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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES

PLANTEL SUR

REA DE CIENCIAS EXPERIMENTALES

GUA DE ESTUDIO PARA PREPARAR EL EXAMEN EXTRAORDINARIO DE QUMICA I

COORDINADORAS Carlota Francis Navarro Len

Blanca Estela Zenteno Mendoza

AUTORES Martha Patricia Campos Arias

Pvel Castillo Urueta Magali Jazmn Estudillo Clavera

Guadalupe Guzmn Flores Adriana Lpez Fernndez

Carlota Francis Navarro Len Salomn Ramrez Cruz

Mara del Pilar Romn Guerrero Blanca Estela Zenteno Mendoza

Septiembre 2011

Enlace de hidrgeno

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PRESENTACIN La gua que tienes entre tus manos, fue elaborada para apoyar la preparacin de tu examen extraordinario de Qumica I. sta contempla los contenidos disciplinarios bsicos del programa de Qumica I del PEA, entre los que destacan compuesto, elemento, mezcla, reaccin qumica, modelos atmicos y tabla peridica. Dichos contenidos se encuentran inmersos en el contexto que marcan las dos unidades temticas: La unidad I Agua, compuesto indispensable y la unidad II Oxgeno, componente activo del aire. Para cada unidad temtica, te ofrecemos una breve lectura que relaciona aspectos cotidianos que tienen que ver con la qumica, o algunos relatos que hacen referencia a la ciencia en la historia. Tambin encontrars explicaciones breves sobre aspectos tericos y conceptuales bsicos necesarios para iniciar el estudio y resolucin de tu gua; para que logres mejores aprendizajes te sugerimos que consultes los textos de qumica que se encuentran en la biblioteca del plantel que citamos al final de la gua. Por supuesto, tambin te proponemos algunos ejercicios para que confirmes tus conocimientos, hemos desarrollado algunas actividades de aprendizaje y ejercicios de evaluacin para que puedas medir tu desempeo.

INSTRUCCIONES Y RECOMENDACIONES Est gua es un material til no slo para preparar un examen extraordinario sino tambin para apoyarte durante el curso de qumica I. Sin embargo, como todo en la vida, este material requiere de tu esfuerzo para poderlo transformar en una herramienta til para tu aprendizaje. Para ello te recomendamos lo siguiente: 9 Lee con atencin cada uno de los temas 9 Resuelve los ejercicios 9 Responde los cuestionarios de evaluacin 9 Verifica tus respuestas para valorar que tanto has aprendido

S las respuestas de tus evaluaciones no son satisfactorias, medita en todas aquellas circunstancias que estn obstaculizando tu aprendizaje, por ejemplo, falta de atencin, pocas horas de estudio, incomprensin de algunos temas, carencia de conocimientos.

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Para tener xito en la preparacin de tu examen te recomendamos que: 9 Consultes la bibliografa de apoyo que te recomendamos 9 Resuelvas toda la gua 9 Asistas a las asesoras para resolver tus dudas

No olvides lo siguiente!

1. Realizar los trmites para inscribirte al examen extraordinario 2. Registrar la fecha y hora del examen 3. Presentarte puntualmente al examen, llevando contigo la credencial de la

escuela 4. Llevar la gua resuelta

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PRIMERA UNIDAD AGUA COMPUESTO INDISPENSABLE

Por qu el agua se contamina tan fcilmente? Cmo se separan los contaminantes del agua? Qu importancia tienen las mezclas en nuestra vida diaria? Es el agua un compuesto o un elemento? Por qu es indispensable el agua para la vida?

POR QU EL AGUA SE CONTAMINA TAN FCILMENTE?

Qu hace a la molcula de agua una maravilla? Existen maravillas naturales, y otras creadas por el ser humano, que al mirarlas, sentirlas o escucharlas nos dejan con una grata sensacin de xtasis. Sin embargo existen otras, que son tan comunes para nosotros que no se nos antojan ni interesantes ni sorprendentes; pero cuando nos enteramos de sus caractersticas nos impactan por ser verdaderamente extraordinarias. Uno de estos casos es el del agua. Veamos por qu es tan maravillosa esta sustancia natural. El agua es maravillosa porque permite mantener constante la temperatura de nuestro cuerpo, ya que para evaporarse requiere de una gran cantidad de energa que toma del entorno, haciendo descender la temperatura. Es maravillosa porque cuando se congela, su volumen aumenta, provocando que la densidad del agua en estado slido (hielo) sea menor que la del agua lquida. Lo que da como resultado que el hielo flote sobre la superficie de lagos o mares evitando as que estos se congelen totalmente. Por otro lado, las capas de hielo que se forman sobre la superficie de lagos y mares, actan como aislante trmico, lo que permite la supervivencia de flora y fauna marina. El agua es una maravilla porque disuelve una gran cantidad de sustancias, permitiendo el transporte de nutrientes al interior de nuestro organismo y el transporte de nutrientes desde el suelo hasta la copa de los rboles ms altos. El

Figura 1. Agua en estado

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agua tambin facilita la eliminacin de sustancias que son txicas para los seres vivos, como lo es el amoniaco, la urea o el cido rico a travs de la disolucin llamada orina. Verdad que es un lquido maravilloso? Los ejemplos anteriores nos muestran que el agua es esencial para la vida en sus diferentes manifestaciones, quiz sucede que desconocemos gran parte de sus propiedades y por eso no nos asombra, pero al conocerlas no slo volver a sorprendernos, adems nos motivar a cuidarla. En la naturaleza es difcil encontrar agua pura (desde el punto de vista qumico), ya que a su paso por arroyos, ros y mares, el agua disuelve una gran variedad de sustancias orgnicas e inorgnicas, dando lugar a la formacin de disoluciones. Cuando expresamos que el agua es qumicamente pura estamos diciendo que slo contiene molculas de agua. Si pudiramos observar una muestra de agua pura a nivel partcula, veramos que se encuentra formada de un solo tipo de molculas, es decir veramos molculas iguales. Como sustancia pura, el agua posee propiedades especficas que la caracterizan, la identifican y la diferencian de otras sustancias como lo puedes observar en la tabla I. Entre estas propiedades se

encuentra la temperatura de fusin, la temperatura de ebullicin, la densidad, la conductividad elctrica, el color y el sabor, entre otras. Las propiedades citadas anteriormente, son consideradas intensivas porque no dependen de la cantidad de materia, por lo que tienen valores constantes si las condiciones ambientales no cambian.

Figura 2. Molculas de agua

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Tabla I. Comparacin de las propiedades fsicas del agua y de otras sustancias. Frmula Color Estado de

agregacin

Masa molar

(g/mol)

Punto de fusin

(C)

Punto de ebullicin

(C)

Calor de fusin (Cal/g)

H2O incoloro lquido 18 0.00 100 80.0 H2S incoloro gas 34 - 85.5 - 60.3 16 H2Se incoloro gas 81 - 65.7 - 41.3 7 H2Te incoloro gas 130 -49 -2 - EJERCICIO Ahora t! Imagina que te encuentras en Veracruz, y que requieres hervir agua para beber. Para este fin colocas en la estufa dos cacerolas con agua. Una de ellas contiene 1 L de agua y la otra contiene 10 L. Reflexiona y explica: A qu temperatura comenzar la ebullicin en cada cacerola? La capacidad de disolucin del agua, es una de las propiedades extraordinarias que permiten la vida en el planeta tierra, debido a que todos los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte de nutrientes. El agua disuelve una gran variedad de sustancias, sin embargo, es precisamente su capacidad disolvente lo que facilita su contaminacin.

Figura 4. Agua hirviendo

Figura 5. Solvatacin del NaCl en agua

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De aqu que, el agua no se encuentra sola (pura), por lo regular el agua se encuentra acompaada de otras sustancias disueltas formando mezclas. MEZCLAS Y SU CLASIFICACIN EN HOMOGNEAS Y HETEROGNEAS Se conoce como mezcla a la combinacin fsica de dos o ms sustancias, las cuales conservan sus propiedades originales porque al mezclarse, no se realiza ninguna reaccin qumica entre ellas, es decir, se encuentran juntas pero separadas. Cada una de las sustancias que forman una mezcla recibe el nombre de componente. Las mezclas se clasifican en homogneas y heterogneas. Los componentes de una mezcla pueden ser slidos, lquidos o gaseosos. El agua potable es un ejemplo de mezcla homognea ya que en su paso por las tuberas del sistema de distribucin, el agua va disolviendo sustancias que se incorporan a ella. Se dice que es homognea porque es uniforme en apariencia (se observa una sola fase) y en composicin (tiene la misma concentracin en cualquier punto de la mezcla). Las mezclas homogneas son conocidas como disoluciones. Las mezclas homogneas se forman cuando el soluto se disuelve en el disolvente y entonces, la apariencia y la composicin de la disolucin es la misma en cualquier punto.

Cuando una mezcla consta de ms de una fase, quiz tenga su apariencia totalmente uniforme, pero al examinarla de cerca ya no lo tenga, entonces decimos que tenemos una mezcla heterognea por ejemplo la leche. Cuando una mezcla se separa en sus componentes puros, se dice que los componentes se purifican. Sin embargo la separacin no se completa en un solo paso. Los componentes de una mezcla pueden separarse por medios fsicos como destilacin, evaporacin, filtracin, decantacin o centrifugacin. Si despus de mezclar algunas sustancias, stas reaccionan qumicamente, entonces no se pueden recuperar por medios fsicos, pues se han formado compuestos nuevos. SUSTANCIAS PURAS Los elementos son sustancias puras que estn constituidas por tomos idnticos, algunos elementos son monoatmicos: sodio (Na), diatmicos: oxgeno (O2) o poli atmicos: azufre (S8). Algunos de ellos se encuentran libres en la naturaleza, es decir en su forma elemental, sin embargo, la mayora de los elementos se encuentran formando sustancias puras compuestas (compuestos). Esto quiere decir que se encuentran unidos a uno ms tomos distintos.

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EJERCICIOS Ahora t! 1. Ser lo mismo hablar de mezcla que de disolucin? Pon un ejemplo y justifica tu respuesta. 2. Ser posible tener disoluciones en cualquiera de los tres estados de agregacin? Cita ejemplos. 3. Observa las imgenes y coloca dentro del parntesis el nmero correspondiente:

1

2

3

4

5

6

7

Nota: se pueden repetir nmeros, y en algunas ocasiones puede haber ms de una respuesta.

a. Una mezcla homognea ( )

b. Una mezcla heterognea ( )

c. Un elemento ( )

d. Un compuesto ( )

e. Un elemento diatmico ( )

f. Molculas de un compuesto ( )

g. Molculas de un elemento ( )

h. Un elemento mono atmico ( )

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4. Para cada uno de los siguientes ejemplos completa la tabla y clasifica al gas mencionado ya sea como (a) sustancia pura elemental, (b) sustancia pura compuesta, (c) mezcla homognea o (d) mezcla heterognea.

Ejemplos:

A. Tanque que contiene helio utilizado para inflar globos B. Un tanque de buceo que contiene aire C. Un tanque que contiene gas Butano D. Un tanque que contiene oxgeno E. Un tanque de dixido de carbono

Ejemplos A B C D E

Gas mencionado Helio Aire Butano Oxgeno Dixido de carbono

Dibuja cmo se ver a nivel partcula.

Nmero de componentes

Su composicin es variable o fija

Cul es su frmula?

Mediante que tipo de mtodos se pueden separar sus componentes

Clasificacin

5. Investiga cmo se clasifican las mezclas heterogneas y elabora un cuadro

comparativo en el que se sealen las diferencias.

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6. Completa la siguiente tabla:

Estado de agregacin

Es una sustancia pura o una mezcla?

Si es una mezcla, es homognea o es heterognea?

Si es una sustancia pura,

es un elemento o es un

compuesto?

Refresco

Agua

Hidrgeno

Bronce

Hielo seco (dixido de carbono)

CMO SE SEPARAN LOS CONTAMINANTES DEL AGUA? Las fuentes naturales de agua dulce como lo son ros, y lagos, contienen una gran variedad de sales disueltas e incluso materia suspendida, as como microorganismos que podran ser perjudiciales para nuestra salud. En general, para el abastecimiento de las grandes ciudades, el agua se toma de estas fuentes por lo que se requiere de un tratamiento previo a su uso, con el propsito de obtener agua potable. Por otro lado, cuando el agua se utiliza en procesos industriales, agrcolas o incluso en nuestro hogar, se contamina con microorganismos, materia orgnica e inorgnica por lo que eliminar los contaminantes del agua puede ser un proceso costoso que requiere de mtodos fsicos, qumicos y biolgicos. Los mtodos fsicos ms utilizados para separa los contaminantes del agua son la decantacin, sedimentacin, filtracin y destilacin. Los mtodos fsicos de separacin se caracterizan por no alterar la identidad qumica de las sustancias (no cambian las propiedades fsicas y qumicas de las sustancias que se separan).

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EJERCICIO Ahora t! Investiga el fundamento de los siguientes mtodos fsico de separacin de mezclas y su aplicacin a nivel industrial. Observa los ejemplos.

MTODO FSICO FUNDAMENTO APLICACIN A

NIVEL INDUSTRIAL Filtracin Para separar mezclas heterogneas, slido-

lquido a travs de un medio poroso Separacin de contaminantes en agua residual

Destilacin Se basa en las diferencias que existen entre los puntos de ebullicin de las sustancias, Se utiliza principalmente para separar mezclas homogneas de lquidos que se mezclan (miscibles).

Destilacin de bebidas alcohlicas

Cromatografa

Tamizado

Cristalizacin

Imantacin

Decantacin lquido-lquido

Decantacin slido-lquido

smosis

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FILTRACIN CROMATOGRAFA

CRISTALIZACIN DESTILACIN

MAGNETIZACIN DECANTACIN

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EJERCICIO Ahora t! Mediante un diagrama de flujo, ilustra cmo separaras las siguientes mezclas:

a) un refresco de naranja b) sal, arena y limadura de hierro c) agua, aceite y alcohol d) grava, arena y agua

QU IMPORTANCIA TIENEN LAS MEZCLAS EN NUESTRA VIDA DIARIA?

Las mezclas forman parte de nuestra vida diaria, el aire que respiramos, los alimentos que comemos, los medicamentos que ingerimos y los productos de limpieza que usamos son ejemplos de mezclas. Las mezclas se encuentran formadas por varias sustancias que permanecen juntas, pero que conservan su identidad.

En las mezclas homogneas, las cuales son disoluciones, se puede calcular la cantidad en la que se encuentra presente el soluto, a esto le llamamos concentracin del soluto. La cantidad de soluto que puede disolverse en un disolvente depende de varios factores, siendo los ms importantes:

La naturaleza del soluto y el disolvente. Por ejemplo, Un soluto de tipo polar, se disolver mejor en disolventes polares como el agua. Un soluto no polar se disolver mejor en solutos no polares como el benceno o el hexano

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La temperatura a la cual se realiza el proceso de disolucin del soluto. La mayora de las sustancias se disuelven mejor cuando se incrementa la temperatura, pero existen excepciones por ejemplo, algunas sales se disuelven en fro. Por otro lado, los gases son ms solubles en fro que en caliente.

Para las disoluciones en fase gaseosa, la presin es un factor que modifica la solubilidad.

Muy a menudo, en nuestra vida diaria, nos vemos en la necesidad de conocer la concentracin de las disoluciones que utilizamos. Por ejemplo, es importante que las personas conozcan y consideren la concentracin en la cual se encuentra el principio activo de un medicamento, porque la dosis en la que se prescribe, se encuentra en funcin de la edad y la masa corporal del paciente. Es importante conocer la concentracin de los productos de limpieza, para saber si es necesario diluirlos o no, y para seleccionar el que ms nos conviene; ya que en este caso el precio del producto depender de la concentracin del mismo. Actualmente, la concentracin de alcohol que contienen las bebidas que se ingieren y principalmente, la concentracin de alcohol que las personas tienen en su cuerpo, determina si un conductor es enviado a prisin o no. De alguna u otra forma, conocer la concentracin de las disoluciones resulta importante para cualquier ciudadano informado. Existen varias formas de expresar la concentracin de una disolucin como se muestra en la siguiente tabla: Tabla 2. Formas de expresar la concentracin de disoluciones

Forma de expresar la concentracin

Frmula

% en masa % m = masa de soluto (g) X 100 % m masa de disolucin (g)

% en volumen % v = volumen de soluto (mL) X 100 % v volumen de la disolucin (mL)

% masa/ volumen % m = masa de soluto (g) X 100 % v volumen de la disolucin (mL)

partes por milln ppm = mg de soluto / Kg de disolucin ppm = mg de soluto / L de disolucin

La etiqueta de productos de limpieza como cloralex indica que contiene hipoclorito de sodio al 6% en masa, lo cual significa que, de cada 100 g de producto 6 g son de hipoclorito y 94 g de agua.

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La etiqueta de un vino tinto seala que contiene 12 % en volumen (12 grados Gay-Lussac) de alcohol. Esto quiere decir que si bebes una copa de vino de 100 mL ingieres 12 mL de alcohol. Pero si bebes 5 copas de vino tinto cunto alcohol ingerirs? Vino tinto Soluto -------> Alcohol = 12 mL 5 x 12 = 60 mL 12% V (disolucin) Disolvente -----> Agua = 88 mL 5 x 88 = 440 mL 100 mL 500 mL EJERCICIOS Ahora t!

1. Si vamos adicionando cada vez ms soluto a una disolucin, llegar el momento en que sta ya no se disuelve ms; entonces decimos que se encuentra:

a) Concentrada b) Saturada c) Diluida

2. Cmo vara la solubilidad al aumentar la temperatura? a) Aumenta para cualquier tipo de disolucin b) Aumenta si se trata de una disolucin de slido en lquido, pero disminuye

si se trata de una disolucin de gas en lquido c) Por lo general, aumenta pero existen raras excepciones como las

disoluciones de algunas sales en agua

3. Si una persona ingiere dos cervezas de 250 mL cada una cuya concentracin es de 4.8 % en volumen.

a) Cuntos mL de alcohol etlico ingiri? b) Suponiendo que todo el alcohol ingerido pasa a la sangre y si la densidad

del alcohol es de 0.79 g / mL. Qu cantidad de alcohol tendr en su sangre?

c) Si suponemos que en nuestro organismo tenemos 5 L de sangre y qu la mxima cantidad permitida en sangre es de 0.5 g/L podran multarlo si conduce?

4. La Norma Oficial Mexicana (NOM) indica que el agua potable no debe

contener ms de 1 ppm de cloro libre. Expresa el significado de la norma si la unidad que utilizas es el miligramo.

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5. El vinagre es una disolucin de cido actico en agua. Si mezclamos 200

mL de cido actico con 500 mL de agua A qu concentracin en por ciento en volumen quedar la disolucin de vinagre?

6. La leche de vaca suele contener 4.5 % en masa del azcar lactosa.

C12H22O11. Calcula la masa de lactosa presente en 175 g de leche.

7. Qu masa de agua se debe aadir a 425 g de formaldehdo para preparar una disolucin al 40 % en masa de este ltimo? Nota: esta disolucin llamada formalina se emplea para conservar muestras biolgicas.

8. Hoy en da, como sustituyente de la mercromina se utiliza lo que se

conoce con el nombre de betadine (povidona yodada), antisptico que contiene yodo. La botella contiene 500 mL. Si leemos su composicin en la etiqueta, encontramos que, por cada 100 mL de la disolucin se tienen 10 g de povidona yodada. Calcula la concentracin de la disolucin en g/L.

ES EL AGUA UN COMPUESTO O UN ELEMENTO? Produccin de Hidrgeno, combustible del futuro Qu suceder con los requerimientos de combustible para los vehculos y transporte en general si es inminente el agotamiento del petrleo? Los vehculos impulsados por energa solar o elctrica, o una combinacin de ambas, no satisfacen las necesidades, adems su velocidad es limitada, slo operaran en lugares soleados; por otro lado, la energa que se pudiera almacenar no sera suficiente para efectuar los largos recorridos de los vehculos actuales. Existen otras opciones, por ejemplo, hoy en da ya circulan vehculos cuyo combustible es metano (gas natural) o metanol, slo por mencionar las principales innovaciones, otra posibilidad sera utilizar hidrgeno como combustible, que tambin ya ha sido probado en automviles y que origina slo agua y energa en la reaccin de combustin que presenta con el oxgeno del aire. De acuerdo con la siguiente reaccin:

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2 H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l) + Energa

La razn por la que no se utiliza es que prcticamente no hay gas H2 en la tierra, todo el que haba en la atmsfera reaccion por la accin de los rayos producidos por las tormentas con el oxgeno y se convirti en agua. Aunque hay muchas bacterias en la tierra que producen hidrgeno en las reacciones de fermentacin, otras lo utilizan rpidamente por ser una excelente fuente de energa. Aunque existen abundantes cantidades de hidrgeno, ste se encuentra combinado principalmente con el oxgeno en forma de agua, o con otros compuestos. Electrlisis del agua Desde luego, podemos descomponer el agua por electrlisis para obtener hidrgeno, pero esto implicara el uso de energa. El hidrgeno puede ser producido con un equipo muy simple, que realice la electrlisis del agua, haciendo pasar una corriente directa en agua con un electrolito. El hidrgeno burbujeara hacia el electrodo negativo, y el oxgeno hacia el electrodo positivo la reaccin que se lleva a cabo es:.

E

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2H2O (l) + Energa 2 H2 (g) + O2 (g)

+

Un anlisis econmico del proyecto muestra que el costo del hidrgeno producido por la corriente directa generada por la energa solar sera ms alto que el de la gasolina, pero esta situacin se invertira radicalmente cuando empezaran las restricciones por la escasa disponibilidad del petrleo, sin embargo, un problema de esta tecnologa es el hecho de que es difcil almacenar suficiente hidrgeno gaseoso en un vehculo para permitirle una operacin prctica. Comprimirlo para tenerlo como hidrgeno lquido requerira de energa, reducindose entonces su eficiencia energtica. EJERCICIOS Ahora t! 1. El siguiente texto contiene 10 conceptos, los cuales son claves para la electrlisis y sntesis del agua, mencionadas en la lectura anterior. Encuentra las palabras que faltan y llena los espacios en blanco del prrafo. El _____________ se puede usar como una alternativa para mover automviles, ya que slo origina ________ y __________________, en su reaccin con el ______________. Aunque existe gran cantidad de hidrgeno en la naturaleza se encuentra combinado con el oxgeno en forma de _________. En la reaccin qumica de la electrlisis del agua se generan los volmenes de hidrgeno y oxgeno en proporcin _____ a ______, clasificando la reaccin como de _____________. Al hacer reaccionar hidrgeno y oxgeno en estado ____________ se genera agua y mucha _____________ por lo que la reaccin se clasifica como de ________________.

E

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2. La electrlisis del agua que se lleva a cabo en el laboratorio genera dos gases incoloros (oxgeno e hidrgeno) que se obtienen en diferente proporcin como se muestra en la figura 7.

a. Qu relacin hay entre los volmenes de ambos gases?

b. Cmo explicaras ese resultado?

c. Qu sucede si durante la electrlisis dejas de proporcionar energa elctrica?

d. Uno de esos gases se puede reconocer porque es un comburente, l ____________________ y el otro porque es un ____________________ por ello al acercarle un cerillo encendido ____________________.

Sntesis de agua La reaccin qumica opuesta a la descomposicin del agua es la sntesis del agua, observa la imagen y contesta los siguientes ejercicios. EJERCICIOS Ahora tu! 1. Si la frmula del agua es H2O la proporcin adecuada es ____volmenes de _____________ y ____ volumen de ______________.

MPCA, PCU. 2010

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2. Por qu no es suficiente mezclar los gases? 3. Para qu se emplea una fuente de energa como un cerillo en la sntesis del agua? 4. De acuerdo con Proust un qumico de finales del siglo XVIII Cuando dos o ms elementos se combinan para formar el mismo compuesto, lo hacen siempre en proporciones de masa definidas y constantes. A partir de esta informacin aplicada en la sntesis del agua podramos decir que se requiere mezclar _____g de hidrgeno con _____g de oxgeno para formar _____g de agua.

2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l) + Energa Cambios fsicos y qumicos En las reacciones qumicas que acabamos de estudiar una o ms sustancias (reactivos) se transforman en una o ms sustancias distintas (productos), por lo que se definen como cambios qumicos, mientras que los cambios de propiedades fsicas se denominan cambios fsicos, en este tipo de cambios la identidad se mantiene, aunque quiz su estado fsico o su tamao y la forma se modifiquen. Un ejemplo de cambio fsico es la evaporacin del agua.

Tabla 3. Diferencias entre cambios fsicos y qumicos CAMBIO FSICO

CARACTERSTICAS CAMBIO QUMICO

SI Se observan cambios de estado o se forman mezclas

NO

SI Es posible separar a las sustancias por medio de mtodos fsicos (como evaporacin, destilacin, filtrado, etc.)

NO

SI Las sustancias iniciales conservan sus propiedades.

NO

NO Una o ms sustancias se transforman en otras

SI

NO Hay ruptura y formacin de nuevos enlaces SI SI, en

algunos casos

Requiere de energa SI, en algunos casos

Masas atmicas: H: 1g O: 16 g

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EJERCICIOS Ahora t! 1. Cundo un cambio fsico requiere energa? 2. Cundo un cambio qumico requiere energa? 3. Qu es la energa de activacin? 4. Completa la siguiente tabla con la informacin que se te pide:

OBSERVACIN DEL HECHO O FENMENO

TIPO DE CAMBIOFSICO O QUMICO

EXPLICACIN

Preparacin de un caf. El aluminio se dobla con facilidad. La combustin de un tronco. El cerillo se enciende cuando se frota.

El aire se presiona con una bomba para forzarlo a entrar a la llanta.

Una pepita de oro se puede moldear hasta lograr una gran lmina delgada.

Cuando el polvo de hornear se humedece con agua, burbujea y libera dixido de carbono.

La mantequilla que se encuentra en la sartn caliente se derrite.

El magnesio arde en el aire.

El hielo seco (CO2) sublima. La densidad del agua se incrementa cuando se aade sal (NaCl).

Se calienta una olla con agua para cocinar.

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Reacciones qumicas Cuando hablamos de un cambio qumico nos referimos a las reacciones qumicas que tienen las sustancias, hay millones de reacciones qumicas que se llevan a cabo a nuestro alrededor no solamente en las industrias qumicas, sino adems hay en la cocina de tu casa, en la atmsfera, en tu cuerpo, entre muchas otras. Las reacciones qumicas inorgnicas las podemos clasificar en diferentes categoras, una de ellas es en base al comportamiento de las sustancias involucradas, como se puede observar en la siguiente tabla: Tabla 4. Clasificacin de reacciones Qumicas

La forma de representar las reacciones es a travs de las ecuaciones qumicas en las que se escriben las sustancias iniciales (reactivos) y las finales (productos) separadas por una flecha que indica que se han transformado, puede adems incluirse en estas informacin del estado de agregacin, el uso de catalizadores o incluso si requieren energa.

Reaccin Descripcin Ecuacin Representacin Anlisis o sntesis Sustancias

simples que forman un compuesto.

A + B AB

Descomposicin Compuesto que se transforma en sustancias ms sencillas

AB A + B

Desplazamiento o sustitucin simple

Elemento que reemplaza a otro en un compuesto

AB + C AC + B

Desplazamiento o sustitucin doble

Intercambio de iones de dos compuestos iniciales para formar dos compuestos finales diferentes

AB + CD AD + CB

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EJERCICIOS Ahora t! 1. Analiza las siguientes ecuaciones qumicas que representan las reacciones de descomposicin y sntesis del agua, y contesta las siguientes preguntas: (te dars cuenta que se parecen un poco porque los reactivos de una son los productos de la otra).

2H2O (l) + Energa 2H2 (g) + O2 (g)

2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (l) + Energa

a. Qu relacin existe entre ambas?

b. A qu se refiere el trmino sntesis?

2. La clasificacin de las reacciones puede hacerse adems, de acuerdo a la energa involucrada en estas, en reacciones endotrmicas y exotrmicas. En las primeras es necesario ___________________________ para que se lleven a cabo, como en la de electrlisis y en las segundas ___________________________ durante el curso de la reaccin como en la sntesis de agua. Teora Atmica de Dalton Te estars preguntando, por qu en una reaccin qumica las sustancias involucradas se combinan para formar sustancias nuevas? por qu se combinan de una manera y no de otra? qu son los tomos? Pues bien uno de los primeros cientficos en tratar de resolver stas preguntas fu Dalton (1766 1844) a finales del siglo XVIII que propuso una teora atmica basada en el conocimiento filosfico del atomismo y de la ley de la composicin definida, que establece que: los elementos de un compuesto deben estar presentes siempre en proporciones constantes de masa. Dalton se bas en aspectos experimentales para medir la masa de los componentes de los compuestos. A partir de sus resultados formul una teora que dio pauta al desarrollo de la teora moderna sobre la estructura de la materia a nivel atmico. La esencia del modelo puede resumirse de la siguiente manera:

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1. Los elementos se componen de partculas diminutas e indivisibles, llamadas tomos.

2. Los tomos del mismo elemento tienen masa y tamao semejantes. 3. tomos de elementos distintos tienen masa y tamao diferentes. 4. Los compuestos qumicos se forman por la unin de dos o ms tomos de

elementos distintos. 5. Los tomos se combinan para formar compuestos, en proporciones

numricas sencillas, como uno a uno, dos a dos a tres, etc. 6. Los tomos de dos elementos pueden combinarse en diferentes

proporciones para formar ms de un compuesto.

EJERCICIOS Ahora t!

1. En el siguiente ejercicio de estructura de la materia relaciona cada uno de los globos con las figuras que representan el concepto que tienen como rotulo, registra tu respuesta en la parte inferior:

2.

(a)_______________________________ (b)_______________________________ (c)_______________________________ (d)_______________________________ (e)_______________________________

Elemento Reaccin

Molcula diatmica

Compuesto poliatmico

PCU

(a)

(b)

(c)

(b)

+

(e)

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2. Si en la electrlisis del agua se obtienen 9 mL de oxgeno, debern producirse ______ mL de hidrgeno. 3. Un electrolito es un cido, una base o una sal disuelta en agua que ________________________. 4. En la reaccin de sntesis del agua se produce ______________________ mientras que en la electrlisis se requiere proporcionarla para ________________ los enlaces de las molculas y obtener los elementos que la componen. 5. En los cambios ____________ se llevan a cabo ___________ de enlaces y _______________ de otros por lo que las sustancias involucradas se transforman. 6. De acuerdo con los postulados de Dalton es posible que algunos elementos se __________________ en diferentes _______________ para formar ms de un compuesto como es el caso del H2O y el H2O2. 7. Relaciona las siguientes columnas:

POR QU ES INDISPENSABLE EL AGUA PARA LA VIDA?

Hasta aqu hemos estudiado algunas propiedades del agua as como las reacciones de sntesis y descomposicin, como te has dado cuenta es una molcula nica e imprescindible para toda forma de vida pues desempea funciones muy relevantes, derivadas de sus propiedades, por ejemplo:

Funcin disolvente de sustancias: El agua disuelve a la gran mayora de las sustancias esenciales para la vida como por ejemplo, protenas, vitaminas, minerales, gases como el oxgeno y el dixido de carbono. Prcticamente todas las biomolculas se encuentran mezcladas con ella formando diferentes tipos de dispersiones, ya sea disoluciones o dispersiones coloidales. Esta funcin deriva de su capacidad para unirse a molculas de muy diferentes caractersticas (solvatacin).

a) In ( ) H2 b) tomo ( ) Zn2+ c) Molcula ( ) Zn

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Funcin bioqumica: El agua es el medio en el que transcurren las reacciones metablicas. Pero adems participa activamente en muchas reacciones, siendo reactivo o producto de las mismas. Por ejemplo, se forma como producto en muchas reacciones del metabolismo como la respiracin y funciona como reactivo en la fotosntesis, aportando el hidrgeno necesario para la reduccin del CO2.

Funcin de transporte: El papel del agua como vehculo de transporte es una consecuencia directa de su capacidad disolvente. por esta funcin se incorporan los nutrientes y se eliminan los productos de desecho a travs de las membranas celulares o se distribuyen en el organismo por medio de la sangre, la linfa o la savia de las plantas.

Funcin estructural: El agua participa a nivel molecular hidratando macromolculas, lo que les confiere estabilidad estructural. A escala celular y orgnica el agua llena y da consistencia a las clulas y a muchos tejidos y rganos o incluso al cuerpo entero de muchos animales y plantas, sobre todo acuticos. Todo ello es consecuencia de la elevada fuerza de cohesin entre sus molculas debido a los puentes de hidrgeno. De esta forma se mantiene la columna de agua que es la savia bruta en el interior del xilema. O la forma del ojo, lleno de los humores vtreo y acuoso que esencialmente son agua.

Funcin amortiguadora mecnica: Como en el caso del lquido sinovial que disminuye el roce entre los huesos o el cefalorraqudeo que amortigua los posibles golpes del crneo en el encfalo.

Funcin termorreguladora: Los lquidos internos como la sangre de los vertebrados tienden a mantener constante el equilibrio de temperaturas en el interior del cuerpo, calentando las partes ms fras (piel) y enfriando aquellas ms calientes (hgado, msculos). Tambin el sudor nos ayuda a enfriarnos en verano o cuando hacemos ejercicio, al evaporarse enfriando la superficie corporal.

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Como recordars el agua no se encuentra como sustancia pura, sino que la encontramos siempre formando mezclas, una de ellas es el agua potable la cual es una disolucin de minerales y que es apta para el consumo humano por estar libre de microorganismos y minerales txicos. Por todas las funciones que desempea el agua para la vida debemos de reflexionar sobre la importancia de preservar este preciado recurso, cuando la usamos para actividades cotidianas como baarnos, lavarnos los dientes, preparar nuestros alimentos, etc., nunca pensamos en lo indispensable que es esta molcula para que la vida en nuestro planeta siga siendo como la conocemos hasta ahora. Las grandes ciudades al tener una gran poblacin requieren del abastecimiento de agua potable, en algunos casos ste no es suficiente y el agua se llega a cotizar a precios muy altos, si preguntamos a nuestros abuelos seguramente ellos nunca pensaron que se llegara a vender el agua en garrafones o botellas y las nuevas generaciones seguramente no estn consientes de que puede llegar el da en que tengamos que racionar el agua y sta solo se pueda usar para beber, es inimaginable pensar que no podamos tomar nuestro bao diario, o asistir a un balneario a divertirnos. Una vez que el agua ha sido usada en las actividades diarias de una ciudad (domsticas, comerciales, industriales y de servicios) se le considera agua residual y contiene una gran cantidad de sustancias disueltas, en suspensin, o flotando en ella, formando una mezcla heterognea muy compleja pero que es posible separar usando mtodos fsicos y qumicos. EJERCICIOS Ahora t! 1. Explica dos funciones del agua en los seres vivos y su relacin con sus propiedades. 2. Qu es el agua potable? 3. Qu es el agua residual? 4. Investiga cules son las fuentes de abastecimiento de agua potable de la Ciudad de Mxico. 5. Por qu el agua no se encuentra como sustancia pura en la naturaleza? 6.- Se puede obtener agua potable a partir de agua residual? Cmo?

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SEGUNDA UNIDAD OXGENO, COMPONENTE ACTIVO DEL AIRE

Es el aire una mezcla o una sustancia pura? Cmo acta el oxgeno del aire sobre los elementos? En qu son diferentes los metales de los no metales? En que difieren los xidos metlicos de los no metlicos? Cmo podemos predecir el tipo de enlace que hay entre dos tomos? Qu les sucede a las sustancias al quemarlas?

ES EL AIRE UNA MEZCLA O UNA SUSTANCIA PURA?

El aire es un parte constitutiva de la atmsfera terrestre, una mezcla gaseosa que integra el estrato que rodea a la tierra y el cual est en contacto con la biosfera y la hidrosfera. En ocasiones es posible advertir su presencia por sus desplazamientos, en forma de viento o brisa.

El aire debido a su composicin qumica, resulta indispensable para todos los organismos aerobios entre ellos el hombre. El aire ejerce una presin a la cual se le llama presin atmosfrica. El aire es una mezcla constituida aproximadamente por veinte componentes, algunos de los ms importantes y que se encuentran en mayor proporcin son: nitrgeno, oxgeno, argn, vapor de agua y dixido de carbono. El aire atmosfrico es una mezcla heterognea, pues en l coexisten tres fases: slida (partculas en suspensin), lquida (el agua que forma pequeas gotas microscpicas en las nubes y gaseosa) y gaseosa (nitrgeno, oxgeno, argn, dixido de carbono, contaminantes gaseosos, etc.). Sin embargo el aire es una mezcla homognea. El aire es una mezcla homognea de vital importancia para los seres vivos. Es un hecho que slo viviramos de cinco a diez minutos sin una fresca provisin de l. El aire que respiramos es parte de una delgada capa que rodea la tierra desde su

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superficie, separndola del resto del espacio, constituye lo que se denomina atmsfera. Para el funcionamiento y salud de nuestro organismo es fundamental el aire que respiramos. El aire tambin es importante en la industria, ya que contiene el gas oxgeno, utilizado principalmente en las combustiones (que generan calor) y en algunos otros procesos industriales.

El aire que respiramos es fundamental para nuestra salud ya que el oxgeno contenido es vital para el organismo. Sin embargo los habitantes que viven en grandes centros urbanos, como la Ciudad de Mxico, estn expuestos a respirar aire que contiene sustancias dainas para la salud. Considerada alguna vez como la Regin ms transparente del aire, la Ciudad de Mxico es hoy una de las urbes ms pobladas y contaminadas del mundo, la calidad de vida se ha visto afectada por fuentes generadoras de gases txicos y por reacciones qumicas secundarias producidas en la atmsfera. (Velasco et al. 2007).

CMO ACTA EL OXGENO DEL AIRE SOBRE LOS ELEMENTOS?

Como sabes la materia es todo aquello que nos rodea, pero es mltiple la cantidad de sustancias que estn contenidas en el aire, las que pueden inflamarse, las que utilizamos para alimentarnos o las que estn presentes en la composicin de los medicamentos. Los elementos qumicos existentes en la naturaleza son limitados. Muchos de ellos se encuentran formando una mezcla esencial para la vida llamada aire. Esta mezcla, se compone principalmente por nitrgeno molecular (N2) 78.08%, oxgeno molecular (O2) 20.95%, Argn molecular (Ar) 0.93%, dixido de carbono (CO2), entre otros muchos elementos y compuestos en estado gaseoso. Si bien, en el aire encontramos muchos elementos, todos ellos tienen la misma actividad qumica?, cundo respiramos entra a nuestros pulmones solamente oxigeno?, si el componente principal del aire es el nitrgeno, que sucede con l? Cundo respiramos utilizamos solamente el oxigeno del aire, y cuando exhalamos eliminamos dixido de carbono cmo se formo el CO2 que exhalamos? El oxigeno es necesario para que exista combustin, es el comburente. Esto lo puedes comprobar si enciende una vela y luego colocas sobre ella un frasco en forma invertida. Observars que luego de algn tiempo la vela se apaga. Esto es porque el oxgeno necesario para la

Figura 1. tomo de oxgeno

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combustin se ha agotado. Alguna ocasin has visto algn vehculo abandonado, o una estructura metlica abandonada, Qu es lo que se observa?, si, tienes razn; se oxida. Qu sucede cuando ponemos en marcha el motor de un vehculo? S, se quema la gasolina y se desprende dixido de carbono (CO2). Si analizamos todos estos ejemplos encontraremos que hay un elemento que forma parte del aire que se combina con el carbn de la parafina, o con el hierro de las estructuras metlicas o con el carbn de las gasolinas. En efecto se trata del oxigeno, este elemento es muy reactivo y se puede combinar qumicamente tanto con elementos metlicos como con elementos no metlicos. Recordemos que el oxgeno es un gas inodoro e incoloro, es el elemento ms abundante tanto en la superficie de la tierra como en la atmsfera; constituye alrededor de veinte por ciento en volumen de la atmsfera, aproximadamente el noventa por ciento del agua y cerca del cincuenta por ciento de la corteza terrestre; en estado libre y bajo condiciones normales, forma molculas que contienen dos tomos (O2), pero tambin se combinan fcilmente con la mayora de los dems elementos para formar xidos. El oxgeno es producido por las plantas durante la fotosntesis y consumido por las plantas y animales durante la respiracin. El oxgeno fue descubierto en 1774 por el qumico britnico Joseph Priestley e independientemente por el qumico sueco Carl Wilhelm Scheele; el qumico francs Antoine Laurent Lavoisier demostr que era un gas elemental realizando sus experimentos clsicos sobre la combustin. (Velasco et al. 2007). El oxgeno constituye el 21% en volumen o el 23.15% en masa de la atmsfera, el 85.8% en masa de los ocanos (el agua pura contiene un 88.8% de oxgeno), el 46.7% en masa de la corteza terrestre (como componente de la mayora de las rocas y minerales). Se conocen tres formas estructurales del oxgeno: el oxgeno ordinario, que contiene dos tomos por molcula y cuya frmula es O2; el ozono, que contiene tres tomos por molcula y cuya frmula es O3, y una forma no magntica azul plida, el O4, que contiene cuatro tomos por molcula, y se descompone fcilmente en oxgeno ordinario.

Recordemos que los elementos son sustancias puras que estn constituidas por tomos idnticos, algunos elementos son monoatmicos: sodio (Na), diatmicos: oxgeno (O2) o poli atmicos: azufre (S8). Algunos de ellos se encuentran libres en la naturaleza, es decir en su forma elemental, sin embargo, la mayora de los elementos se encuentran formando sustancias puras compuestas. Esto quiere decir que se encuentran unidos a uno ms tomos distintos.

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Imagen I Representacin de sustancias puras elementales (arriba) y sustancias puras compuestas (abajo).

Sustancias puras: los elementos

Sodio (Na) Oxgeno (O2) Azufre (S8)

Sustancias puras: los compuestos

Cloruro de Sodio (NaCl) Dixido de carbono (CO2) cido sulfrico (H2SO4) Los elementos que conocemos hasta hoy y que se encuentran ordenados en la Tabla peridica de los elementos, los podemos agrupar de acuerdo a caractersticas fsicas generales que comparten los dos grupos principales. Si observas la imagen II notars que estos dos grandes grupos son el de los elementos metlicos y el de los elementos no metlicos (Petrucci et al., 2003).

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Imagen II Representacin de los elementos metlicos y no metlicos.

Los metales son las sustancias que estn entre las ms abundantes y variadas no slo en la Tierra, sino en todos los planetas y cuerpos celestes conocidos. Forma parte de la materia viva en variadas formas. Como puedes observar en la imagen II, los metales se ubican a la izquierda de la lnea diagonal quebrada, excluyendo al hidrgeno (Petrucci et al., 2003). Estos se clasifican de acuerdo al tipo de orbital donde se ubican sus electrones de valencia (son los electrones externos de los tomos de los elementos) diferencindose en tres tipos de elementos que son: Los representativos, que son aquellos que pertenecen a los grupos acompaados con la letra A. Los de transicin, pertenecientes a los grupos acompaados con la letra B. Los que pertenecen a la familia de los actnidos y lantnidos, conocidos como elementos similares, que aparecen ubicados en la parte de inferior de la Tabla peridica debido a la posicin que ocupan en ella. Por otra parte los elementos no metlicos representados en la imagen II en color verde, se encuentran ubicados en la parte superior a la derecha de la lnea diagonal quebrada de la Tabla Peridica (Petrucci et al., 2003), y en comparacin con los metlicos son mucho menos numerosos, no obstante en la naturaleza

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abundan en muchas formas, tanto en su estado simple (azufre, carbn, etc.) as como formando parte de la composicin de una gran variedad sustancias de gran importancia biolgica e industrial (ADN, protenas, hidrocarburos, cido sulfrico, etc.). Reaccin de los metales y no metales con oxgeno.

La oxidacin de un no metal da lugar a xidos no metlicos u xidos cidos que al reaccionar con agua forman disoluciones cidas o cidos.

No metal + oxgeno xido no metlico + H2 O oxicido La oxidacin de un metal da lugar a xidos bsicos u xidos metlicos que al reaccionar con agua forman disoluciones bsicas o bases.

metal + oxgeno xido metlico + H2 O Hidrxido o base xido bsico Los metales generalmente reaccionan con no metales y producen sales. El oxgeno, elemento no metlico que se encuentra formando parte del aire, reacciona con un gran nmero de elementos. Un ejemplo que debe ser muy cercano a ti, es la reaccin del metal hierro (Fe) con el oxgeno, el cual produce un compuesto de color marrn (xido de hierro (III), Fe2O3), caracterstico de la herrumbre.

Figura 2. Herrumbre en un tubo De hierro

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EJERCICIO Ahora t! 1. Investiga la aplicacin de los metales y no metales en los siguientes escenarios o campos.

Campo Aplicacin Metales No Metales Electrnica Automviles Medicina Construccin Alimentacin

Recuerda los metales reaccionan con el oxgeno produciendo xidos metlicos u xidos bsicos que generalmente son slidos de color blanco aunque tambin los hay de otros colores como el de hierro de color rojo marrn. Este tipo de xidos al disolverse en agua producen compuestos que al agregar un indicador, acido-base, manifiestan propiedades bsicas (hidrxidos) y el valor del pH de la disolucin se encuentra por arriba de 7 y hasta 14. Regresando al ejemplo anterior, una vez producido el Fe2O3, la presencia de humedad o lluvia provoca que este compuesto reaccione con la molcula de agua (H2O) y se produzca el hidrxido de hierro (III) Fe(OH)3. El proceso se describe por las siguientes ecuaciones qumicas de sntesis. Recuerda que una ecuacin qumica es un modelo que nos ayuda a representar y explicar lo que ocurre a niveles atmico y molecular durante una reaccin qumica. Formacin del xido de hierro (III) 4 Fe (s) + 3 O 2 (g) 2 Fe2O3 (s) hierro ms oxgeno produce xido de hierro (III) Observa que los xidos metlicos siempre estn formados por un elemento metlico unido al anin O2-. Formacin del hidrxido de hierro (III) Fe2O3 (s) + 3 H2O (l) 2 Fe (OH)3 (s) xido de hierro (III) mas Agua produce Hidrxido de hierro (III)

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Los hidrxidos siempre estn formados por un elemento metlico unido a uno o ms iones OH 1-. Otro ejemplo es cuando el metal calcio reacciona con el oxgeno y se forma un compuesto slido llamado xido de calcio representado por la siguiente ecuacin qumica:

2 Ca (s) + O2 (g) 2 CaO (s) Calcio ms oxgeno produce xido de calcio Cada vez que ocurre una reaccin qumica se rompen los enlaces de los compuestos llamados reactivos (que se encuentran antes de la flecha de reaccin) y los tomos se reordenan formando nuevos enlaces y por consiguiente nuevos compuestos qumicos llamados productos (se encuentran despus de la flecha de reaccin) (Petrucci et al., 2003). En la imagen III se muestran dos vasos que contienen agua destilada e indicador universal. Al vaso identificado con la letra B se le adicionaron 10 g de xido de calcio, este compuesto reacciona con el agua y se forma hidrxido de calcio el cual tiene carcter bsico como lo muestra la escala de pH y el color de la solucin obtenida.

CaO (s) + H2O (l) Ca(OH)2 (s)

Imagen III. Los no metales son capaces de reaccionan con metales y con otros no metales. Por ejemplo la reaccin de los no metales con el oxgeno es muy comn y se

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producen los xidos no metlicos u xidos cidos que a diferencia de los xidos metlicos, estos son gaseosos. Las siguientes ecuaciones qumicas representan las reacciones de formacin de tres xidos no metlicos. C(s) + O2(g) CO2(g) Carbn ms dioxgeno produce dixido de carbono N2(g) + 2 O2(g) 2NO2(g) Dinitrgeno ms 2 dioxgeno produce 2 dixido de nitrgeno S8(s) + 8O2(g) 8SO2(g) Octazufre ms 8 Dioxgeno produce 8 Dixido de azufre Como puedes observar los anhdridos u xidos no metlicos se forman por la unin de un elemento no metlico unido al oxgeno. Los xidos no metlicos reaccionan con agua y producen los oxicidos que al agregar indicador universal lo tornan de color rojo y sus disoluciones presentan valores de pH que van del 1 a menos de 7. Los oxcidos estn formados por tres elementos diferentes, hidrgeno y dos elementos no metlicos diferentes donde uno de ellos es oxgeno. Las ecuaciones que se te presentan a continuacin representan el proceso de sntesis de oxicidos a partir de xidos no metlicos y agua. CO2(g) + H2O(l) H2CO3(ac) NO2(g) + H2O(l) HNO3(ac) SO3(g) + H2O(g) H2SO4(ac) Pon mucha atencin en estas ecuaciones ya que resulta que estas son las reacciones qumicas que ocurren en la atmsfera. Los xidos que se liberan a la atmsfera a travs de los procesos de combustin ocurridos en nuestros hogares, vehculos automotores o en la industria. Generalmente estn en contacto con agua y reaccionan produciendo oxcidos (cidos), que cambian el pH= 5.6 natural de la lluvia volvindola cida. Este fenmeno preocupa a la comunidad internacional, debido al riesgo que representa para la conservacin y desarrollo de los ecosistemas existentes, de la

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infraestructura e inmuebles, etc.

El fenmeno de la lluvia cida, definido tcnicamente como deposicin hmeda, se presenta cuando el trixido de azufre (SO3) y los xidos de nitrgeno (NOx) reaccionan con la humedad de la atmsfera y propician la formacin de cido sulfrico (H2SO4) y cido ntrico (HNO3), respectivamente. Estos cidos fuertes que dan el carcter cido a la lluvia, nieve, niebla o roco, se miden en las muestras de agua recolectadas en forma de iones sulfatos (SO4-2) y nitratos (NO3-1), respectivamente.

EJERCICIO Ahora t!

Investiga cuales son las repercusiones de la lluvia cida sobre los ecosistemas acuticos, sobre monumentos, sobre estructuras metlicas. Qu acciones se deben tomar para evitar la formacin de lluvia cida?

Nomenclatura Qumica de los xidos metlicos y los xidos no metlicos El vasto nmero de compuestos qumicos existente hara casi imposible su estudio, clasificacin y nomenclatura. Por tal motivo existen reglas internacionales que establecen los criterios para clasificarlos y nombrarlos. La Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada en su llamado libro rojo Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC recommendations 2005 dicta las reglas para la clasificacin y nomenclatura de los compuestos inorgnicos (IUPAC, 2005). El tema de estudio de esta unidad son los compuestos que se forman por la reaccin del oxgeno con los elementos metlicos y no metlicos, as como los compuestos derivados por su reaccin con agua. Motivo por el cual centraremos nuestra atencin en la nomenclatura de xidos, hidrxidos, oxcidos. xidos metlicos Para nombrar el compuesto escribimos primero la palabra xido, seguido por la preposicin de y el nombre del metal. En caso de que el metal tenga ms de un estado de oxidacin se debe escribir entre parntesis y en nmero romano ste valor. Ejemplos: K2O xido de potasio, Ag2O xido de plata FeO xido de hierro (II), Fe2O3 xido de hierro (III).

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xidos no metlicos Al igual que los xidos metlicos, escribimos primero la palabra xido, seguido por la preposicin de y el nombre del no metal. En caso de que el metal tenga ms de un estado de oxidacin se debe escribir entre parntesis y en nmero romano ste valor. Observa los siguientes ejemplos: Cl2O xido de cloro (I), NO2 xido de nitrgeno (IV), SO3 xido de azufre (VI), CO2 xido de carbono (IV). Existe otra forma de nombrarlos y que es de mayor uso en este tipo de compuestos, en esta nomenclatura utilizamos los prefijos mono, di, tri, tetra, etc., para indicar el nmero de tomos de oxgeno y del otro elemento no metlico (IUPAC, 2005), observa los siguientes ejemplos: Cl2O7 Heptaxido de dicloro, NO2 Dixido de nitrgeno, SO3 Trixido de azufre, CO2 Dixido de carbono. Hidrxidos Para nombrar las bases escribimos primero la palabra hidrxido, seguido por la preposicin de y el nombre del metal. En caso de que el metal tenga ms de un estado de oxidacin se debe escribir entre parntesis y en nmero romano. Ejemplo: KOH Hidrxido de potasio, NH4OH Hidrxido de amonio, Fe(OH)2 Hidrxido de hierro (II), Fe(OH)3 Hidrxido de hierro (III). Oxicidos Esto cidos se producen al reaccionar un anhdrido con agua. Se da el nombre cido y luego el nombre del anin seguido los prefijos hipo o per y del sufijo oso o ico segn sea el estado de oxidacin del no metal segn la siguiente tabla

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(IUPAC, 2005). Otra opcin es nombrarlo como sales de hidrgeno. Ejemplos: HClO cido hipocloroso o Hipoclorito de hidrgeno HClO2 cido cloroso o Clorito de hidrgeno HClO3 cido clrico o Clorato de hidrgeno HClO4 cido perclorico o Perclorato de hidrgeno

Balanceo de ecuaciones qumicas.

Una reaccin qumica se expresa mediante una ecuacin donde adems de escribir correctamente todas las especies participantes (formulas), se debe ajustar el nmero de tomos de reactivos y productos, colocando un numero, llamado coeficiente, a la izquierda de cada uno de los reactivos o de los productos. El coeficiente tiene la finalidad de igualar el nmero de tomos en ambos lados de la ecuacin, para mantener la Ley de Lavoisier (que la masa de los reactivos sea igual a la masa de los productos) (Phillips, et al., 2000). Recuerda que una ecuacin qumica nos aporta informacin cualitativa (tipo de compuesto: elemento, compuesto, etc.) y cuantitativa (cantidad del compuesto: tomos, molculas, gramos, moles, etc.), de las especies qumicas involucradas en la reaccin.

Los mtodos ms comunes para balancear una ecuacin son: Tanteo, Algebraico y Redox. En esta Gua vamos a reafirmar los conocimientos sobre el mtodo de balanceo por inspeccin visual o tanteo.

Dada la siguiente ecuacin:

MgF2 + H2SO4 MgSO4 + HF No balanceada

Tabla Usos de prefijos y sufijos Estado de oxidacin Prefijo Sufijo

Sales Oxcidos1, 2 hipo ito oso 3, 4 --- ito oso 5, 6 --- ato ico

7 per ato ico

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Primero se deben contar el nmero de tomos a cada lado de la ecuacin qumica.

Reactivos Elementos Productos 1 Mg 1 2 F 1 2 H 1 1 S 1 4 O 4

El nmero de tomos de F e H en los reactivos es de dos y en los productos es de uno por lo que esta desbalanceada. Ahora hay que asignar un coeficiente en la especie que contiene flor de la derecha de tal forma que se tenga el mismo nmero de tomos de F e H; la ecuacin queda as:

CaF2 + H2SO4 CaSO4 + 2HF Ecuacin balanceada

El coeficiente estequiomtrico multiplica a los subndices de todos los elementos que forman el compuesto. Para el ejemplo tenemos 2 x 1H =2H y 2 x 1F=2F.

Al contar nuevamente los tomos se puede observar que el nmero de tomos de todas las especies es igual, por lo que la ecuacin esta balanceada.

EJERCICIOS Ahora t!

1. Qu sucede cuando el oxgeno de combina qumicamente con los elementos?, qu tipo de compuestos se obtienen?

2. Qu es y para qu sirve una ecuacin qumica? 3. Qu informacin nos proporciona una ecuacin qumica?

Reactivos Elementos Productos1 Ca 1 2 F 2 2 H 2 1 S 1 4 O 4

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4. Expresa en palabras las siguientes ecuaciones qumicas:

Mg(s) + O2(g) MgO(s) CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(s) SO3(g) + H2O(l) H2SO4(l) Fe2O3(s) + 3H2O(l) 2Fe(OH)3(s)

5. Escribe las ecuaciones balanceadas que representan las siguientes reacciones qumicas:

a) Oxidacin del sodio b) Oxidacin del azufre c) Oxidacin del magnesio d) Oxidacin del nitrgeno

6. Las reacciones qumicas de formacin de xidos son reacciones de sntesis

o descomposicin. Justifica tu respuesta y realiza un modelo para apoyarte. 7. Por qu a los xidos metlicos se les conoce como xidos bsicos? 8. En el laboratorio se calienta un elemento desconocido al cual llamaremos

Z, este elemento reacciona con el oxgeno y se produce un slido de color blanco. Posteriormente una parte del slido obtenido se disuelve en agua y se adicionan unas gotas de indicador universal y se obtiene una disolucin de color azul.

a. Escribe la posible reaccin qumica ocurrida entre el elemento Z y el

oxgeno del aire. b. Indica si el elemento Z se trata de un metal o un no metal, En qu

te basas para dicha afirmacin?

9. Deuterio y sus amigos encontraron en el laboratorio de ciencias un elemento sin etiquetar. Y entablaron una discusin sobre su naturaleza qumica Ser metal o no metal? A Deuterio se le ocurri realizar una prueba sencilla de laboratorio la cual consisti en calentar el elemento desconocido X, este elemento reacciona con el oxgeno del aire y se

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produce un gas. Posteriormente el gas se captur en un vaso de precipitado que contena agua destilada e indicador universal. El color de la disolucin se torno a rojo.

a. Ayuda a Deuterio a escribir la reaccin qumica ocurrida entre el elemento X y el oxgeno del aire.

b. Indica si el elemento X se trata de un metal o un no metal, En qu te basas para dicha afirmacin?

10. En la siguiente tabla se presenta una serie de compuestos indica en cada

caso si se trata de un xido metlico, xido no metlico, hidrxido u oxcido.

Compuesto Familia del

compuesto Compuesto Familia del

compuesto KOH CO2 H2SO4 H3PO4 CaO Na2O Fe2O3 Al(OH)3 SO3 H2CO3

11. Menciona el nombre de cinco xidos no metlicos que se produzcan como contaminantes atmosfricos y escribe su frmula qumica.

Frmula del compuesto

Nombre del compuesto

12. Cmo se forman los oxcidos y qu repercusiones ambientales tienen? 13. Los cidos y las bases son compuestos de uso comn en nuestras vidas

diarias. A continuacin se te da una tabla con las frmulas de algunos cidos y bases. Da el nombre de cada compuesto, indica si se trata de un cido o base e investiga la aplicacin o uso que tiene en la vida diaria.

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Compuesto Nombre Propiedad cido-base Aplicacin NaOH H3PO4 KOH Ca(OH)2 H2SO4 Al(OH)3 H2CO3 NH4OH Mg(OH)2 HNO3

14. Escribe las reacciones de sntesis de xidos de los siguientes elementos

qumicos: Na, Fe, N, S, V, Cl. Recuerda que existen elementos que pueden tener ms de un estado de oxidacin. Estos elementos formarn ms de un compuesto.

15. Balancea las siguientes ecuaciones:

ZnO + H2O Zn(OH)2 _____________________ SO3 + H2O H2SO4 _____________________ Fe2O3 + H2O Fe(OH)3 _____________________ P2O5 + H2O H3PO4 _____________________ CO2 + H2O H2CO3 _____________________ CaO + H2O Ca(OH)2 _____________________

16. Completa la siguiente tabla con el nombre o frmula del compuesto segn sea el caso:

Frmula Nombre del compuesto xido de cobre (I) H2SO4 Hidrxido de cromo (III) Fe2O3 Nitrato de hidrgeno SO2 Pentaxido de difsforo Cu(OH)2 Sulfito de dihidrgeno Cl2O7

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EN QU SON DIFERENTES LOS METALES DE LOS NO METALES?

Despus de haber estudiado y aprendido las propiedades o caractersticas fsicas y qumicas que hacen diferentes a los metales de los no metales, y de haber estudiado algunos de los compuestos ms importante que forman los metales, como los xidos, con seguridad te has preguntado Por qu unos elementos son metlicos y otros no metlicos?

Para encontrar respuestas a esta pregunta, es necesario hablar de la estructura de la materia, es decir de la estructura de los elementos, el tomo, los electrones, los protones, los neutrones y los diferentes Modelos Atmicos: Dalton, Thompson, Rutherford, Bohr y el Modelo Cuntico. LOS ELEMENTOS QUMICOS

Iniciemos el estudio de los elementos qumicos para dar respuesta a preguntas como las siguientes: quines son, cmo se nombran, como se representan, cmo y quin los ha organizado en la tabla peridica y que son las propiedades peridicas. Recuerda que un elemento qumico es toda aquella sustancia que mediante procesos

qumicos no se puede descomponer en otras ms simples.

El nombre de los elementos qumicos se representa con smbolos formados por la combinacin de una o ms letras (hasta una tercera ). La primera letra del smbolo qumico se escribe en maysculas y las dems en minscula. Por ejemplo potasio (K), fsforo (P), cobre (Cu), Fe (Fe) y ununhexio (Uuh) (El ununhexio es el

nombre temporal del elemento sinttico de la tabla peridica cuyo smbolo temporal

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es Uuh y su nmero atmico es 116. Su nombre deriva de las palabras griegas un-un-hex que significan uno-uno-seis)

Los smbolos de algunos elementos provienen de su nombre en latn, por ejemplo, el elemento sodio se simboliza Na (natrium), el hierro, Fe (ferrum), otros estn relacionados con una zona geogrfica, el galio (Ga) y el germanio (Ge). El tungsteno (W) proviene de la palabra en alemn wolfram. Veamos otros ejemplos de nombres y smbolos de los elementos qumicos.

Smbolo Elemento Smbolo Elemento Ag plata ( argentum ) Mn manganeso Al aluminio Ni niquel Au oro ( aurum ) O oxgeno Be berilio Os osmio Br bromo P fsforo C carbono Re renio

Ca calcio S azufre Cs cesio Tb terbio Dy disprosio Tm tulio Er erbio U uranio F fluor Uun ununnibio Fr francio Unq ununcuadio Ga galio V vanadio Hg mercurio Xe xenon I yodo Y itrio K potasio Yb iterbio Li litio Zn zinc

Mg magnesio Zr zirconio

Quieres conocer ms sobre el origen de los nombres de los elementos qumicos? Observa la siguiente tabla!

ORIGEN DE LOS NOMBRES DE LOS ELEMENTOS QUMICOS POR SU LUGAR DE ORGEN

Magnesio (Mg): de Magnesia (comarca de Tesalia-Grecia). Scandio (Sc): de Scandia (Escandinavia). Cobre (Cu): de cuprum (Chipre). Galio (Ga): de Gallia (Francia). Germanio (Ge): de Germania (Alemania). Selenio (Se): de Selene (la Luna). Estroncio (Sr): de Strontian (ciudad de Escocia). Itrio (Y): de Ytterby (pueblo de Suecia). Rutenio (Ru): del latn Ruthenia (Rusia). Terbio (Tb): de Ytterby (pueblo de Suecia). Europio (Eu): de Europa. Holmio (Ho): del latn Holmia (Estocolmo). Tulio (Tm): de Thule (nombre antiguo de Escandinavia). Lutecio (Lu): de Lutetia (antiguo nombre de Pans). Hafnio (Hf): de Hafnia (nombre latino de Copenhague). Polonio (Po): de Polonia (en honor de la cientfica polaca Marie Curie). Francio (Fr): de Francia.

POR SUS CARACTERSTICAS

Berilio (Be): de berilo (esmeralda de color verde). Hidrgeno (H): engendrador de agua. Nitrgeno (N): engendrador de nitratos (nitrum) Oxgeno (O): formador de cidos (oxys) Cloro (Cl): del griego chloros (amarillo verdoso). Argn (Ar): de argos (inactivo). Cromo (Cr): del griego chroma (color). Manganeso (Mg): de magnes (magntico). Bromo (Br): del griego bromos (hedor, peste). Zinc (Zn): del aleman zink (origen oscuro). Arsnico (As): arsenikon, oropimente amarillo (auripigmentum). Zirconio (Zr): del rabe zargun (color dorado). Rubidio (Rb): de rubidius (rojo muy intenso). Rodio (Rh): del griego rhodon (color rosado). Yodo (I): del griego iodes (violeta). Indio (In): debido al color ndigo (ail) que se observa en su espectro. Cesio (Cs): de caesius (color azul celeste).

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Americio (Am): de Amrica. Berkelio (Bk): de Berkeley (universidad de California). Californio (Cf): de California. Renio (Re): del latn Rhenus (Rin).

Disprosio (Dy): del griego dysprositos (volverse duro). Osmio (Os): del griego osme (olor). Iridio (Ir): de arco iris. Platino (Pt): por su similitud a la plata (cuando en 1748 el espaol don Antonio de Ulloa lo encontr en una expedicin por Sudamrica lo llam "platina"). Oro (Au): de aurum (aurora resplandeciente). Talio (Tl): del griego thallos (vstago o retoo verde). Bismuto (Bi): del alemn weisse masse (masa blanca). Astato (At): del griego astatos (inestable). Radn (Rn): radium emanation (emanacin radioactiva). Radio (Ra): del latn radius (rayo). Actinio (Ac): del griego aktinos (destello o rayo). Volframio o Tungsteno (W): del ingls wolfrahm y el sueco tung sten (en ambos, piedra pesada). Bario (Ba): del griego barys (pesado). Praseodimio (Pr): de prasios (verde) y didymos (gemelo).

POR SU RELACIN CON PLANETAS Y ASTEROIDES

Mercurio (Hg): del planeta Mercurio. Dioscrides lo llamaba plata acutica (en griego hydrargyros): hydra=agua, gyros= plata. Uranio (U): del planeta Urano. Neptunio (Np): del planeta Neptuno. Plutonio (Pu): del planeta Plutn. Cerio (Ce): por el asteroide Ceres. Titanio (Ti): de los Titanes (los primeros hijos de la Tierra segn la mitologa griega).

POR OTROS ORGENES

Helio (He): de la atmsfera del sol (helios). Litio (Li): de lithos (roca). Boro (B): del rabe buraq. Carbono (C): carbn. Fluor (F): de fluere. Nen (Ne): del griego neos (nuevo). Sodio (Na): Del latn sodanum (sosa); Na proviene del latn natrium (nitrato de sodio). Aluminio (Al): del latn alumen. Silicio (Si): de silex (slice). Fsforo (P): de phosphoros (portador de luz). Azufre (S): del latn sulphurium. Potasio (K): del ingls pot ashes (cenizas). K proviene de kalium. Calcio (Ca): de calx (caliza). Hierro (Fe): de ferrum.

Cobalto (Co): de cobalos (mina). Tambin se asegura que es el nombre de un espritu maligno de la mitologa alemana. Niquel (Ni): del alemn kupfernickel (kupfer, cobre; nickel, demonio). Kriptn (Kr): del griego kryptos (oculto, secreto). Molibdeno (Mo): de molybdos (plomo). Tecnecio (Tc): de technetos (artificial). Plata (Ag): del latn argentum. Cadmio (Cd): del latn cadmia (carbonato de zinc). Estao (Sn): del latn stannum. Antimonio (Sb): de antimonium; Sb proviene de stibium. Teluro (Te): de Tellus (tierra). Xenon (Xe): del griego xenon (extrao, raro). Lantano (La): del griego lanthanein (yacer oculto). Neodimio (Nd): de neos-dydmos (nuevo gemelo). Plomo (Pb): del latn plumbum. Protoactinio (Pa): de protos (primero) y actinium.

POR SU REFERENCIA CON LA MITOLOGA

Vanadio (V): de Vanadis (diosa escandinava). Niobio (Nb): de Nobe (hija de Tntalo). Paladio (Pd): de Pallas (diosa de la sabidura). Prometio (Pm): de Prometeo (personaje mitolgico). Tantalio (Ta): de Tntalo (mitologa). Torio (Th): de Thor (dios de la guerra escandinavo).

POR EL NOMBRE DE LOS CIENTFICOS QUE LOS DESCUBRIERON

Curio (Cm): en honor de Pierre y Marie Curie. Einstenio (Es): en honor de Albert Einstein. Fermio (Fm): en honor de Enrico Fermi. Mendelevio (Md): En honor del qumico ruso Dmitri Ivnovich Mendeliev, padre de la actual tabla peridica. Nobelio (No): en honor de Alfred Nobel. Lawrencio (Lr): en honor de E. O. Lawrence. Unnilquadium (Unq): nmero latino equivalente a 104 (su nmero atmico). Unnilpentium (Unp): nmero latino equivalente a 105 (su nmero atmico). Gadolinio (Gd): en honor del qumico finlands Gadolin. Samario (Sm): en honor del ruso Samarski. http://www.juntadeandalucia.es/averroes/ies_boabdil/departamentos/nombquim.htm

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QU ANTECEDENTES HISTRICOS DIERON LUGAR A LA CONSTRUCCIN DE LA TABLA PERIDICA ACTUAL? Y CMO SE ORGANIZAN LOS

ELEMENTOS EN LA TABLA PERIDICA Los elementos qumicos en la tabla peridica se organizan de acuerdo a su nmero y masa atmica! La tabla peridica es una importante herramienta que ha inventado el hombre, fue creada 150 aos atrs, es til para localizar a cualquiera de los 118 elementos qumicos hasta ahora conocidos, sin embargo para llegar a la ltima versin de tabla peridica que conoces, han contribuido diferentes e importantes cientficos del mundo. El trmino peridico, significa que los elementos presentan patrones regulares en la variacin de sus propiedades tanto fsicas como qumicas. Si conocemos las caractersticas fundamentales de algunos elementos, es posible inferir la de los dems, separndolos en grupos o familias. Por ejemplo, una forma de ordenar y organizar a los elementos es por su nmero atmico, sabas que el nmero atmico del elemento define la mayora de sus propiedades fsicas y qumicas? de tal manera que los elementos con nmeros atmicos consecutivos (organizados por perodos) presentan propiedades similares, al igual que los elementos con los nmeros atmicos adyacentes que se encuentra ubicados verticalmente en la tabla (organizados por familia). Ahora, si las propiedades de los elementos estn relacionadas con los nmeros atmicos, en consecuencia tambin estn relacionadas con su configuracin electrnica.

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Pero antes de hablar de la distribucin electrnica de los electrones, hagamos un breve recorrido histrico - visual, hasta llegar a la tabla peridica actual. APORTACIONES PREVIAS A LA CONSTRUCCIN DE LA TABLA PERIDICA ACTUAL.

Desde la antigedad, los hombres se han preguntado de qu estn hechas las cosas. El primero del que tenemos noticias fue un

pensador griego, Tales de Mileto, quien en el siglo VII antes de Cristo, afirm que todo estaba constituido a partir de agua.

Anaxmenes, en al siglo VI a. c. crea que era el aire y Herclito el fuego. En el siglo V, Empdocles reuni las teoras de sus predecesores y propuso no una, sino cuatro sustancias primordiales, los cuatro elementos: Aire, agua, tierra y fuego. Aristteles, aadi a estos cuatro elementos un quinto: el quinto elemento, el ter o quintaesencia, que formaba las estrellas, mientras que los otros cuatro formaban las sustancias terrestres. Despus de la muerte de Aristteles, surge el nacimiento de la Alquimia. Las conquistas rabes del siglo VII y VIII pusieron en contacto a ste pueblo con las ideas alquimistas, que adoptaron y expandieron por el mundo. El ms importante alquimista rabe

fue Yabir (tambin conocido como Geber) quien aadi dos nuevos elementos a la lista: el mercurio y el azufre. La mezcla de ambos, en distintas proporciones, originaba todos los metales.

Los alquimistas descubrieron el antimonio, el bismuto, el zinc, los cidos fuertes, las bases o lcalis (palabra que tambin deriva del rabe), y cientos de compuestos qumicos. El ltimo y ms famoso de todos los alquimistas fue el suizo Theophrastus Bombastus von Hohenheim (1493-1541), ms conocido como Paracelso, que vivi en el siglo XVI. Mantena que los elementos de los cuerpos compuestos eran sal, azufre y

mercurio, que representaban respectivamente a la tierra, el aire y el agua; al fuego lo consideraba como imponderable o no material.

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Sin embargo, crea en la existencia de un elemento por descubrir, comn a todos, del cual los cuatro elementos de los antiguos eran simplemente formas derivadas. A este elemento principal de la creacin Paracelso lo llam alcaesto, y mantena que si fuera encontrado podra ser la piedra filosofal, la medicina universal y el disolvente irresistible.

Robert Boyle (1627-1691), en el siglo XVII, desech todas las ideas de los elementos alqumicos y defini los elementos qumicos como aquellas sustancias que no podan ser descompuestas en otras ms simples. Fue la primera definicin moderna y vlida de elemento y el nacimiento de una nueva ciencia: La Qumica.

Apenas iniciado el siglo XIX, John Dalton (1766-1844), recordando las ideas de un filsofo griego, Demcrito, propuso la teora atmica, fue el comienzo de la formulacin y nomenclatura qumica, que ya haba avanzado a finales del siglo XVIII Lavoisier. Conocer las propiedades de los tomos, y en especial su peso, se transform en la tarea fundamental de la qumica y, gracias a las ideas de Amadeo Avogadro (1776-1856) y Stanislao Cannizaro (1826-1910), durante la primera mitad del siglo XIX, gran parte de la labor qumica consisti en determinar los pesos de los tomos y las formulas qumicas de muchos compuestos. Al mismo tiempo, se iban descubriendo ms y ms elementos. En la dcada de 1860 ya se conocan ms de 60.

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CRONOLOGA DE LA TABLA PERIDICA 1787 El qumico francs Antoine Lavoisier (1743-1794) elabor una lista de 33 elementos

conocidos hasta ese momento. Estos eran representaciones en una sola dimensin mientras que los actuales se presentan en dos o tres dimensiones con filas y columnas ordenadas que permiten ubicar a todos los elementos conocidos y los que an se descubrirn.

1829

Johann Wolfgang Dobereiner (1780-1849) descubri que los elementos con propiedades semejantes pueden estudiarse agrupndolos en ternas o triadas, en las que el elemento central tiene una masa atmica aproximadamente igual a la media aritmtica de las masas atmicas de los otros dos.

1862-1864

Alexandre-mile Beguyer de Chancourtois (1820-1886) y John Alexandre Reian Newlands (1837-1898) publicaron que si se clasificaran los elementos segn el orden creciente de sus masas atmicas (dejando el hidrgeno), despus de colocar 7 elementos, en el octavo, se repetan las propiedades del primero. Debido a las semejanzas de la distribucin con la escala musical, se la llam Ley de las octavas de Newlands.

1869

Dimitri Ivanovich Mendeliev (1834-1907) qumico ruso, organiz a los 63 elementos conocidos en lneas por orden creciente de masa atmica y segn sus propiedades qumicas, de manera tal que los elementos mostraban un gran parecido en sus propiedades. A esta organizacin la denomin Ley Peridica de los Elementos, que afirma que las propiedades de todos los elementos son funciones peridicas de sus masas atmicas. En su tabla l dej huecos para los elementos que, segn predijo correctamente, an no se haban descubierto. La clave del xito de sus esfuerzos fue comprender que los intentos anteriores haban fallado porque todava quedaba un cierto nmero de elementos por descubrir, y haba que dejar en la tabla los huecos para esos elementos. Por ejemplo, aunque no exista ningn elemento conocido hasta entonces con una masa atmica entre la del calcio y la del titanio, Mendeliev le dej un sitio vacante en su sistema peridico. Este lugar fue asignado ms tarde al elemento escandio, descubierto en 1879, que tiene propiedades que justifican su posicin en esa secuencia. El descubrimiento del escandio slo fue parte de una serie de verificaciones de las predicciones de Mendeliev. De manera independiente, Julius Lothar Meyer (1830- 1895) construy un grafico de periodicidad del volumen atmico versus la masa atmica, que indic que las relaciones entre propiedades son peridicas con respecto a la masa atmica.

1871 Dimitri Ivanovich Mendeleiev dise un cuadro compuesto por 7 Filas (perodos) y ocho columnas. Al conjunto de elementos en la Fila vertical lo llam familia o grupo por tener

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propiedades semejantes. A diferencia de la tabla de Newlands, la de Mendeleiev relaciona familias. Mendeleiev prev las propiedades qumicas y fsicas de tres elementos que aos despus seran descubiertos como Escandio , Galio y Germanio .

1898

Marie Curie, (1867 -1934) fue una fsica y qumica polaca. Pionera en el campo de la radioactividad, primera persona en conseguir dos premios Nobel. Descubri los elementos qumicos radio y Polonio en 1898 en apoyo con su esposo Pierre Curie.

1915

Los trabajos de Henry Moseley (1887-1915), relativos al estudio de los espectros de rayos X de los elementos permitieron conocer el respectivo nmero atmico . Se Comprob que al ordenar los elementos segn el orden creciente del nmero atmico las parejas que resultaban alteradas en la ordenacin de Mendeliev se hallaban correctamente dispuestas. De este modo se establece el sistema peridico actual.

1936 Se descubre el primer elemento artificial, de nmero atmico 43, el tecnecio , mediante el mtodo de Fermi (bombardear un tomo con neutrones acelerados con un ciclotrn).

1940-1950

El grupo dirigido por Glenn T. Seaborg (1912-1999), en EE.UU., descubre los elementos 94 al 100.

1955-1974 Durante la Guerra Fra, rusos y norteamericanos compiten para sintetizar los elementos hasta el 106, se descubren nuevos elementos, mediante la tcnica de fusin en fro .

1996 Se obtiene el elemento 112 al hacer chocar un tomo de cinc con uno de plomo a altas velocidades. Su vida media es de 240 microsegundos y se consiguieron slo 2 tomos

1997

Se nombran los siguientes elementos: 104- Rutherfordium (Rf) 105- Dubnium (Db) 106- Seaborgium (Sg) 107- Bohrium (Bh) 108- Hassium (Hs) 109- Meitnerium (Mt)

Nombre asignado segn la IUPAC: Unnilquadio Unnilpentio Unnilhexio Unnilseptio Unniloctio Unnilennio

1999 Se obtiene el elemento 114, su vida media es de treinta segundos

Tomado del Portal Temtico de la Biblioteca URL: http://www2.epm.com.co/bibliotecaepm/biblioteca_virtual/PortalLaTablaPeriodica.htm Fecha de consulta: 24 junio 2011

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ORGANIZACIN DE LOS ELEMENTOS QUMICOS EN LA TABLA PERIDICA EN GRUPOS (FAMILIAS) Y PERODOS

Los elementos hasta hoy conocidos estn ordenados en orden creciente de sus nmeros atmicos, en siete filas (lneas horizontales) llamadas perodos y dieciocho columnas (lneas verticales) llamadas grupos o familias las cuales se ordenan en 8 grupos A y 10 grupos B, adems de dos filas horizontales fuera de la tabla, denominadas Tierras Raras o Metales de transicin que corresponden a elementos que van en el sexto y sptimo periodo. De acuerdo a sus propiedades estos elementos deberan estar en donde se encuentra el Lantano (La) y el Actinio (Ac), los elementos que tienen propiedades similares al lantano se denominan lantnidos y los que tienen propiedades parecidas al Actinio, actnidos.

CLASIFICACIN DE LOS ELEMENTOS EN PERODOS Cuntos elementos forman a cada perodo? Como ya se mencion, la tabla peridica actual est formada por siete filas (lneas horizontales) llamadas perodos, el nmero de elementos de cada perodo vara cada dos filas, excepto para la primera. ORGANIZACIN O CLASIFICACIN EN FAMILIAS O GRUPOS

Las familias o grupos son agrupaciones de elementos que tienen propiedades similares

Perodo No. de elementos que forman el perodo

1 2(hidrgeno y helio) 2 y 3 8 4 y 5 18

6 32 7 debera tener 32 pero

an no se descubren otros.

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Na

Li

K

Rb

Cs

Fr

Los grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 y 18 se conocen como grupos principales porque tienen el mayor nmero de elementos; los grupos del 3 al 12 estn formados por los llamados elementos de transicin. Excepto tecnecio y el prometio (Pm) todos los elementos de la tabla peridica hasta el uranio (U), se encuentran en la naturaleza, los elementos transurnidos, el tecnecio (Tc) y el prometi (Pm) son elementos que el hombre ha sintetizado. Grupo o Familia 1 Los Metales alcalinos

Los metales alcalinos se encuentran en el primer grupo de la tabla peridica, por su gran actividad qumica no se encuentran libres en la naturaleza, con excepcin del hidrgeno, son todos blancos, brillantes, muy activos y se les encuentra combinados en forma de compuestos. Estos metales, cuyos tomos poseen un solo electrn en la capa externa que ceden con facilidad (son monovalentes) para formar enlace inico con otros elementos, lo que explica su carcter electropositivo. Los de mayor importancia son el sodio y el potasio y los dos ltimos son los ms reactivos del grupo. Las sales que forman son solubles en agua.

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Grupo o Familia 2 Los Metales alcalinotrreos

Se encuentran en el segundo grupo de la tabla peridica, todos tienen 2 electrones en su ltima capa, lo que los hace muy reactivos. Se les encuentra formando compuestos inicos, excepto los compuestos del berilio que presentan un importante porcentaje de enlace covalente, porque no se encuentran libres en la naturaleza. Las sales que forman son insolubles en agua. Se les llama alcalinotrreos por el aspecto trreo de sus xidos. El radio es un elemento radiactivo. No existen en estado natural, Por su gran actividad qumica no se encuentran en estado natural, generalmente se presentan formando silicatos, carbonatos, cloruros y sulfatos, sales que son insolubles en agua.

Grupo o Familia 3 y 6 Perodo Los Lantnidos A los metales lantnidos tambin se les conoce como tierras raras, se ubican en el grupo 3 y en el 6 perodo, en su mayora son sintticos, es decir no existen en la naturaleza Grupo o Familia 4 y 7 perodo Los Actnidos Tambin se les conoce como tierras raras a los metales actnidos, se ubican en el grupo 3 y en el 7 perodo, en su mayora son sintticos, es decir no existen libres en la naturaleza. Grupos o Familias 3 a 12 Los Metales de Transicin

Los metales de transicin se localizan entre los grupos o familias 3 y 12, se caracterizan porque sus electrones proceden de ms de una capa o nivel de energa y porque presentan propiedades caractersticas de los metales. De estos elementos, los nicos que son capaces de producir un campo magntico

Mg

Be

Ca

Sr

Ba

Gd Eu Tb Dy Ho Er Ce La Pr Nd Pm Sm Yb Tm

Cm Am Bk Cf Es FmTh Ac Pa U Np Pu No Md

Ti Sc V Cr Mn Fe Ni Co Cu Zn

Hf Lu Ta W Re Os Pt Ir Au Hg

Sg Db Lr Rf Mt Bh Hs

Zr Y Nb Mo Tc Ru Pd Rh Ag Cd

Ds Rg Cn

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son el hierro, el cobalto y el nquel, por ello presentan una importancia particular. Grupos o Familias 13, 14 y 15 Los otros Metales

Estos elementos con menor carcter metlico, que los metales de transicin, estn distribuidos entre los grupos 13, 14 y 15 y generalmente no presentan diferentes estados de oxidacin porque sus electrones de valencia se encuentran slo en su capa externa.

Grupos o Familias 13, 14, 15 y 16 Los Metaloides

A estos metales se les conoce como semimetales o metaloides por tener propiedades intermedias de metales y no metales y porque adems separan a los metales de transicin de los no metales.

Grupos o Familias 1, 14, 15 y 16 Los No Metales

Como recordars, estos no metales no conducen la corriente elctrica ni el calor; sus principales nmeros de oxidacin son -2, -2, -4 y +4.

Grupo o Familia 17 Los Halgenos

Los halgenos son elementos que presentan una gran reactividad porque en su ltimo nivel de energa tienen 7 electrones y para alcanzar la estabilidad electrnica de gas noble tienden a ganar un electrn y as formar compuestos inicos, su estado de oxidacin es -1. A temperatura ambiente el I y el At son slidos, el Br es lquido, mientras que el F y el Cl son gases.

Ga

Tl

S

Pb

In

Bi

A

B

Si

G

Te

As

Sb

Po

H C N O

P S

Se

F

Cl

Br

I

As

Uus

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Grupo o Familia 18 Los Gases Nobles

Los gases nobles o inertes, se caracterizan por su inactividad qumica, ya que tienen completos sus electrones en la ltima capa (tienen 8 electrones en su ltimo nivel), excepto el He que en su ltima capa tiene 2 electrones. Por tanto no tienen tendencia ni a perder ni a ganar electrones, por lo que prcticamente se les conoce como inertes. El helio se encuentra en el aire; el nen y el kriptn se utilizan en la iluminacin por sus brillantes colores que emiten al ser excitados, el radn es radioactivo.

En resumen, hasta ahora hemos aprendido que en la tabla peridica los elementos qumicos, considerando el orden creciente de nmero y masa atmica, se organizan en perodo y familias y que en esta clasificacin se hace evidente que las propiedades qumicas de los elementos de una misma familia son semejantes o parecidas. Recuerdas que a esta organizacin Mendeliev la denomin Ley Peridica de los Elementos, que afirma que las propiedades de todos los elementos son funciones peridicas de sus masas atmicas? Veamos qu son las propiedades peridicas y sus tendencias de variacin en la tabla peridica! PROPIEDADES PERIDICAS DE LOS ELEMENTOS QUMICOS Y SUS TENDENCIAS EN LA TABLA PERIDICA Con la informacin que nos proporciona la tabla peridica y el orden en que los tomos de los elementos estn organizados en grupos o familias, podemos observar que las propiedades de stos son semejantes, mientras que en los perodos estas propiedades varan, pero. cmo se explican estas variaciones? Antes de estudiar las propiedades peridicas de los tomos y su variacin o tendencias en la tabla, es importante mencionar que las propiedades de los tomos son debidas a su propia naturaleza y no a su localizacin en la tabla peridica. Qu son las propiedades peridicas? Son aquellas propiedades fsicas y qumicas repetitivas o parecidas (varan con regularidad peridica) que presentan los elementos cuando stos se ordenan por orden creciente de su nmero atmico y sirven para agrupar a los elementos en una misma familia o grupo.

He

Ne

Ar

Kr

Xe

Rn

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Aunque son diversas las propiedades peridicas solo estudiaremos la tendencia o variacin de las ms importantes, por ejemplo radio atmico, radio inico, volumen atmico, carcter metlico y no metlico, nmero de oxidacin afinidad electrnica, afinidad electrnica y electronegatividad. Sin embargo, otras propiedades peridicas no menos importantes son la densidad, la temperatura de ebullicin y la temperatura de fusin. Tendencias peridicas del Radio atmico

El radio atmico est determinado en gran medida por la fuerza con que el ncleo atrae a los electrones. Cuanto mayor es la carga nuclear los electrones estarn ms fuertemente enlazados al ncleo y menor ser el radio atmico que se expresa en Angstroms. .

Las propiedades fsicas como la densidad, la temperatura de fusin y la temperatura de ebullicin tienen relacin directa con el tamao de los tomos.

Como podrs observar en la figura de la izquierda, dentro de un mismo periodo, el radio atmico generalmente no disminuye de manera constante, debido a que aumenta la carga nuclear efectiva. Sin embargo, a medida que se desciende en un grupo o familia el radio aumenta segn aumenta el nmero atmico