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CAPÍTULO 1

TALLER

DE QUÍMICA

PARA LAS CARRERAS DE

INGENIERÍA

2020

1

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2

¿Porqué aprender sobre química?

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Textos de química para trabajar en grupos


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CAPÍTULO 1: ESTRUCTURA DE LA MATERIA

La mínima porción de materia es el átomo.

Existen algo más de 100 tipos diferentes de átomos.

Cada tipo de átomo corresponde a un elemento químico.

Hierro Cobre

Aluminio PotasioAzufre

CarbonoHidrógeno

OxígenoNitrógeno

Símbolos

: Fe (de ferrum) : Cu (de cuprum): Al (de aluminum): K (de kalium): S (de sulphurium): C: H : O: N

Elementos

LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

METALES

NO METALES


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FORMA Y TAMAÑO DE LOS ÁTOMOS


10 Å

1 Å (Angstrom) = 0,00000001 cm

Mínima porción de hierro:


un átomo (de hierro)

Mínima porción de cobre: un átomo (de cobre)

¿Mínima porción de oxígeno?: no es un átomo de oxígeno

Son dos átomos de oxígeno unidos

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¿Mínima porción de agua?

No es un átomo de agua

Son dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno

El agua no es un elemento

H

O

H


Agrupaciones de dos o más átomos (iguales o no)

MOLÉCULAS

S

OO

Simbolización

O2

H2O

(Fórmula) Sustancia

Simple

CompuestaH H

O

H2SO4 Compuesta(Ácido sulfúrico)HO


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MOLÉCULAS DE LOS ELEMENTOS (SUSTANCIAS SIMPLES)

H2


N2

F2

Cl2

I2

Br2

O2

P4 S8

Gases nobles: monoatómicos

He Ne Ar Kr Xe Rn

LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

METALES

NO METALES


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CAPÍTULO 1: TIPOS DE SUSTANCIAS INORGÁNICAS

O(-2) H(+1) Metal No metal

Metal Óxido básico

No metal Óxido ácido

Metal Hidróxido

No metal X X Oxoácido

No metales:N, P, C, Si, As

X Base hidrogenada

No metales:F, Cl, Br, I, S

X Hidrácido

Metal X Sal de hidrácido

No metal X X Sal de oxoácido

CLASIFICACIÓN

X

X

X X

EL PORQUÉ DE LAS FÓRMULAS

HOH3O

HO2

Agua: H2O

¿Por qué no?


Los átomos tienen diferentes capacidades de combinación

(cdc)

2

1

-

+cdc(H) = +1

cdc(O) = -2 O(-2)

H(+1)

Estado o número de oxidación

cdc

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Los átomos tienen diferentes capacidades de combinación

(cdc)


cdc

¿y cómo se la cdc que tiene cada átomo?Las cdc aparecen en la

Tabla Periódica




cdc

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REGLA DE COMBINACIÓN



Ácido sulfúrico (H2SO4): combinación de

La suma de las cdc de todos los átomos = 0

H(+1)

O(-2)

S(+6)Suma de cdc = 2 (+1) + 6 + 4 (-2) = 0

S

HO




Óxido de aluminio (Al2O3): si el Al se combina con O(-2),

Suma de cdc = 3 (-2) + 2 cdc(Al) = 0

¿Cuál es la cdc(Al)?

2 cdc(Al) = 6 cdc(Al) = +3


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Las cdc de los elementos figuran en las tablas periódicas

Metales: solamente cdc positivas

No metales: cdc positivas y negativas





Algunos ejemplos

Li, Na, K, Rb, Cs: +1Be, Mg, Ca, Sr, Ba: +2Cr, Mo, W, Fe, Co, Ni, Rh, Ir: +2, +3Pd, Pt, Sn, Pb: +2, +4

Metales No metales

N, P, As, Sb, Bi: -3, +3, +5S, Se, Te: -2, +4, +6Cl: -1, +1, +3, +5, +7Br: -1, +1, +3, +5




EJEMPLOS

O OC

Cloruro de metilo

CH3Cl

Trioxido de azufre,

SO3

Trioxido de

nitrógeno, NO3

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O(-2) H(+1) Metal No metal

Metal Óxido básico

No metal Óxido ácido

Metal Hidróxido



X Base hidrogenada


X Hidrácido

Metal X Sal de hidrácido

No metal X X Sal de oxoácido

CLASIFICACIÓN

X

X

X X


ÓXIDOS BÁSICOS

PROPIEDADES- Casi siempre forman compuestos cristalinos.

-Al reaccionar con el agua forman bases o hidróxidos.

- Presenta un punto de ebullición muy alto.

-Tienen un elevado punto de fusión.

- Muchos son insolubles en agua pero solubles en un medio

acido.

- Son de alta densidad.

- Cuando los elementos son los metales de los grupos IA y IIA, el

oxido resultante se encuentra en estado sólido.

- Producen la corrosión de los metales al estar expuestos al

oxígeno del aire.

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ÓXIDOS BÁSICOS

USOS-elaborar colorantes como masillas,

-producir fertilizante que combatan problemas de acidez en los suelos, etc.

- El MgO se utiliza en la fabricación de materiales refractarios, abonos y en

la preparación de medicamentos contra la acidez de

estomago. También como antídoto para muchos tipos de intoxicaciones.

- El ZnO se emplea tanto para la fabricación de pinturas y colorantes,

como para la preparación de pomadas antisépticas y productos de

cosmética.

- El Al2O3 se emplea para trabajar metales y aleaciones de gran dureza.

- El Pb2O se usa en la fabricación de vidrio y en la fabricación de sales de

plomo y colorantes diversos.

-Li2O, emplea en fabricación de vidrios.

-Na2O, agente deshidratante en reacciones quimicas.

-CaO, fundente en la fabricación de aceros entre otros


ÓXIDOS ÁCIDOSPROPIEDADES- Muchos de ellos son gaseosos.

- En la presencia del agua producen ácidos y en la presencia de

bases, originan sal y agua.

- Presentan punto de fusión muy bajo.

- Tienen un bajo punto de ebullición.

-Suelen ser poco densos.

- Tienden a dar a los suelos un matiz rojizo.

USOS-producir explosivos como la pólvora y el oxido de uranio, metal

radiactivo utilizado en las centrales nucleares.

- el CO monóxido de carbono, gas tóxico, junto a los óxidos de

azufre, nitrógeno y carbono son los principales causantes del

deterioro de la capa de ozono

- algunos como los óxidos de nitrógeno, cloro y flúor, son

altamente venenosos.

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FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA

Óxido de aluminio Al2O3

Suma de cdc = 0

Como la cdc(O) = -2 cdc(Al) = +3

Camino inverso (formulación):

+++

--

--

+++- -

¿Compuesto entre Al(+3) y O(-2)?

Ya vimos:

Al2O3



O(-2)Metal X Óxido básico

No metal X Óxido ácido

Fe(+2) / O(-2) óxido ferroso

óxido férrico


Fe(+3) / O(-2)

: FeO

: Fe2O3

N(+3) / O(-2): N2O3

N(+5) / O(-2): N2O5

Nombres: empleo de sufijos (terminación gramatical): ico-oso

Óxido +ico (mayor cdc del elemento)

oso (menor cdc del elemento)

óxido nitroso

óxido nítrico

Óxidos básicos

Óxidos ácidos

Raíz del nombre del elemento

+

Fe N

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HIDRÓXIDOPROPIEDADES-son jabonosos al tacto

-corrosivos.

-son electrolitos (conducen la corriente eléctrica)

-presentan un sabor amargo

-son cáusticos para la piel y para nuestro organismo.

USOS-Zn(OH)2, suele ser utilizado como disolvente químico.

-Ca(OH)2. También llamado hidróxido cálcico y cal viva, es

utilizado en varios procesos industriales e incluso en la

elaboración de alimentos.

-NaOH, también llamado hidróxido sódico (es la sosa caustica)

Al(OH)3, entre los usos que se le dan está el de anti ácido.

-LiOH, suele utilizarse para extracción de dióxido de carbono

“atmosférico” en recintos cerrados como submarinos, naves y

estaciones espaciales.


O(-2) H(+1)

Metal X X Hidróxido

Fe(+2) / OH (-1): Fe(OH)2 hidróxido ferroso

: Fe(OH)3 hidróxido férrico


-2

+1 cdc = -1

Si al H2O le quitamos un H(+1)

OH(-1)

Hidróxidos: Metal(+n) / OH(-1)

Fe(+3) / OH (-1)

Nombres: empleo de sufijos (terminación gramatical): ico-oso

Hidróxido +ico (mayor cdc del elemento)

oso (menor cdc del elemento)

Raíz del nombre del metal

+

: oxhidrilo

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Nomenclatura numeral de stock para óxidos hidróxidos

Fe(+2)

Fe(+3)

FeO (óxido ferroso)

Fe(OH)2 (hidróxido ferroso)

Fe2O3 (óxido férrico)

Fe(OH)3 (hidróxido férrico)

N(+3):

N(+5):

N2O3 (óxido nitroso)

N2O5 (óxido nítrico)

Óxido/hidróxido de + nombre del elemento + (cdc en número romano)

Óxido de hierro (II)

Óxido de hierro (III)

Hidróxido de hierro (II)

Hidróxido de hierro (III)

Óxido de nitrógeno (III)

Óxido de nitrógeno (V)



Hidrácidos

PROPIEDADES-demuestran su carácter ácido al disolverse en agua

USOS-ácido clorhídrico (HCl), es el único ácido fuerte que sintetiza el

cuerpo humano, concretamente el estómago, para llevar a cabo

la degradación de los alimentos en el proceso digestivo.

-ácido fluorhídrico (HFl), por su capacidad de atacar el vidrio se

lo usa en el tallado y grabado de cristales, entre otros usos.

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H(+1)


X Hidrácido


Empleo de sufijos (terminación gramatical): hídrico


F(-1) / H(+1): HF

Cl(-1) / H(+1): HCl

S(-2) / H(+1): H2S

Ácido fluorhídrico

Ácido clorhídrico

Ácido sulfhídrico

Ácido + Raíz del nombre del elemento + hídrico


Base Hidrogenada

PROPIEDADES-PH3, fosfina, gas incoloro, muy toxico, poco soluble en agua.

-CH4, metano, gas natural, hidrocarburo alcano mas sencillo

USOS-PH3, fosfina, síntesis químicas, industrias de plástico, industrias

de semiconductores, agente de limpieza para componentes

electrónicos.

-CH4, metano, gas natural, hidrocarburo alcano mas sencillo

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H(+1)


X Base hidrogenada


Empleo de nombres propios

H(+1)

N(-3) X NH3 Amoníaco

P(-3) X PH3 Fosfina

As(-3) X AsH3 Arsina

Si(-4) X SiH4 Silano



OXOACIDO O ÁCIDOPROPIEDADES-son de apariencia aceitosa

-sabor ácido

-corrosivos

-solubles en agua

-conducen la electricidad

USOS-ácido nítrico (HNO3), también es este un ácido fuerte e

intensamente oxidante, empleado para fabricar ciertos

explosivos y también fertilizantes nitrogenados

-ácido ascórbico (C6H8O6), es la vitamina C, tan necesaria para

la salud. Es una sustancia protectora por sus efectos

antioxidantes.

-ácido sulfúrico (H2SO4) – ácido fuerte por excelencia, tiene

infinidad de aplicaciones en diversas industrias y procesos de

síntesis

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O(-2) H(+1)


Empleo de sufijos (terminación gramatical): ico-oso

Ácido + Raíz del nombre del no metal +ico (mayor cdc del no metal)oso (menor cdc del no metal)

Ácido sulfuroso

Ácido sulfúrico


Formulación en dos etapas:

1) No metal(+n) con suficientes O(-2) hasta que aparezca la primera cdc negativa.

2) Completar con H(+1) hasta que la suma de cdc = 0.

1) S(+4)

2) SO3(-2) / H(+1):

2) SO4(-2) / H(+1):

SO(+2) SO2

SO3H2

SO4H2

SO3(-2)

1) S(+6) SO(+4) SO2(+2) SO3

O(-2) O(-2) O(-2)

O(-2) O(-2) O(-2)SO4(-2)

O(-2)

H(+1)


X Hidrácido


Empleo de sufijos (terminación gramatical): hídrico


F(-1) / H(+1): HF

Cl(-1) / H(+1): HCl

S(-2) / H(+1): H2S

Ácido fluorhídrico

Ácido clorhídrico

Ácido sulfhídrico

Ácido + Raíz del nombre del elemento + hídrico

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Aclaraciones sobre nomenclatura de oxoácidos e hidrácidos

O(-2) H(+1) Nomenclatura

No metal X X Oxoácido ico-osoNo metales:F, Cl, Br, I, S

X Hidrácido hídrico

H2S Ácido sulfhídrico

Ácido sulfurosoH2SO3

Ácido sulfúricoH2SO4

Hidrácido sulfhídrico

Oxoácido sulfuroso

Oxoácido sulfúrico

Es redundante:



Aniones: iones negativos

Iones: especies con carga eléctrica

(la suma de cdc da positiva o negativa)

Cationes: iones positivos (ejemplos: H(+1), Fe(+2), Al(+3), etc.)

(ejemplo: OH(-1), oxhidrilo)

Ejemplo de catión poliatómico: NH4(+1), amonio

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Aniones de oxoácidos e hidrácidos

Sufijo del ácido Sufijo del aniónico ato

oso ito

hídrico uro

Ácido sulfhídrico

Ácido sulfuroso Ácido sulfúrico

Molécula del ácido menos los H(+1)

Ácido AniónH2SO3 SO3(-2)

H2SO4 SO4(-2)

H2S S(-2)

sulfito

sulfato

sulfuro


Sal de Hidrácido y Sal de oxoácidosPROPIEDADES-forman cristales

-solubles en agua (al ser polar el agua, los iones y cationes de la

sal se separan)

-puntos de fusión y ebullición altos

-baja dureza y compresibilidad

-Son conductoras de la electricidad disueltos en agua o fundidas

USOS-NaCl, sal de mesa

-La NaBr, se utiliza para obtener AgBr, material fotosensible de

placas, papel y películas fotográficas, además de utilizarse en la

medicina como sedante.

-También las sales son utilizadas en la fabricación de explosivos,

por ejemplo el KNO3; aunque se usa en la conservación de

jamones, su principal uso es en la producción de pólvora y de

fuegos artificiales.

-FeSO4 evitar el musgo del césped

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O(-2) MetalNo metal X Sal de hidrácidoNo metal X X Sal de oxoácido


Sal: anión de ácido / metal (+n)

Nomenclatura: nombre del anión + nombre metal

Fe(+2) Fe(+3)

Cl(-1) FeCl2 FeCl3

SO4(-2) FeSO4 Fe2(SO4)3

Sales de los aniones cloruro, Cl(-1), y sulfato, SO4(-2), con Fe(+2) y Fe(+3)

Cloruro [de]

ferroso [hierro (II)]

férrico [hierro (III)]

Sulfato [de]



El catión amonio también forma sales

Cl(-1) / NH4(+1):

SO4(-2) / NH4(+1):

NH4Cl

(NH4)2SO4 sulfato de amonio

cloruro de amonio

Sal de Amón

Templo del dios Amón (Egipto)

Combustible: estiércol de camello

Depósitos de un sólido blanco en paredes y techo

NH4Cl

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FORMULACIÓN Y NOMENCLATURASales hidrogenadas

Aniones de ácidos parcialmente deshidrogenados

Ácido AniónH2SO3 SO3(-2)

H2SO4 SO4(-2)

H2S S(-2)

sulfito

sulfato sulfuro

Anión hidrogenadoHSO3(-1)

HSO4(-1)

HS(-1)

hidrógenosulfito

hidrógenosulfato

hidrógenosulfuro

Anión hidrogenadoHSO3(-1)

HSO4(-1)

HS(-1)

bisulfito

bisulfato bisulfuro

Nombres comunes

HSO3(-1) / Fe(+2): Fe(HSO3)2

Bisulfito

Hidrógenosulfito

ferroso

de hierro (II)



Orden de escritura en fórmulas

SNa2 es lo mismo que Na2S

SO3H2 es lo mismo que H2SO3

ClNa es lo mismo que NaCl

La convención aceptada es la segunda opción (primero lo positivo)

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SUSTANCIAS MÁS COMUNES EN LOS LABORATORIOS

ÁCIDOS:

HCl: ácido clorhídricoHNO3: ácido nítricoH2SO4: ácido sulfúricoH3PO4: ácido (orto)fosfórico

BASES:

NaOH: hidróxido de sodioKOH: hidróxido de potasioNH3: amoníaco (hidróxido de amonio: NH4OH)

SALES

NaCl: cloruro de sodioKCl: cloruro de potasioKI: yoduro de potasioNa2CO3: carbonato de sodioNaHCO3: hidrógeno carbonato de sodio (bicarbonato de sodio)NH4Cl: cloruro de amonioKNO3: nitrato de potasioNa2S2O3: tiosulfato de sodioK2S2O3: tiosulfato de potasioCuSO4: sulfato cúpricoKMnO4: permanganato de potasio

A trabajar con las actividades de resolución 1


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