a tus conocimientos adquiridos y sin consultar la tabla periódica completa el siguiente cuadro:

No. Másico

SÍMBOLO

No. atómico

A

X

Z


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ELEMENTO Z A p+ e¯ n± ÁTOMO O

ISÓTOPO

SÍMBOLO

DEL

ELEMENTO

Plata

108

47

Boro

5

11

Calcio

40

20

Fierro

26

33

Polonio

84

126

Cadmio

48

112

Hipótesis de Planck. En 1900 Planck formulo que la energía se radia en unidades pequeñas separadas denominadas cuantos. Avanzando en el desarrollo de esta teoría, descubrió una constante de naturaleza universal que se conoce como la constante de Planck. La hipótesis de Planck establece que la energía de cada cuanto es igual a la frecuencia de la radiación multiplicada por la constante universal. Sus descubrimientos, no invalidaron la teoría de que la radiación se propagaba por ondas. E = h v Efecto fotoeléctrico. Es la formación y liberación de partículas eléctricamente cargadas que se produce en la materia cuando es irradiada con luz u otra radiación electromagnética. En el efecto fotoeléctrico externo se liberan electrones en la superficie de un conductor metálico al absorber energía de la luz que incide sobre dicha superficie. Modelo atómico de Bohr Se basa en los siguientes postulados: Primer postulado: Los electrones giran en torno al núcleo en órbitas circulares de energía. En las órbitas los electrones se mueven sin perder energía. Segundo postulado: Solo están permitidas determinadas órbitas cuya energía tome cierto valor restringido. n = número entero (1,2,3....)


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La órbita o nivel de energía más baja corresponde a n = 1, y se le llama nivel fundamental. Cuanto mayor es n, mayor es la energía del nivel. El número “n” indica el orden de los niveles de energía, y recibe el nombre de número cuántico principal. El nivel de menor energía, n = 1, también se le denomina capa K. Los niveles n = 2, 3, 4, etc., se llaman, respectivamente, capas L, M, N, etc. Tercer postulado: Un electrón podrá saltar de una órbita a otra absorbiendo o emitiendo la energía necesaria, que corresponde a la diferencia energética de las órbitas: Intercambios energéticos

Si un electrón asciende desde una órbita a otra de mayor energía Absorbe energía.

Si un electrón desciende desde una órbita a otra de menor energía libera

energía. La energía intercambiada por un electrón en un salto puede adoptar la forma de radiación electromagnética, que puede considerarse una onda o un chorro de partículas llamadas fotones cuya energía es proporcional a la frecuencia de radiación (ν): Según el valor de su longitud de onda, las radiaciones electromagnéticas se dividen en: rayos gamma, rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo, microondas, ondas de radio. Fundamentos de teoría cuántica El modelo atómico de Bohr da una explicación teórica satisfactoria para el espectro del átomo de H, pero los espectros con átomo de más de un electrón son complejos. Aunque se intentaron reformas sobre el modelo de Bohr, la mecánica cuántica surge ante la imposibilidad de dar una explicación satisfactoria, con el modelo de Bohr, a los espectros de átomos con más de un electrón. Se fundamenta en dos hipótesis:

La dualidad onda corpúsculo (hipótesis de De Broglie).

El principio de indeterminación de Heisenberg.

Dualidad onda - corpúsculo: Hipótesis de De Broglie.


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De Broglie sugirió que un electrón puede mostrar propiedades de onda. La longitud de onda asociada a una partícula de masa m y velocidad v, viene dada por:

λ = mV/mh donde h es la constante de Plank. Su teoría se confirmó posteriormente.

Principio de incertidumbre o de indeterminación de Heisenberg.

Heisenberg propuso la imposibilidad de conocer con precisión, y a la vez, la posición y la velocidad de una partícula. Se trata al electrón como una onda y se intenta determinar la probabilidad de encontrarlo en un punto determinado del espacio La mecánica cuántica establece que sólo son válidas las funciones de una ecuación matemática, conocida como ecuación de Schrödinger o ecuación de ondas. La cuestión central de la nueva teoría es pues resolver la ecuación de ondas para encontrar las posibles funciones que describan el movimiento de las partículas. Desgraciadamente, la ecuación de ondas es por lo general muy difícil de resolver. Aplicada a los átomos, proporciona una solución exacta para el H y aproximadas para el resto de los átomos. Estas soluciones se denominan orbitales. La función de ondas no permite saber en qué punto del espacio se encuentra el electrón en cada momento, pero sí la probabilidad de encontrarlo en una región determinada. Esta teoría se debe principalmente a Max Born.

Realiza la siguiente actividad Tú debes salir de tu casa a las 9:15 Hr., hacer una serie de diligencias y estar de regreso a las 13:00 hr. Para recorrer el camino de tu casa a la estación te tardas 30 minutos. La oficina donde debes pagar los impuestos cierra a las 10:00, los comercios y el correo, cierran a las 12:00 y la panadería abre después de las 11:00. El recorrido debe hacerse a pie. Las diligencias que debes hacer son las siguientes:

1 Llevar unos zapatos al zapatero. 2 Recoger una máquina de escribir en el taller. 3 Llevar un saco al sastre. 4 Mandar un paquete de 10 Kg. por correo.


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5 Pagar los impuestos en la oficina. 6 Comprar $22.00 de pan. 7 Comprar medio kilo de café. 8 Esperar a unos amigos que lleguen en el tren a las 12:30 hr. 9 Comprar un libro. 10 .Comprar ¼ Kg. De mantequilla en la lechería.

Este plano indica la ubicación de los lugares donde tiene que hacer las diligencias. 1. Escribe el orden y a qué horas realizaras las diligencias planeando tu recorrido para que a las 13:00 hrs., esté de regreso en tu casa. 2.- ¿Para qué te sirvió el plano? 3.- Sin la ayuda del plano que hubiera pasado? 4.- ¿Cual es la utilidad del plano y las indicaciones? 5.- Ten en cuenta la actividad para que encuentres su relación con el siguiente tema Números cuánticos


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Así como damos los datos de: la calle, el número, habitación y si es a la

izquierda o a la derecha para nuestra ubicación en una población; de igual forma, para conocer la posición del electrón en el átomo, es necesario saber el nivel (n) el subnivel (l), orbital (m) y giro (s), que en química se les conoce como los números cuánticos. Te invitamos a que a través de este tema aprendas a conocer e identificar las características que presentan los átomos y los electrones que giran a su alrededor.

Estos parámetros se representan con los símbolos.

n l m s

Y se denominan, respectivamente: (n) = Número Cuántico Principal Nos indica el nivel de energía en donde es probable localizar al electrón. Su valor es n = 1,2,3,4,5,6,7 (l ) = Número cuántico secundario o azimutal que indica el subnivel donde se encuentra el electrón, se representan con la letra s, p, d, f. s = Sharp p = Principal d = Diffuse f = Fundamental sus valores van del 0 hasta (n-1)

FÓRMULA = n -1

RELACIÓN ENTRE n y l

n 1 n-1

1 0

(s)

2 l = 0 ; l = 1

(s) (p)

3 l = 0 ; l = 1 ; 1 = 2

(s) (p) (d)

4 l = 0 ; l = 1 ; 1 = 2 ; 1 = 3

(s) (p) (d) (f)

Cada subnivel se caracteriza por la forma de orbital específica que presenta y es:


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s = Forma esférica

p = Forma de lóbulo extendidos

d = Dos lóbulos extendidos

f = Forma de nube

Es decir, el electrón no circula por una órbita sino que, se mueve alrededor del núcleo en una región del espacio denominada orbital, produciendo una nube electrónica negativa.


30

Cada subnivel acepta una cantidad específica de electrones que son los siguientes:

s p d f

2 6 10 14

(m) = Número cuántico magnético Expresa la orientación espacial del electrón en el campo magnético que crea al girar alrededor. Tal orientación se indica por la dirección de los orbitales. Puesto que en el espacio existen 3 direcciones fundamentales, que se suelen representar por x, y, z, por ejemplo caben tres tipos de orbitales en el subnivel p: (Px, Py, Pz), en d: caben 5 (dx, dy, dz, dxy- dxz,) y en f caben 7. (s) = Número cuántico de giro o spin o simplemente spin que expresa el giro del electrón sobre su propio eje (de modo parecido a como un planeta gira alrededor del sol pero, además posee otro movimiento de rotación sobre su eje, el electrón gira alrededor del núcleo atómico y también sobre sí mismo). Este último movimiento puede realizarse, evidentemente en dos sentidos, que se representan mediante dos valores. También es habitual representar los spines mediante flechas:

Gráficamente se emplea muy a menudo un cuadrado con una diagonal descendente (casilla cuántica) para indicar un orbital, representación que se denomina diagrama energético.

La flecha hacia arriba indica el spin con un valor de + ½ y la dirigida hacia abajo el spin con valor de - ½ . Resta de Hund y Principio de Exclusión de Pauli. Para averiguar la distribución electrónica de un átomo cualquiera ha de seguirse la regla de Hund que dice: “Un electrón solo puede completar un orbital cuando todos los orbitales del subnivel contengan ya un electrón cada uno”. Es decir que si un átomo posee por ejemplo cuatro electrones dos de ellos ocupan el orbital 1s mientras que los otros dos se sitúan en el subnivel p como este subnivel está constituido por tres orbitales Px, Py, Pz; los electrones pasarán, uno de ellos al orbital Px y el otro al Py, y el otro al orbital Pz, si el átomo poseyera más de siete electrones, el séptimo electrón puede ocupar

+ ½

Si el electrón sigue en sentido al de las manecillas del reloj

- ½

En caso contrario

Valor positivo

Valor negativo


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nuevamente el orbital Px, pero negativo, completándolo el orbital Px. Y así sucesivamente.

En este momento donde tú estás de pie o sentado, nadie aparte de ti puede ocupar el lugar, es decir excluye a los demás y a esto se le conoce como principio de exclusión. De todo lo anterior se desprende que si cada electrón posee cuatro números cuánticos es lógico que:

Dos electrones cualesquiera del mismo átomo difieren en, al menos, uno de dichos números. Tal conclusión se debe al Italiano Pauli (1925) y por ello recibe el nombre de Principio de Exclusión de Pauli.

Para nosotros la consecuencia más importante que se deriva de tal principio es la siguiente:

Principio de Construcción Progresiva

¿ Has notado que se puede saber quien faltó en la clase por el asiento que está vacío?. Esto se debe a que hay un orden en la ubicación de los alumnos en el salón de clase y a esto se conoce como configuración del grupo, de esta misma forma los

electrones están ubicados dentro del átomo y a este acomodo se le conoce como configuración electrónica. En un mismo orbital existen a lo sumo, dos electrones y cada uno de ellos posee un spin opuesto al del otro. Esta cuestión nos permite abordar lo que se conoce como CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA. Distribución de electrones El primer punto a tener en cuenta es que el número máximo de electrones que puede haber en una órbita es igual a 2n2 . La tabla adjunta nos indica cuál es ese número máximo para los distintos valores de n y los electrones que existen en cada uno de los subniveles (es decir cómo se distribuyen los electrones). Distribución de electrones en subniveles


32

DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA POR SUBNIVELES

Nivel de la órbita

Símbolos

de los orbitales

subniveles

Distribución electrónica

Número

de orbitales

Número de

electrones en cada subnivel

Número total de

electrones

1

(K)

1s

1

2

2

2

(L)

2s

2p

1

3

2

6

8

3 (M)

3s

3p

3d

1

3

5

2

6

10

18

4 (N)

4s

4p

4d

4f

1

3

5

7

2

6

10

14

32

Relación entre la distribución electrónica y la tabla periódica actual. El Hidrógeno posee un solo electrón se sitúa por consiguiente en el nivel 1s1 y el helio tiene 2 electrones por lo que se completa el nivel 1s2 el Litio tiene 3 electrones tiene completo su primer nivel por lo tanto , el tercer electrón pertenece al segundo nivel que es el 2s1 y así sucesivamente como se observa

en la figura anterior. Para determinar la distribución electrónica de los elementos de los restantes períodos se procedería análogamente, según las pautas acerca del orden de llenados de niveles y subniveles que se conoce como regla de las diagonales.


33

REGLA DE LAS DIAGONALES Los orbitales s se llenan con 2 electrones. Los orbitales p se llenan con 6 electrones. Los orbitales d se llenan con 10 electrones. Los orbitales f se llenan con 14 electrones

.

Ejemplos:

Configuración electrónica de: Na 11 IS2 2S2 2P6 3S1 Cl17 IS2 2S2 2P6 3S2 3P5 Determina la configuración electrónica y los 4 números cuánticos de los siguientes elementos: Fe 26 , K19 , Sn50 , I53 Mg12 , Li3 , Sb51 , In49 , H1 , Rb37

Dibuja el esquema de la tabla periódica y en el realiza las siguientes actividades

1. Coloca al litio en el lugar que le corresponde y anótale su configuración electrónica.

2. Determina los números cuánticos del Carbono y anótalos en el cuadro del elemento.

3. Colorea de diferentes colores el contorno de cada uno de los bloques s, p, d y f, elabora la configuración electrónica del Be, U, Fe y Cl y determina en qué bloque de la tabla periódica se ubica cada uno de ellos.

4. Colorea de negro 2 elementos cuyo número cuántico n =l 3 y 5 .


¿Crees que podrían enamorarse?

Para darse esta relación que se necesitaría.

En hojas de diferentes colores ( rojo, verde, amarillo, azul ), dibuja y recorta círculos de aproximadamente 3 cms. de diámetro y únelos en las proporciones de las fórmula químicas que recuerdes, tomando en cuenta que los colores representarán a un átomo de un elemento químico, (hidrógeno, carbono, oxígeno, etc, ).

Escribe el nombre de cada fórmula que estructuraste.

Relaciona estas actividades con lo siguiente:


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BIOGRAFÍA DE LINUS PAULING (1901-1995)

“Químico estadounidense conocido por sus investigaciones sobre la estructura de las moléculas y el enlace químico. Pauling nació en Portland (Oregón) el 28 de febrero de 1901, y estudió en la universidad estatal de Oregón y en el Instituto Tecnológico de California (CalTech), donde se doctoró en 1925. Amplió estudios en Munich (con Arnold Sommerfeld); Copenhague (con Niels Bohr), Zurich (con Erwin Schrödinger) y Londres (con William Henry Bragg). Fue profesor en CalTech (1927), de la Universidad de California (1963) y la de Stanford (1969). Comenzó a aplicar sus intuiciones en la física

cuántica como profesor de química en Oregón, en donde realizó muchos de sus descubrimientos desde 1927 hasta 1964. Por medio de la invención de técnicas como las de los rayos X y la difracción del electrón, pudo calcular las distancias interatómicas y los ángulos entre los enlaces químicos. Pauling fue uno de los primeros en aplicar la Mecánica cuántica al estudio de los enlaces químicos, para explicar la estructura de las moléculas. Durante la década de 1930, Pauling introdujo conceptos que ayudaron a revelar las fuerzas de enlace de las moléculas. En 1939 escribió la obra “La naturaleza del enlace químico”, dedicándosela a Lewis y ha sido de una influencia fundamental en el pensamiento científico desde su publicación. En la misma desarrolla junto con Slater la “teoría del enlace de valencia”, que trata de la formación del enlace covalente desde el punto de vista del apareamiento de los espines electrónicos y del máximo solapamiento de los orbitales atómicos. En dicha teoría utiliza los conceptos de resonancia y de hibridación de orbitales atómicos, para dar cuenta de la geometría de las moléculas. Se le deben conceptos importantes como los orbitales híbridos, la valencia dirigida, los enlaces parcialmente iónicos, y los híbridos de resonancia. Pauling también aplico sus teorías sobre el enlace en la investigación de la estructura atómica de las proteínas (incluyendo la hemoglobina) y descubrió que la deformidad de las células en la anemia falciforme, se produce por un defecto genético que influye en la producción de hemoglobina, siendo pionero en la determinación de causas moleculares en la aparición de algunas enfermedades. Por este trabajo y por sus investigaciones sobre lo enlaces químicos, recibió en 1954 el Premio Nobel de Química. Desde el final de la Segunda Guerra Mundial tras las explosiones nucleares en Hiroshima y Nagasaki en Agosto de 1945, y en los años siguientes de la “guerra fría” Pauling luchó firmemente contra las pruebas nucleares en todo el mundo, advirtiendo públicamente de los peligros biológicos de las precipitaciones radiactivas en la atmósfera, y presentó un escrito sobre este tema a las Naciones Unidas en


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1.958, firmado por más de 11.000 científicos, con el título: No more War!, en el que se declara convencido partidario de la paz y de que la supervivencia de la civilización e incluso de la vida depende del desarme nuclear. En 1.962 recibió el Premio Nobel de la Paz, siendo la segunda persona (con Marie Curie) que recibía dos premios Nobel y el único que lo obtuvo en ambas ocasiones individualmente. Su firme actitud le produjo numerosos problemas durante los años 50, en la cruzada anticomunista y la “caza de brujas” del senador McCarthy, se le amenazo repetidas veces con el encarcelamiento, y se le llego a retirar el pasaporte, que se le devolvió para que pudiese recibir el premio Nobel. En 1972 recibió el premio Lenin de la Paz, por las autoridades soviéticas, por su contribución y su decidida lucha por la paz y el desarme mundial. A lo largo de su carrera científica, Pauling siguió sus presentimientos creativos sin tener en cuenta las controversias que pudieran provocar. En 1970, por ejemplo, defendió el uso de grandes dosis de vitamina C para tratar el resfriado común, así como para detener el envejecimiento y prevenir el cáncer, una teoría que muy pocas autoridades médicas han respaldado. Murió en 1995 en California. La medalla Linus Pauling ha sido creada en su honor para premiar trabajos excepcionales en la investigación química.” ACTIVIDAD: lee la biografía de Linnus Pauling y completa la siguiente ficha. Se te sugieren las siguiente dirección electrónicas. http://es.wikipedia.org/wiki/Linus_Pauling

Ficha: biografía del científico:

1. PERFIL BIOGRÁFICO Cronología que recoja:

Principales aspectos de su vida y de su obra.

Principales aportaciones realizadas.

Hechos más destacados

2. FORMACIÓN CIENTÍFICA

Principales influencias que recibió.

Ideas dominantes de la Ciencia en la que se formo.

Cuáles fueron sus maestros y marcos teóricos que existían en su época y que influyeron en su formación. Estado en que se encontraban los problemas que más tarde abordó

3. LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE

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


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SU ÉPOCA

Contexto social y político que se vivía.

Influencia de la sociedad de su época en los desarrollos científicos.

Principales acontecimientos, ideas sociales y políticas de la sociedad de su época.

4. APORTACIONES A LA CIENCIA.

Descubrimientos realizados y teorías elaboradas.

Principales obras escritas

5. RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS Otros científicos o personas relevantes de la sociedad de su época.

6. APLICACIONES TECNOLÓGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTÍFICOS Establecer un paralelismo cronológico que señale las interrelaciones entre la Ciencia, la Tecnología y la Sociedad.

7. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA Libros o artículos de revistas utilizados, materiales o documentos de apoyo entregados por el profesorado y utilizados. Reseñar en la forma: APELLIDO, Nombre (año): Titulo del libro o artículo. Ciudad, Editorial o nombre número y páginas de la revista

ENLACES QUÍMICOS

La sociedad está constituida por humanos y los humanos por átomos, por lo tanto, los enlaces


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sociales se pueden utilizar para entender a los enlaces químicos. En la sociedad se dan enlaces amistosos tanto en hombres como en mujeres, entre los átomos se dan enlaces entre metales como: Hg-Au y Hg-Pt. Entre no metales. Ejemplo: S y O; C y O; y C y Cl. También se dan enlaces entre hombre y mujeres como en los átomos se dan enlaces entre metales y no metales. Por ejemplo: Na y O; C y Ce; y Fe y Br ► ¿Por qué los átomos tienden a unirse y no permanecen aislados como tales

átomos? ► ¿Por qué un átomo de cloro se une a uno de hidrógeno y, sin embargo, un átomo

de oxígeno se combina con dos de hidrógeno o uno de nitrógeno con tres de hidrógeno?

► ¿Cuál es el “mecanismo” que mantiene unidos los átomos? La teoría del enlace químico trata de dar respuesta a estas cuestiones

La causa determinante de que los átomos traten de combinarse con otros es la tendencia de todos ellos a adquirir la configuración de gas noble (ns2 p6) en su capa más externa o “capa de valencia”. Ésta es una configuración especialmente estable a la que tienden todos los elementos

ENLACE IONICO

Si enfrentamos un átomo al que le falten pocos electrones en su capa de valencia para adquirir la configuración de gas noble (muy electronegativo, tendencia a aceptar electrones), tal como el cloro, con otro cuya electronegatividad sea baja (tendencia a ac electrones), tal como el sodio, éste cederá un electrón al cloro. Como consecuencia, el cloro se convertirá en un ión negativo (anión) mientras que el sodio se convierte en un ión positivo (catión). Ambos se unen debido a la atracción entre cargas de distinto signo (atracción electrostática)

Observa que el proceso fundamental consiste en la transferencia de electrones entre los átomo (uno da un electrón y el otro lo acepta), formándose iones de distinto signo que se atraen. En la realidad este proceso se realiza simultáneamente en millones de átomos con el resultado de que se formarán millones de iones positivos y negativos que se atraen mutuamente formando una estructura integrada por un número muy elevado de átomos dispuestos en forma muy ordenada. Es lo que se llama red iónica o cristal.


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Este enlace tendrá lugar entre átomos de electronegatividad muy distinta: entre metales y no metales. En los compuestos iónicos no se puede hablar de moléculas individuales, sino de grandes agregados. Por tanto en los compuestos iónicos la fórmula representa la proporción en que los iones se encuentran en el compuesto. Ejemplos: LiF. La relacion de iones de Li+ e iones F – es 1:1 (hay el mismo número de ambos) Los compuestos iónicos tienen las siguientes propiedades: ► Son sólidos cristalinos: estructura muy ordenada ► Poseen puntos de fusión y ebullición elevados: enlace fuerte ► Suelen ser solubles en agua. ► Fundidos o en disolución acuosa son buenos conductores de la corriente

eléctrica: debido a la existencia de iones (cargas) libres

ENLACE COVALENTE Si los átomos que se enfrentan son ambos electronegativos (no metales), ninguno de los dos cederá electrones. Una manera de adquirir la configuración de gas noble en su última capa es permanecer juntos con el fin de compartir electrones.


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El proceso fundamental en este tipo de enlace es la compartición de electrones. Los átomos permanecen juntos con el fin de poder compartir los electrones. Es un enlace característico entre átomos de electronegatividad alta (no metales). Cuando los átomos se unen mediante este tipo de enlace se forman unas nuevas entidades formadas por los átomos unidos. Son las moléculas. Las moléculas son las unidades básicas de los compuestos. Para referirse a los compuestos se utilizan las “formulas químicas”. Para escribir la fórmula química correspondiente a un compuesto se citan los átomos que lo forman utilizando su símbolo afectado de un subíndice que indica el número de átomos que forman la molécula. Por ejemplo, para el caso anterior la fórmula sería HCl. Para representar las moléculas resultantes de la unión mediante enlace covalente se utilizan mucho los diagramas de Lewis. En ellos se representan por puntos o cruces los electrones de la capa de valencia del átomo y los electrones compartidos se sitúan entre los dos átomos. De esta manera es fácil visualizar cómo ambos átomos quedan con ocho electrones (estructura de gas noble) y los electrones compartidos: Para simplificar la escritura los electrones de enlace se representan por una raya entre ambos átomos: H – H O = O H – O - H


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Los compuestos con enlace covalente tienen las propiedades siguientes: ► Son gases o líquidos (entre las moléculas formadas casi no hay fuerzas que las

mantengan unidas) ► Tienen puntos de fusión y ebullición bajos. ► Suelen ser poco solubles en agua. ► Disueltos en agua conducen mal la corriente eléctrica. (no existen cargas libres)

Piensa que dos átomos idénticos comparten un par de electrones en un enlace covalente, ejemplo el Cl2. Los dos átomos tienen la misma electronegatividad, los electrones se comparten por igual entre los dos núcleos. Esto dará como resultado que el centro de la carga positiva y el centro de la carga negativa se hallen a la mitad a lo largo del enlace entre los dos núcleos. A este tipo de enlace se le conoce como enlace covalente no polar. Ahora imagina que dos átomos diferentes comparten electrones. Se espera que uno de los átomos atraiga a los electrones con mayor fuerza que el otro, de manera que los electrones estarán mas cerca del átomo más electronegativo. Esto trae como consecuencia que el centro de la carga positiva no se encuentre en el mismo lugar que el centro de la carga positiva. Esta distribución desigual origina dos polos eléctricos en la molécula. A esta clase de enlaces se le conoce como enlace covalente polar.

Enlace covalente coordinado Existe un caso en el cual se forma un enlace covalente, cuando uno de los dos átomos aporta el par electrónico. A este tipo de enlace se le llama covalencia coordinada, recibe este nombre porque existe una coordinación entre los dos átomos, para que ambos puedan cumplir con la regla del octeto. Este enlace se presenta cuando un átomo tiene un par de electrones libres (por ejemplo, el nitrógeno, Oxigeno y el azufre, entre otros) y los comparte con otro átomo que necesita de ese par electrónico para completar con 8 electrones su capa de valencia.


21

El enlace covalente coordinado, se forma de manera diferente que el enlace covalente compartido, pero una vez formados no existe ninguna diferencia entre ellos. Cuando en una molécula existe un enlace covalente coordinado se indican con el símbolo que va dirigido del átomo que corta el par de electrones hacia el que lo recibe. Por ejemplo el ácido sulfúrico H2SO4

O

.. ..

H - O - S - O - H

.. ..

O

ENLACE METÁLICO

El enlace metálico es el que mantiene unidos a los átomos de los metales. Debido a su estructura se puede dar explicación a las propiedades más características de los metales tales como su facilidad para conducir la electricidad y el calor (conductividad), la capacidad para extenderse en hilos muy finos (ductilidad) , la capacidad para obtener láminas finas (maleabilidad), densidades elevadas, puntos de fusión altos... El modelo más sencillo de enlace metálico se basa en una de las propiedades características de los metales: su baja electronegatividad (ceden electrones con facilidad). Así pues el enlace metálico podemos describirlo como una disposición muy ordenada y compacta de iones positivos del metal (red metálica) entre los cuales se distribuyen los electrones perdidos por cada átomo a modo de “nube electrónica” . Es importante observar que los electrones pueden circular libremente entre los cationes, no están ligados (sujetos) a lo núcleos y son compartidos por todos ellos. Esta nube electrónica hace de “colchón” entre las cargas positivas impidiendo que se repelan y manteniendo unidos los átomos del metal.


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En los metales tampoco se forman moléculas individuales. La situación es muy parecida a la encontrada en el caso de los compuestos iónicos. La fórmula de un metal representa al átomo metálico correspondiente. Ejemplos: Fe : hierro; Au: Oro; Cu: cobre... Propiedades de los metales: ► Son sólidos a temperatura ambiente (a excepción del mercurio) de densidad

elevada. Observa que la red metálica postula una estructura muy ordenada (típica de los sólidos) y compacta (con los iones muy bien empaquetados, muy juntos, densidad alta)

► Temperaturas de fusión y ebullición altas: síntoma de que el enlace entre los átomos es fuerte.

► Buenos conductores del calor y la electricidad: debido a la existencia de electrones libres que pueden moverse.

► Ductilidad y maleabilidad: debido a la posibilidad de que las capas de iones se puedan deslizar unas sobre otras sin que se rompa la red metálica

Electronegatividad La facilidad que presenta un átomo de una molécula por atraer electrones, es la llamada electronegatividad de dicho átomo. Cuanto mayor es el potencial de ionización de un elemento, tanto mayor es su electronegatividad. Cuanto más fuerte es el enlace tanto mayor será la diferencia de electronegatividades. Al unirse dos átomos de diferentes electronegatividades mediante un enlace covalente, la pareja de electrones se encuentra más cerca del átomo de mayor electronegatividad. Debido a esto uno de los átomos es más negativo que el otro y el enlace adquiere carácter polar o, hasta cierto punto iónico.- Según Pauling cuando dos átomos tienen una diferencia de electronegatividades suficiente (de alrededor de dos unidades) los enlaces que se forman tienen un carácter principalmente iónico, esto es, son enlaces iónico-covalentes. Cuando la diferencia de electronegatividades sea inferior a dos, los enlaces son principalmente covalentes, esto es, son ahora enlaces covalente-iónico.


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Enlaces intermoleculares Radios de Van Der Waals y Enlace por Puente de Hidrógeno

Las atracciones de Van der Waals son débiles atracciones de carácter electrostático entre moléculas. Es el enlace más débil de todos y se debe a la deformación de la configuración electrónica de cada átomo, que es provocada por la influencia del campo eléctrico de los átomos vecinos. Con estos enlaces se pueden explicar las fuerzas de cohesión de los líquidos y los gases.

Fuerzas de Van der Waals

Enlace por Puente de Hidrógeno: Se establece entre las moléculas que contienen hidrógeno unido a átomos de elementos altamente electronegativos como el flúor, cloro, oxígeno, nitrógeno. Es un tipo de enlace intermolecular, la región parcialmente positiva del hidrógeno será atraída por la región parcialmente negativa del cloro, flúor, o del otro elemento. Ciertos compuestos como el Amoníaco, el agua, contienen en sus moléculas átomos de hidrógeno, en este caso, el hidrógeno es atraído por dos átomos de elementos electronegativos; con uno de ellos se une por medio de un enlace covalente normal y con el otro, por una unión especial llamada Enlace de hidrógeno o Puente de hidrógeno. El enlace por puente de hidrógeno es de naturaleza electrostática y su fuerza es mucho menor que la del enlace covalente, pero mayor que las fuerzas de Van der Wals. Los dos átomos que se unen mediante puente de hidrógeno deben de ser muy electronegativos y de volumen pequeño, como el oxígeno, el nitrógeno, el flúor.


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Un comportamiento anormal del agua es el volumen que ocupa en estado líquido y en estado sólido (hielo). Este volumen es mayor en estado sólido que en estado líquido, cuando debería ser lo contrario. Su explicación es que sus moléculas están unidas por puentes de hidrógeno. En el estado líquido las moléculas se entrecruzan libremente, mientras que en el estado sólido se elimina el movimiento molecular. En el hielo hay mucho espacio entre las moléculas, debido a la rigidez de los puentes de hidrógeno..

1. 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

2. Un sólido metálico está formado por:

1. Iones positivos y negativos

ACTIVIDADES


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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:

CaO (óxido de calcio).

O2 (oxígeno).

NaF (fluoruro de sodio).

N2O (óxido de dinitrógeno).

NH3 (amoníaco).

5-Construye una definición de la regla del octeto a partir de las palabras del cuadro.

noble átomos Tendencia. cercano.

semejante gas tener igual

configuración tabla electrónica periódica

6.-Construye una frase sobre el enlace químico a partir de las palabras o grupos de ellas que se muestran.

sustancias formando átomos el enlace

dos fuerza grupos iguales

mantiene simples poliatómicas Unidos

distintos compuestas mas químico

7.-¿Investiga en que consiste el modelo de Lewis? Y represéntalo gráficamente en tres elementos y en tres compuestos de la tabla periódica.

8.- Determina el tipo de enlace.

tenemos Tipo de enlace más probable

Átomos de Cl Átomos de Cl

Átomos de Cl Átomos de Ar

Átomos de Cl Átomos de O

Átomos de Cl Átomos de Fe

9. Con la lista de los siguientes elementos; (hidrogeno, sodio, cloro, litio, flúor, azufre, nitrógeno, potasio, calcio, selenio, oxigeno, boro, radio, francio, fósforo, carbono,


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bromo, berilio, magnesio y rubidio) y auxiliándote de la tabla periódica elabora 2 ejemplos de cada uno de los siguientes enlaces: Iónico, covalente polar, covalente no polar, covalente coordinado, puente de hidrógeno.


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Competencia específica: • Composición de la materia

Tabla Nº 1. Concepto subsidiario Nomenclatura obtención de compuestos organicos

Contenidos operativos

Compuestos binarios.

Compuestos Terciarios.

Compuestos Cuaternarios

Competencias genéricas

Se expresa y se comunica Piensa crítica y reflexivamente Aprende de forma autónoma

Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

– Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los objetivos que persigue.



Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.

– Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

– Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones.

– Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.

– Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas..

Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.

– Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética.

Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida..

– Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana. .


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Trabaja en forma colaborativa

Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

– Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.

– Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

Contextualización e interdisciplinariedad*

Leo y e.

Ctsv

Análisis e interpretación de textos

Observación de la ciencia en la tecnología

Tics Búsqueda electrónica de información.


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Los productos químicos y su relación contigo

Son productos con los que realizas tu limpieza.

Con los que te alimentas.

Con los que te curas.

Con los que te abrigas.

Necesarios para transportarse.


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¿ Quieres saber más lee las lecturas que se te presentan a continuación?

LECTURA 1

Aplicación e importancia de algunos elementos de la tabla periódica Los elementos metálicos, gran cantidad de ellos representan, aplicaciones en la

industria de la metalurgia como, el hierro, el cobre, el níquel, el cromo, el aluminio, etc. Otros metales como la plata, el platino y el oro, son de gran aplicación en la joyería. Algunos elementos de los gases nobles como el neón y el argón son muy empleados para anuncios luminosos. Los halógenos como el cloro, el bromo y el yodo, son empleados para formar una serie de derivados químicos, como decolorantes, bactericidas, germicidas, etc. El fluor es empleado en la prevención de caries.

Otros elementos importantes son el oxígeno, bastante empleado en reacciones químicas, pero principalmente en los hospitales, como ayuda a los enfermos con deficiencia respiratoria. Hay elementos muy peligrosos, por su inestabilidad y capacidad de reaccionar energéticamente y provocar gran liberación de energía, como el uranio, el radio, el torio, entre otros que son radioactivos, empleados para la producción de energía nuclear. Repercusiones ecológicas de algunos elementos


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La producción industrial de toneladas de compuestos químicos, necesarios para el desarrollo de innumerables procesos, así como la fabricación de miles de toneladas de envases metálicos o plásticos para la distribución de un sinnúmero de productos, están contribuyendo día con día al deterioro de la naturaleza. Las repercusiones graves en la ecología son debidas al poco control que se tiene sobre los residuos de diferentes procesos, que generan un desequilibrio en los ecosistemas al ser depositados a campo abierto, vertidos en mantos acuíferos o expulsados a la atmósfera, dañando considerablemente nuestro entorno. Elementos como el cromo, plomo, el arsénico y el azufre; compuestos complejos como el cianuro, álcalis, los ácidos, etc., afectan considerablemente a los organismos. Así también, algunos insecticidas como el D.D.T., el malatión, el paratión, los compuestos fenólicos y los herbicidas. El empleo de estos reactivos en el campo es muy riesgoso, debido a que son poco selectivos y la gran mayoría son absorbidos por los vegetales afectando la cadena alimenticia y, en consecuencia, al hombre, que se ve afectado al consumir animales o frutas y legumbres contaminados con estos tóxicos.

LECTURA 2

DEJAR ATRÁS EL PASADO PARA VER CON CLARIDAD EL FUTURO Sustancias y preparados químicos fuera de control Aunque la Unión Europea sigue siendo una de las mayores regiones productoras de sustancias y preparados químicos del mundo, todavía no sabemos prácticamente nada sobre los peligros que pueden plantear la vasta mayoría de los productos químicos manufacturados y comercializados: su persistencia en el medio ambiente, su toxicidad o sus efectos para la salud humana. Se calcula que son decenas de millares los preparados químicos producidos o comercializados intencionalmente en el mercado europeo sin una evaluación previa de los peligros que pueden plantear1. Según cálculos recientes, hay registradas aproximadamente 100.000 de estas


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sustancias, de las cuales unas 30.000 se comercializan en cantidades superiores a la tonelada. Otras entran en Europa como aditivos en preparados químicos o productos de consumo. Y aún otras se generan como subproductos involuntarios de la fabricación de preparados químicos o de la gestión de residuos, y son liberadas en la corriente de desechos. Nada más que 140 productos químicos han sido merecedores de una evaluación del riesgo, que se ha completado sólo para unos cuantos. En la mayoría de los casos, seguimos desconociendo en gran medida los efectos o daños para el medio ambiente y la salud humana. Además, muchas sustancias de las que ya se conoce su peligrosidad siguen extendidas como preparados industriales o comerciales, o como componentes de productos de consumo (por ejemplo, los pirorretardantes bromados y los compuestos organoestánnicos). De hecho, el 70% de las llamadas "sustancias nuevas" sometidas a ensayo han sido identificadas como peligrosas. Como resultado, estamos rodeados de sustancias químicas que sabemos que son peligrosas y de otras cuyos riesgos desconocemos. Se encuentran en muchos productos de uso habitual, como juguetes, revestimientos para el suelo, ordenadores, geles de ducha y detergentes, contaminando nuestra comida y nuestros cuerpos3. Estas sustancias pueden desplazarse miles de kilómetros, planeta alejado de cualquier industria o actividad humana, como el Ártico, las regiones alpinas o el fondo de los océanos. Durante la Declaración de Bergen para el Desarrollo Sostenible, firmada en la clausura de la quinta Conferencia del Mar del Norte, celebrada en marzo de 20024, los ministros de Medio Ambiente de los Estados del Mar del Norte enfatizaron que: "un gran número de las sustancias químicas, de riesgos conocidos o desconocidos en su mayor parte, siguen llegando al Mar del Norte" En el resto del medio ambiente europeo sucede lo mismo. Cada vez se evidencia más que nos enfrentamos a una situación en la que nuestro uso de sustancias químicas y su emisión al medio ambiente está fuera de control.

LECTURA 3

Dejemos de intentar “controlar los riesgos”: ocupémonos de los peligros

Las regulaciones y directivas introducidas en Europa para tratar los problemas de las sustancias y preparados químicos peligrosos han demostrado ser muy lentas y completamente inadecuadas. Hay incluso desacuerdo sobre qué medidas tomar con las pocas sustancias ya evaluadas como peligrosas. El loable objetivo de conseguir un nivel elevado de protección de la salud humana y el medio ambiente, incluido ya en el Tratado de la Comisión Europea, se reduce en la práctica a largas discusiones sobre grados de exposición aceptable, desventajas económicas y competencia legal. Se ignoran a menudo las oportunidades de evitar la

exposición en la creencia común de que el uso continuo de sustancias químicas es inevitable, y los esfuerzos se centran en intentar "mantener" en niveles considerados "aceptables" la exposición y los riesgos, más que en eliminar las sustancias peligrosas. Un buen ejemplo de esto es el interminable debate sobre el uso de plastificantes de ftalato en juguetes infantiles y otros productos de PVC. Se siguen haciendo intentos para determinar la


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llamada dosis peligrosas para los bebés y los niños, y para diseñar modelos de laboratorio que imite a los niños mordiendo sus juguetes, perdiendo de vista el hecho de que ya existen materiales y productos alternativos para todos los usos del PVC blando, que evitarían la necesidad de aditivos plastificantes5. Durante la pasada década, el desarrollo de las políticas en materia de sustancias químicas ha sido más progresista y visionario en otros foros. Algunos de los avances más importantes en el intento de resolver la crisis química se pueden observar en el terreno internacional, donde se ha progresado en el sentido de favorecer el principio de precaución y la eliminación de las sustancias peligrosas, basada en sus características inherentes. En 1995, el Tratado del Mar del Norte para la eliminación de sustancias químicas peligrosas en el medio marino en el plazo de una generación (antes del año 2020)6 reconocía la impracticabilidad de predecir y controlar los riesgos de estas sustancias una vez lleguen al medio ambiente, y marcó un giro fundamental en la política de protección medioambiental. En 1998 el objetivo de suspensión se formalizó como fin estratégico bajo el Convenio Oslo-París7, del que son miembros todos los países del Atlántico nororiental y la Comisión Europea. La intención es prevenir desde la raíz las emisiones de sustancias químicas intrínsecamente peligrosas, más que confiar en la evaluación de riesgos (es decir, predicciones de exposición y probabilidad de los efectos) para identificar problemas actuales o futuros. Basar la necesidad de controles en el peligro más que en el riesgo es un enfoque más efectivo y seguro. Según el Convenio de Estocolmo, firmado por la comunidad internacional en 2001, la producción y el uso intencionales de contaminantes orgánicos persistentes (COPs) han de ser prohibidos y

eliminados progresivamente en todo el mundo. Además, deben adoptarse medidas para reducir las emisiones de COPs no intencionados con el objetivo de que disminuyan continuamente y, si es posible, lleguen a eliminarse por completo. Tanto para los COPs intencionados como para los no intencionados, la eliminación mediante sustitución es una prioridad. A pesar de los progresos en materia de

sustancias químicas peligrosas en el marco del Convenio OSPAR, el sistema de regulación de sustancias químicas existente en la Unión Europea ha supuesto un obstáculo importante para las medidas efectivas. Los desacuerdos actuales en la UE sobre lo lejos que debe llevarse la implementación de una cadena corta (PCCC), acordada en el Convenio OSPAR en 1995, ilustra los problemas resultantes de las pretensiones de la Comisión de tener "competencia exclusiva" para regular las sustancias químicas8. Hace tiempo que se han reconocido las graves limitaciones inherentes al sistema de la UE para suministrar, o siquiera acercarse, al nivel de protección de las sustancias químicas que se necesita. En 1998 estos problemas llevaron a los ministros europeos a iniciar la revisión actual de la política en materia de sustancias y preparados químicos9. A comienzos de 2001, la Comisión Europea publicó un Libro Blanco en el que se esbozaba el marco de un nuevo enfoque del


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control de sustancias químicas10. Desde entonces, se han reunido distintos grupos de trabajo para intentar recabar los detalles requeridos para la implementación de este sistema de control. La Comisión está ahora deliberando el resultado de estas discusiones y debe exponer sus conclusiones en el verano de 2003.

LECTURA 4

Los seres humanos nos distinguimos unos de otros por el nombre y apellido que tenemos, de la misma forma los compuestos químicos se diferencian unos de otros por la manera en que se nombran. Químicamente las reglas que se siguen para nombrar a los compuestos se les llama nomenclatura. Te invitamos a que aprendas...

Es de gran importancia para nosotros conocer el nombre de los distintos compuestos que manejamos en nuestra vida diaria y que forman parte de desinfectantes, desodorantes, limpiadores, etc.

Los elementos químicos han sido usados desde la prehistoria, y principalmente los metales en la producción de herramientas y de armas, inclusive en la producción de materiales para la construcción de edificios, pero es ahora cuando existe investigación sistemática sobre materiales que empiezan a revelar muchos de sus secretos. En la actualidad se conocen aleaciones que tienen memoria de forma como los aceros super-resistentes o perfiles estructurales ultraligeros; en el futuro, estos materiales serán de utilidad para producir automóviles flexibles, huesos artificiales o aviones sin motor

Para conocer el nombre de estos compuestos, se utilizan dos sistemas de nomenclatura que ayudan a identificarlos:

a) Nomenclatura trivial ( nombre común ) o no sistemática, en la que el nombre del

compuesto químico se deriva de los nombres de origen natural del compuesto en el momento de su aislamiento y antes de que se sepa nada acerca de su estructura molecular.


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b) Nomenclatura sistemática ( nombre sistemático). En ésta el nombre se deduce

de acuerdo con algún sistema o regla. Estructura de los compuestos inorgánicos La nomenclatura se considera como el conjunto de reglas fundamentales para dar nombre a los compuestos. En química inorgánica, los elementos al formar compuestos lo hacen por la nomenclatura sistemática y/o común o trivial. La nomenclatura sistemática es aceptada por la IUPAC (Unión internacional de la química pura y aplicada), basada en el número de oxidación de los elementos al combinarse.

Para facilitar el estudio de la nomenclatura es necesario marcar la diferencia que existe entre un catión y un anión como se presentan a continuación en la tabla 1 y esquema 1 (ver anexo) Definición y diferenciación de los iones monoatómicos Ion monoatómico.- Es un átomo que ha perdido o ganado uno o más electrones en su búsqueda por lograr la configuración electrónica de un gas noble o inerte. Hay dos tipos de iones de acuerdo con la polaridad de su carga eléctrica: Los CATIONES y los ANIONES. Un catión. Es un ion que posee carga eléctrica positiva a causa de haber perdido uno o varios electrones. Un anión. Es un ion que posee carga eléctrica negativa como resultado de haber ganado uno o más electrones. Ejemplo de catión: El magnesio (Mg), que pertenece a la familia II A, para conseguir la estructura electrónica del neón necesita ceder 2 electrones. De igual forma el número de protones se mantiene constante (12); por tanto, tiene 2 protones más que el número de electrones, y debido a ello:

a) Su carga es positiva y se denomina catión b) Su número de valencia es igual a 2 c) Su símbolo se escribe Mg+2

Ejemplo de anión: El oxígeno (O), pertenece a la familia VIA, para conseguir la estructura electrónica del Neón necesita aceptar dos electrones. Al aceptarlo, el número de protones no varía (8), el ion tiene dos electrones más que su número de protones, por ello:


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a) Su carga es negativa y al ion se le denomina anión b) Su número de valencia es de –2 c) Su símbolo se escribe O-2

Definición y diferenciación de los iones poliatómicos . Ion poliatómico: Son grupos de elementos que en conjunto, han cedido o aceptado uno o varios electrones, también son llamados RADICALES, y al unirse con determinados elementos forman moléculas diferentes y específicas. Cuando se unen un ion positivo y otro negativo, habiendo igual número de cada uno o predominando en número cualquiera de los dos, se forma un radical poliatómico. Como muchos elementos, al trabajar como iones lo hacen con diferente número de valencia; y pueden formarse varios tipos de iones poliatómicos con los mismos iones. Entonces cada radical tiene un nombre específico, de acuerdo con el número de valencia con que trabaje uno de los dos, ejemplifiquemos con el caso del cloro (Cl). Tal elemento pertenece a la familia VIIA y trabaja con valencia + 1, 3, 5 y 7. Es decir, que cuando trabaja con elementos menos electronegativos que él, lo hace con signo negativo; y por el contrario, cuando trabaja con un elemento mas electronegativo, lo hace con signo positivo. Si el cloro trabaja solo, después de lograr la configuración electrónica del argón, lo hace con una valencia negativa; y al ion se le denomina ion cloruro: Cl-. Pero si en cambio, se une con el oxígeno, como éste es más electronegativo (la valencia del oxígeno es –2), entonces lo hace con valencia positiva. Veamos la forma en que trabaja el cloro al unirse al oxígeno, con diferente número de valencia.

1. Cl+ + O-2 Cl+1 –O ClO-1

Puesto que la única valencia positiva de cloruro anula una sola valencia del oxígeno, el radical trabaja con una valencia negativa. + + = O _ 2. Cl + + 2O= Cl + ClO2 + + = O En este caso tres valencias positivas del cloro anulan sólo tres de cuatro valencias negativas de los dos oxígenos; por tanto, el radical sigue trabajando con valencia negativa.

+ + =O

+ + =O

+ +

3. Cl + + 4O= Cl + =O ClO4 -1


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+ +

+ + =O

+ + El mismo caso se repite al trabajar el cloro con siete valencias y anular siete de ocho negativas, quedando el ion con una carga negativa.

Nomenclatura de los iones poliatómicos Ahora bien, hemos visto ya el mecanismo de los radicales. Este mismo mecanismo se presenta en el azufre (s), el fósforo (P), el nitrógeno (N) y el carbono (C). El nombre de un radical está formado por el nombre del elemento electropositivo, más la terminación de acuerdo con el número de valencia. En los casos en que el elemento electropositivo trabaje con más de dos valencias (como el cloro), entonces se hará uso de un prefijo que, obviamente, se coloca antes de nombrar el elemento.

En el caso de los radicales, en orden creciente del número de valencia tenemos los prefijos y terminaciones siguientes: Hipo ____ ito (la menor valencia) ito ato Per ____ ato (la mayor valencia) Ahora bien, aplicando esta nomenclatura al caso del cloro tenemos: ClO-1 Hipoclorito (el cloro trabaja con una valencia) ClO2

-1 clorito (el cloro trabaja con tres valencias) ClO3

-1 clorato (el cloro trabaja con cinco valencias) ClO4

-1 Perclorato (el cloro trabaja con siete valencias) Una vez conocido el mecanismo de formación de los iones poliatómicos o radicales y su nomenclatura, veremos la tabla de iones. En esta tabla tenemos dos nomenclaturas diferentes: En la parte superior se encuentran los prefijos y las terminaciones de los iones y las sales; en la parte inferior, los prefijos y las terminaciones de los ácidos. uro ato ito Hipo – ito Per - ato

F-

_ ClO3

-1

ClO2

_ ClO

-1

ClO4

Cl-

-2

SO4

-2

SO3

-2

SO2

-1

MnO4


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Br-

-3

PO4

-3

PO3

-3

PO2

Per - ico

I-

_ NO3

-1

NO2

Hipo - oso

S-2

-2

CO3

oso

Hídrico ico Los iones de la primera columna están separados por una doble línea porque no contienen oxígeno y, por tanto, su nomenclatura es especial. Carecen de prefijo y su nombre está determinado de la siguiente manera.

a) La palabra ion b) El nombre del elemento c) La terminación uro.

Por tanto, sus nombres son los siguientes: F-1 Ion fluoruro Cl-1 Ion cloruro Br-1 Ion bromuro I-1 Ion ioduro S-2 Ion sulfuro

Reglas según la IUPAC: 1. Para elaborar fórmulas se unirán un catión y un anión, ya que, eléctricamente,

cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen. 2. Al escribir fórmulas se anota primero el catión y seguidamente el anión. 3. Al unir el catión y el anión, el número de oxidación, sin importar el signo se

entrecruza y se anota como subíndice, sin su signo. 4. Cuando el número de oxidación es la unidad, al entrecruzarse, no se anota 5. Cuando el catión y el anión tengan el mismo número de oxidación, estos se

anulan. 6. Cuando se utilizan iones poliatómicos o radicales se pueden presentar los

siguientes casos : a) Si el subíndice que va a afectar al radical es la unidad, el paréntesis no

se anota en la fórmula. b) Si el subíndice que va a afectar al radical no es la unidad, es necesario

anotar el paréntesis en la fórmula. 7. En ocasiones se pueden simplificar los subíndices.


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8. Al quedar construida la fórmula, la suma de las cargas positivas y negativas tiene que ser igual a cero.

COMPUESTOS BINARIOS: Se componen de dos elementos diferentes. Óxidos básicos (Óxidos metálicos) Los óxidos se forman al combinar los elementos metálicos con el oxígeno. Nomenclatura. 1. Cuando el metal trabaje con una sola valencia se nombrará con la palabra óxido seguido de la preposición de y al final el nombre del metal.

Na+1 O-2

Na2 O Óxido de Sodio 2. Cuando el metal trabaje con 2 valencias se nombrará con la palabra óxido y al final el nombre del metal con la terminación oso para la menor e ico para la mayor valencia.

a) b)

Fe+2 O-2 Fe+3

O-2

Fe2 O2 Fe2 O3

+ +

+


41

FeO

Óxido Ferroso Óxido Férrico

Fórmula Nombre sistemático Nombre trivial

a) Au+1 + O-2 Au2O Óxido de oro (I) Óxido auroso

b) Au+3 + O-2 Au2 03 Óxido de oro (III) Óxido áurico

c) Cu+1 + O-2 Cu2 O Óxido de cobre (I) Óxido cuproso

d) Cu+2 + O-2 CuO Óxido de cobre (II) Óxido cúprico

Oxídate y realiza las siguientes

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

I. Coloca el nombre a los siguientes óxidos:

FeO

Fe2O3

Rb2O

SrO

Cu2O

CuO

Al2O3

Au2O3

Au2O

MgO

II. Coloca la fórmula correspondiente en los siguientes óxidos: Óxido de Bario

Óxido Mercuroso

Óxido de Zinc

Óxido de Radio

III. Relaciona los siguientes compuestos químicos con su nombre y fórmula correspondientes:


42

( ) Óxido de Berilio 1 Co2O3

( ) Óxido de Cesio 2 CoO

( ) Óxido Niquélico 3 BeO

( ) Óxido Niqueloso 4 NiO

( ) Óxido Cobáltico 5 Ni2O3

( ) Óxido Cobaltoso 6 Cs2O

Óxidos ácidos ( anhídridos - óxidos no metálicos ) Es la combinación del Oxígeno con cualquier no metal.

B C N O F

Si P S Cl

As Se Br

Te I

At

Nomenclatura. Se nombrará con la palabra anhídrido, y al final el nombre del no metal con que se combinó obedeciendo a las siguientes reglas.

Valencia Prefijo Terminación Ejemplo

1 - 2 Hipo oso Anhídrido hipocloroso

3 - 4 oso Anhídrido cloroso Anhídrido sulfuroso Anhídrido fosforoso

5 - 6 ico Anhídrido clórico Anhídrido fosfórico Anhídrido sulfúrico

7 per ico Anhídrido perclórico

Ejemplo

Fórmula

Nombre trivial

Boro, Carbono, Silicio, Nitrógeno, Fósforo, Arsénico,

Oxígeno, Azufre, Selenio, Telurio, Fluor, Cloro,

Bromo, Yodo, Astato.


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Cl +1 + O –2 Cl2 O Anhídrido hipocloroso Cl+3 + O –2 Cl2 O3 Anhídrido cloroso Cl +5 + O –2 Cl2 O5 Anhídrido clórico

Cl +7 + O –2 Cl2 O7

Anhídrido perclórico

El hombre debe utilizar racionalmente los productos contaminantes del planeta si no desea terminar con su propia existencia. Se habla de contaminación ambiental cuando en un sistema se encuentran componentes que puedan representar riesgos al bienestar de las personas, animales, plantas o bienes materiales. A continuación se presentan algunos contaminantes que pertenecen a los óxidos: CO, CO2, SO2, MgO.


I. Escribe el nombre de los siguientes anhídridos: N2 O5 _________________________________ P2O3 _________________________________ CO2 _________________________________ SO2 _________________________________ Br2O7 ________________________________ II. Escribe la fórmula de los siguientes anhídridos: Anhídrido carbónico ___________________ Anhídrido fosfórico ____________________ Anhídrido sulfúrico ____________________ Anhídrido hipocloroso ____________________ Anhídrido selénico ____________________

Hidruros Los Hidruros resultan de la combinación del hidrógeno con cualquier metal. HIDRÓGENO + METAL = HIDRURO. En los hidruros, el hidrógeno siempre tiene número de oxidación de - 1 NOMENCLATURA DE IUPAC DE HIDRUROS. 1.- Se anota la palabra Hidruro


44

2.- en seguida el nombre del metal Ejemplo: + 1 -1 Na + H Na H Hidruro de sodio +1 -1 K + H K H Hidruro de potasio +2 -1 Ca + H Ca H Hidruro de calcio 2 +3 -1 Al + H Al H Hidruro de aluminio 3 +3 -1 Fe + H Fe H Hidruro de hierro ( III ) Hidrácidos Los Hidrácidos. Se caracterizan por no tener oxígeno y son la combinación directa de

un H+ + un anión (no metales) con su menor valencia. Para nombrarlos se utiliza la palabra ácido y el nombre del anión con la terminación hídrico, por ejemplo:

a).- H+1 Cl –1 b).- H+1 s-2

HCl H2 S ácido clorhídrico ácido sulfhídrico

H+1 + Br-1 HBr ácido bromhídrico

H+1 + B-3 H3B ácido borhídrico

Sales sencillas

Las sales son substancias, que están formadas por un catión metálico y un anión, ya sea con o sin oxígeno.

Haloideas. Son el producto de la combinación de :

+ +


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a) Hidrácido y un hidróxido

HCl + Mg (OH)2 Mg Cl2 + H2 O Cloruro de Magnesio

b) Un catión (metal) con un anión ( no metal )

Ba+2 + Cl-1 Ba Cl2

Cloruro de bario

Para darle nombre a los compuestos, se nombra primero al anión (no metal) con la terminación uro seguido del nombre del catión (metal).

COMPUESTOS TERNARIOS FÓRMULAS TERNARIAS: Se componen de tres elementos diferentes. Oxácidos Los Oxiácidos. Se forman al combinar un anhídrido con agua; para nombrarlos se

utiliza la terminación del anhídrido anteponiendo la palabra ácido. Ejemplos: Cl2O + H2O HClO Ácido hipocloroso

Cl2O3 + H2O HClO2 Ácido cloroso

Cl2O5 + H2O HClO3 Ácido clórico

Cl2O7 + H2O HClO4 Ácido perclórico

Acidifícate elaborando las siguientes

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE I. Contesta brevemente las siguientes preguntas: 1. En una lista de fórmulas, ¿Cómo identificas a los ácidos? 2. ¿Cómo se clasifican los ácidos?


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Si tienes una relación de fórmulas de ácidos solamente, ¿Cuál es la principal

característica que utilizas para diferenciarlos? 4. En una lista de nombres de ácidos, ¿Cuáles son las terminaciones que utilizamos

para diferenciar los oxácidos y los hidrácidos? II. Clasifica (oxácidos e hidrácidos) las siguientes fórmulas: 1. HIO

2. H3PO4

3. HClO

4. HNO3

III. Clasifica los nombres que se te dan:(oxácidos – hidrácidos) 1. Ácido fluorico ________________

2. Ácido carbónico ________________

3. Ácido sulfuroso ________________

4. Ácido yodoso ________________

IV. Escribe el nombre de los ácidos.

1. H2SO3

2. HBr

3. HMnO4

4. H3PO3

5. HClO

6. HNO2

V. Escribe la fórmula de:

1. Ácido hipocloroso

2. Ácido yodico

3. Ácido perbrómico


47

4. Ácido dicrómico

5. Ácido nitroso

Los ácidos son compuestos muy utilizados en nuestras actividades diarias; con este ejercicio ya aprendiste a identificarlos, clasificarlos y a recordarlos según su nombre o fórmula, ahora relaciónalos con los productos que tú conoces y utilizas comúnmente y elabora un listado del nombre comercial del producto, su uso y precauciones.

Hidróxidos Los hidróxidos se obtienen al combinar óxido + agua, la reacción es:

Na2O + H2O NaOH.

Se caracterizan por el ion hidróxido (OH) con número de oxidación menos uno (-1). Otra forma de obtenerlos de manera directa es combinando el catión (metal) con el anión (OH)-1

Las reglas para darle nombre son las mismas que ya utilizaste para los óxidos: 1. Si el metal trabaja con una sola valencia: Se utiliza la palabra hidróxido seguido de la preposición de al final el nombre del metal. Ejemplo: Hidróxido de plata. Hidróxido de cadmio. Hidróxido de aluminio. 2. Si el metal trabaja con dos valencias: Se utiliza la palabra hidróxido seguido del nombre del metal y la terminación oso – menor valencia o ico – mayor valencia. Hidróxido auroso Hidróxido áurico Hidróxido niqueloso Hidróxido niquélico


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Ejemplos: a) b ) c)

Na-1 (OH) -1 Ca+2 (OH)-1 Pb+2 (OH)-1

NaOH Ca (OH)2 Pb (OH)2

Hidróxido de sodio Hidróxido de calcio Hidróxido plumboso d)

Pb+4 + (OH)-1

Pb (OH)4 Hidróxido plúmbico

Formula Nombre trivial

Hg +1 + (OH)-1 Hg OH Hidróxido mercuroso

Hg+2 + (OH)-1 Hg

(OH)2

Hidróxido mercúrico

Al+3 + (OH)-1 Al (OH)3 Hidróxido de aluminio

Todos los hidróxidos son insolubles, con excepción de los formados por los elementos alcalinos del grupo IA. Los hidróxidos más importantes a nivel nacional son la potasa (KOH) y la sosa cáustica (NaOH). Estos productos se emplean en la fabricación de papel, derivados del petróleo, jabones, detergentes, textiles, vidrios y en las embotelladoras para el lavado de los envases, etc.

Hidroxídate realizando las siguientes

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE I. Escribe la fórmula de los siguientes compuestos:

+ + +


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1. Hidróxido de Litio

2. Hidróxido de Magnesio

3. Hidróxido de Aluminio

4. Hidróxido Férrico

5. Hidróxido de Estroncio

6. Hidróxido Cúprico

7. Hidróxido Estanoso

8. Hidróxido de Berilio

9. Hidróxido de Plata

10. Hidróxido de Potasio

II. Escribe el nombre de las siguientes fórmulas:

1. NaOH

2. Zn (OH)2

3. Cr (OH)3

4. AuOH

5. Sb (OH)5

6. Fe (OH)3

7. Ra (OH)2

8. Pd (OH)4

9. Cd (OH)2

10. HgOH

III. Relaciona las columnas colocando en el paréntesis el número que corresponda a

la fórmula.

( ) Hidróxido Estanoso 1. Fe (OH)3

( ) Hidróxido Cúprico 2. Ra (OH)2

( ) Hidróxido Plúmbico 3. Bi (OH)5


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( ) Hidróxido de Rubidio 4. Cs OH

( ) Hidróxido Férrico 5. Co (OH)3

( ) Hidróxido de Litio 6.Pb (OH)4

( ) Hidróxido Bismútico 7. Cu (OH)2

( ) Hidróxido Cobáltico 8. Fr OH

( ) Hidróxido Cuproso

) Hidróxido Cuproso ( ) Hidróxido Cuproso

9. Rb OH

( )Hidróxido de Francio 10. Sn (OH)2

IV. Investiga en libros de la biblioteca, Internet, o enciclopedia como (la encarta).

1. Características principales de los Hidróxidos.

2. Importancia Económica.

3. Listado de compuestos de uso común que manejes en el hogar, en los comercios

y utilidad que crees que pertenecen al grupo de los hidróxidos (ver en cada producto

fórmula)

Oxisales

Oxisales. Son sales que contienen oxígeno en su estructura y se forman:

a) Por intercambio de iones entre un oxiácido y un hidróxido; por ejemplo:

H2 SO4 + NaOH Na2 SO4 + H2 O oxisal

b) Al combinar un catión (metal) con un anión (radical)

Na+1 + SO4-2 Na2 SO4

Para nombrarlos se cambia la terminación de los ácidos de la siguiente manera:

OSO por ITO ICO por ATO

H2 SO4 + NaOH Na2 SO4 + H2O

Ácido sulfúrico Hidróxido de sodio Sulfato de sodio Agua


51

H2SO3 + NaOH Na2 SO3 + H2O

Ácido sulfuroso Hidróxido de sodio Sulfito de sodio Agua

+ Mg Magnesio +

- SO4

-

Sulfato

+ Fe + Férrico +

-

- PO4

- Fosfato

La terminación ato e ito significa presencia de oxígeno. Date un baño de sales desarrollando las siguientes


1) Escribe el nombre de las siguientes oxisales:

NaNO3

KNO2

Li2SO4

2) Escribe la fórmula de las siguientes oxisales:

Nitrato férrico

Sulfato de potasio

Permanganato de sodio

Carbonato de sodio

Cromato de litio

Relaciona las fórmulas con su nombre correspondiente colocando en el paréntesis los números correspondientes. NaClO ( ) 16 Silicato de sodio


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CaSO4 ( ) 2 Clorato de zinc

K2CrO4 ( ) 14 Nitrato de potasio

Al(HSO4)3 ( ) 12 Fosfato monoácido de calcio

Cu3(AsO3)2 ( ) 8 Sulfito crómico

Fe(BrO3)3 ( ) 3 Sulfato de calcio

Na2SiO3 ( ) 5 Estanito de rubidio

KNO3 ( ) 10 Hipoclorito de sodio

Cr2(SO3)3 ( ) 13 Cromato de potasio

Rb2SnO2 ( ) 9 Bromato férrico

Zn(ClO3)2 ( ) 11 Arsenito cúprico

CaHPO4 ( ) 15 Bisulfato de aluminio

Co(HCO3)3 ( ) 6 Nitrato de cadmio

Cs3PO4 ( ) 7 Clorato de magnesio

Mg(ClO3)2 ( ) 4 Fosfato de cesio

Cd(NO3)2 ( ) 1 Bicarbonato cobáltico

Como podrás observar los compuestos se relacionan entre sí, y unos originan otros nuevos. A continuación se presenta una tabla de los principales radicales que dan origen a las oxisales. Nombre Fórmula Radical Nombre

Ácido Nítrico HNO3 NO3 — 1 Nitrato

Ácido Nitroso HNO2 NO2 -1 Nitrito

Ácido Sulfúrico H2SO4 HSO4 -1

SO4 -2

Sulfato ácido o bisulfato Sulfato

Ácido Sulfuroso H2SO3 HSO3 -1

SO3 -2

Sulfito ácido o Bisulfito Sulfito

Ácido Fosfórico H3PO4 H2PO4 -1

HPO4 -2

PO4 -3

Fosfato Biácido Fosfato Monoácido Fosfato

Ácido Fosforoso H3PO3 H2PO3 -1

HPO3 -2

PO3 -3

Fosfito Diácido Fosfito Monoácido Fosfito

Ácido Arsénico H3AsO4 H2AsO4 -1

HAsO4 -2

AsO4 -3

Arseniato Diácido Arseniato Monoácido Arseniato

Ácido Carbónico H2CO3 HCO3 -1

CO3 -2

Bicarbonato Carbonato

Ácido Bórico H3BO3 BO3 -3 Borato

Ácido Silícico H2SiO3 SiO3 -2 Silicato


53

Ácido Perclórico HClO4 ClO4 -1 Perclorato

Ácido Clórico HClO3 ClO3 -1 Clorato

Ácido Cloroso HClO2 ClO2 -1 Clorito

Ácido Hipocloroso HClO ClO -1 Hipoclorito

Ácido Brómico HBrO3 BrO3 -1 Bromato

Ácido Bromoso HBrO2 BrO2 -1 Bromito

Ácido Hipobromoso HBrO BrO -1 Hipobromito

Ácido Peryódico HIO4 IO4 -1 Peryodato

Ácido Yódico HIO3 IO3 -1 Yodato

Ácido Yodoso HIO2 IO2 -1 Yodito

Ácido Hipoyodoso HIO IO -1 Hipoyodito

Ácido Permangánico HMnO4 MnO4 -1 Permanganato

Ácido Crómico H2CrO4 CrO4 -2 Cromato

Ácido Dicrómico H2Cr2O7 Cr2O7 -2 Dicromato

Ácido Estánico H2SnO3 SnO3 -2 Estanato

Ácido Estanoso H2SnO2 SnO2 -2 Estanito

Ácido Arsenioso

H3AsO3 H2AsO3 -1

HAsO3 -2

AsO3 -3

Arsenito Biácido Arsenito Monoácido Arsenito

Ácido Fluorhídrico HF F -1 Fluoruro

Ácido Clorhídrico HCl Cl -1 Cloruro

Ácido Bromhídrico HBr Br -1 Bromuro

Ácido Yodhídrico HI I- –1 Yoduro

Ácido Cianhídrico HCN CN -1 Cianuro

Ácido Sulfhídrico

H2S HS -1

S -2 Sulfuro ácido Sulfuro

Ácido Selenhídrico H2Se Se -2 Seleniuro

Ácido Telurhídrico H2Te Te -2 Teluro

COMPUESTOS CUATERNARIOS Resulta de la reacción de neutralización de un ácido con una base, obteniéndose una sal más agua. Sales ácidas Una sal ácida resulta cuando los hidrógenos del ácido del cual proviene no son sustituidos totalmente por los átomos metálicos del hidróxido o base. Veamos algunos ejemplos. H 2 CO 3 + NaOH NaHCO 3 + H 2 O H 2 SO 4 + KOH KHSO 4 + H 2 O


54

NOMENCLATURA Para nombrar las sales ácidas se considera lo siguiente: Al radical del ácido se antepone el prefijo BI y las terminaciones OSO e ICO del ácido se cambian por ITO o ATO en la sal ácida. Ejemplos: H 2 SO 3 + KOH KHSO 3 + H 2 O Ac. Sulfuroso Hidróxido de potasio Bisulfito de potasio agua o Sulfito acido de potasio H 2 SO 4 + KOH KHSO 4 + H 2 O Ac. Sulfurico Hidróxido de potasio Bisulfato de potasio agua o Sulfato ácido de potasio Sales neutras Son aquellas en donde los hidrógenos de los ácidos son sustituidos totalmente por los átomos metálicos de los hidróxidos o bases. NOMENCLATURA La misma de las sales haloideas y oxisales Ejemplos: H3 B O3 + Ca(OH)2 Ca3 (BO3)2 + H 2 O Ac. Bórico Hidróxido de calcio Borato de calcio agua H2 S + Al(OH)3 Al2S3 + H 2 O Ac. Sulfhídrico Hidróxido de aluminio Sulfuro de aluminio agua Elabora un cuadro sinóptico que ejemplifique de manera gráfica como se van obteniendo los compuestos químicos a partir de otros.

Integrados en equipos, contesten las actividades de autoaprendizaje y autoevaluación contenidas en tu antología.


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ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN

I. Construye el mapa conceptual de los compuestos químicos

1. Recórtalos y coloca en el lugar que le corresponda, los siguientes conceptos o

ejemplos;

( )

COMPUESTOS

QUÍMICOS ( )

ÓXIDOS

( )

BASES

( )

ÁCIDOS

( )

ÓXIDOS

( )

HIDRÁCIDOS

( )

OXIÁCIDOS

( )

SAL

HALOIDEA

( )

OXISAL

NaOH

Ca(OH)2

Al(OH)3

Na2O

MgO

Al2O3

HCl

HCN

H2S

HClO

HNO2

H3PO4

NaCl

CaS

AlBr3

NaClO

BaSO4

AlPO3


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2. Intégrate a uno de los 4 equipos que se formarán, elige al presidente, intercambia opiniones para formar su propuesta.

3. Ahora analicen las propuestas de los otros equipos y corrijan su propuesta si

consideran necesario.

COMPUESTOS INORGANICOS

Se clasifican

en

( )

SALES ( )

ANIHÍDRIDOS

CO2

N2O3

P2O5

Se dividen en Se dividen en Se dividen en


57

VIII. Llena el siguiente crucigrama:

1 2 3

4 5

6 7 8 9

10 12 13 14 15 16

17 18

19 20

21 22 23

24 25 26

27 28 29 30

Horizontales 1. F 3. Tungsteno 4.Yoduro de francio 6. Sustancia pura que no se puede descomponer 10. Tulio (al revés) 12. Iridio -2 13. Nombre del anión CO3 17. Argón 18.Oxígeno, telurio y antimonio (iniciales) 19. El quinto elemento más abundante en el Universo


58

21. Cociente del perímetro de la circunferencia entre el radio 22. El único elemento que se descubrió en el Sol antes que en la Tierra 24. Cantidad de materia 26. El rey de la selva 27. Elemento con número atómico 28 28. Hidróxido de potasio 29. Osmio (al revés) 30. Elemento del bulbo de los termómetros Verticales 1. Técnica de separación que se basa en la diferencia de solubilidad de dos compuestos 2. Óxido de erbio (al revés) 5. Boga 7. Óxido de manganeso ( al revés) 8. Ti 9. Au 13. Sulfuro de cobre (II) 14. Boro, radón y aluminio (iniciales) 15. NO 16. Bebida típicamente mexicana 20. Rodio 21. Prometio 23. Un óxido 25. El metal más ligero.

Mezclados en un conjunto de letras están los nombres de los siguientes elementos. Al B Cl He Li N K S Ar Be Co Rd Mg O Rb Sn As Br Cu I Mn Pd Se Ti Ba Ca F Fe Hg P Si U Be C Au Pb Ni Pt Na Zn

N A D I O I D A L A P O L O N O A O

A S O D I O T A R R U D A N A X L I

N E M I C N I Z N S O I T O R I U N

T L O T L A B O C E E O A B G D M G

O E Z I A E R T X N N N O R O O I A

A N T R C A H E N I E I I A N S N M

F I I B H I D E Q O R T L C P E I E

L O O T D I O U I D F R I M O N O R


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U R S R A D E T U O U O R A T A N C

O S O F I L I R E R Z G E G A G E U

R G O M O L P E R C A E B N S N G R

O R I M E R C U R O L N I E I A I I

S I L I C I O C E O D O I S O M X O

O I R U C O B R N H I D R O G I O S

E S T A O R U B I D I O O D U L O

O M O R B I E Z A D O I S E N G A M

PARA SABER MAS.

Nombres comunes de algunos compuestos, nombres sistemáticos, fórmulas y algunos usos.

NOMBRE COMUN NOMBRE SISTEMATICO

FORMULA USO

Sal de Amónio Amoníaco NH3 Limpiador, refrigerante comercial, fertilizante

Polvo de hornear, bicarbonato

Carbonato ácido de sodio

NaHCO3 Polvo de hornear, algunos extintores de fuego, antiácido, desodorizante

Hielo seco (sólido), gas carbónico (gas)

Dióxido de carbono CO2 Extintores de fuego, sustancias congelantes, gas de invernadero

Sales de Epson Sulfato de magnesio heptahidratado

MgSO4 · 7H2O Laxante fuerte, para lavar tejidos infectados

Gas hilarante Anhídrido hiponitroso

N2O Anestésico

Mármol, yeso piedra caliza

Carbonato de calcio CaCO3 Para hacer cemento, antiácido y para prevenir la diarrea

Leche de magnesia Hidróxido de magnesio

Mg(OH)2 Antiácido y laxante

Ácido muriático Ácido clorhídrico HCl Limpiador de metales


60

como el hierro antes de galvanizar; ácido del estómago (digestivo); ácido para “piscinas”

Gas natural Metano (componente principal)

CH4 Para calefacción doméstica y de edificios

Aceite de vitriolo Ácido sulfúrico H2SO4 Ácido de baterías (diluido), limpiador de metales

Cal viva, cal Óxido de calcio CaO Para producir cal apagada

Cal apagada Hidróxido de calcio Ca(OH)2 Para hacer argamasa

Lejía, sosa cáustica Hidróxido de sodio NaOH Para fabricar jabón, limpiador de tuberías

Azúcar Sacarosa C12H22O11 Endulzante o edulcorante

Sal de mesa Cloruro de sodio NaCl Sazonador

Vinagre (cuando está en solución diluida alrededor de 5%)

Ácido acético HC2H3O2 Para aderezar ensaladas, para encurtir algunos alimentos

Agua Óxido de hidrógeno (agua)

H2O Para beber, para lavar.


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62

GLOSARIO

Anión. Ión negativo

Catión. Ión positivo

Fórmula. Conjunto de símbolos con el que se representa un compuesto

Símbolo. Letra o grupo de letras que se usan para representar un

elemento químico

Valencia. Es un número que determina el poder que tiene un átomo de combinarse

Halógeno. Que engendra o forma sales.

Electropositivo Átomo que al perder electrones queda en forma de ión positivo

Electronegativo Átomos que ganan electrones y se transforman en iones negativos

Elemento. Átomos del mismo tipo.


63

Ión. Átomo o grupo de átomos que tienen carga eléctrica positiva o negativa

Homogéneo. Uniforme, parejo, igual, formado por cosas iguales

Objetivo. Propósito

Estudiante. Persona que adquiere conocimientos.

Jabón. Pasta que se utiliza para la limpieza.

Contaminación. Acción y efecto de alterar los sistemas biológicos.

Embalsamar. Preparar a los cadáveres con ciertas sustancias.

Cosmético. Relativo al adorno o a la belleza.

Aleación. Mezcla de metales.

Filosófico. Relacionado con la sabiduría.

Teoría. Supuesta verdad que ha resistido muchos ensayos

Ley. Regla a que se sujetan los fenómenos.

Experimentación. Ensayo para probar una hipótesis.

Hipótesis. Supuesta verdad sujeta a verificación.

Medio ambiente. Circunstancias que rodean.

Clima. Conjunto de condiciones atmosféricas.

Abono. Sustancia orgánica que se le agrega a la tierra para aumentar su rendimiento.

Radioactividad. Emisón espontánea de rayos de alta energía.

Conductor. Trasmisor de calor o electricidad.

Trabajo. Movimiento de una masa a través de una distancia.

Fósil. Restos de organismos de otras épocas.

Alquimista. Antepasado de los químicos.


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Artificial. No natural.

Nomenclatura Sistema para dar nombres.

Análogo. Semejante.

Modelo. Representación.

Parámetro. Medida.

Pauta. Guía.

Fétido. Desagradable; mal oliente.


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Bibliografía

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INTRODUCCIÓN - cbta185.comcbta185.com/antologias/1ER SEMESTRE/Primer Semestre Quimica.pdf · aprenden de ellos". Ralph A. Burns. Bienvenido a una emocionante aventura en el mundo