PROBLEMAS Y APUNTES

FÍSICA Y QUÍMICA 4º ESO

Curso 2012-2013Mª Luisa Aguirre

ÍNDICE

página

1. Problemas de cinemática 3

2.Problemas de movimiento circular 6

3. Problemas de gravitación 8

4. Problemas de dinámica 9

5. Problemas de energía y trabajo 12

6. Problemas de presión en fluidos 14

7. Problemas de ondas 16

8. Problemas de átomos y sistema periódico 17

9. Problemas de estequiometría 19

10. Apuntes de ondas (luz y sonido) 22

11. Apuntes de formulación orgánica 33

12. Apuntes formulación inorgánica 47

13. Equivalencia entre movimientos rectilíneos y circulares 52

14. Formulario energía, trabajo y potencia 53

15. Formulario de expresiones físicas 55

16. Valencias más importantes 59

17. Ácidos más importantes 60

2

1.PROBLEMAS DE CINEMÁTICA

1º/ Un cuerpo se mueve a 125 km/h y se para a 25 m porque ve un semáforo en rojo. Calcula:

a) Aceleración de frenadob) Tiempo que tarda en pararse

2º/ Un ciclista partiendo del reposo, desciende por una montaña, alcanzando al final una velocidad de 20 m/s en 10 s. Calcula:

a) El cambio de velocidad sufrido por el ciclista.b) La aceleración media del ciclista.c) El espacio recorrido en ese tiempo.

3º/ Una pelota se ha caído desde el tejado de una casa que tiene 10 m de altura. ¿Con qué velocidad crees que ha llegado la pelota al suelo?

4º/ Si tenemos la misma pelota del ejercicio anterior, y sabemos que en éste caso llega al suelo con una velocidad de 15 m/s.

a) ¿Desde qué altura se dejó caer la pelota?b) ¿Cuánto tiempo ha estado cayendo la pelota?c) ¿Cuál ha sido la variación de velocidad (v) desde que se dejó caer la

pelota?

5º/ Se hace descender un cuerpo por un plano inclinado de 10 m de longitud, y la aceleración que lleva es de 2 m/s2. Al llegar al final del plano, dicho cuerpo continúa en movimiento rectilíneo y uniforme sobre un plano horizontal, hasta que un amigo la detiene al cabo de 15 m.

a) ¿Con qué velocidad comienza la trayectoria horizontal?b) ¿Qué tiempo tardará en recorrer todo el trayecto?

6º/ Un coche parte del reposo y en 11 s alcanza una velocidad de 100 km/h. Calcula:a) La aceleración que adquiere el coche.b) El espacio que recorre en ese tiempo.

7º/ Estás asomado a la ventana de tu casa y observas que los vecinos de arriba tiran una pelotita por la ventana. Si la diferencia entre ambos pisos es de 3 m. Calcula:

a) ¿Con qué velocidad pasará la pelotita delante de tu ventana?b) ¿Cuánto tiempo tardará desde que ellos la tiraron hasta que tú la viste?

8º/ Un coche que circula a 72 km/h , observa que hay un árbol en la carretera a 50 m. Pisa el freno, y el coche se detiene en 10 s. ¿Se chocará con el árbol o ha sido rápido de reflejos?

9º/ Un coche que circula a 50 km/h por Ciudad Expo, ve que está cruzando una ancianita por el paso de cebra, que se encuentra a 20 m; y frena

a) ¿Qué tiempo tardará en pararse?b) ¿Qué aceleración adquirirá?c) ¿De qué tipo de movimiento estamos hablando?

3

10º/ Calcula la altura desde la que cae una pelota de medio kg , si tarda 25 segundos en llegar al suelo.

11º/ Tiramos una piedra con V = 20 m/s y alcanza una altura de 100 m. Calcula:a) Tiempo en llegar a los 100 m.b) Tiempo en subir y bajar

12º/ Los frenos de un coche producen una aceleración de 20 m/s2. Si el coche va a 108 km/h. ¿En qué espacio mínimo podrá parar?

13º/ Un conductor de un vehículo que circula a 72 km/h observa que hay un desprendimiento de rocas y se detiene, tardando 10 s en detenerse. Calcula:

a) Aceleración de frenadob) Espacio que recorre antes de detenerse

14º/ Han robado en un banco tres atracadores, uno espera en el coche, y cuando los compañeros se suben parten a velocidad constante de 54 km/h. Media hora más tarde sale del mismo punto en su persecución la policía a velocidad de 72 km/h. ¿A qué distancia del punto de partida alcanzará la policía a los atracadores?

15º/ Dos vehículos que se encuentran separados 850 km salen uno al encuentro del otro. Si “A” lleva una velocidad de 40 m/s y “B” 32 m/s.

a) ¿En que punto del camino se encuentran?b) ¿Qué tiempo ha transcurrido cuando se encuentran?c) Gráfica del movimiento.

16º/ Un amigo sale de Sevilla a Mairena a 72 km/h, y otro sale a su encuentro desde Mairena a una velocidad a 50 km/h. Entre Sevilla y Mairena hay 7 km. Calcula:

a) ¿En que punto del camino se encuentran?b) ¿Qué tiempo ha transcurrido cuando se encuentran?c) Gráfica del movimiento

PROBLEMAS CINEMÁTICA ( ampliación)

1º/ Un coche sale de una estación de servicio con una velocidad constante de 80 km/h. Media hora más tarde sale otro coche de la misma estación a 100 km/h, en la misma dirección y sentido que el primero. Calcula el tiempo que tarda el primer vehículo en ser alcanzado por el segundo, y la distancia a la que se encuentra de la estación de servicio en ese instante.

2º/ Un coche pasa por un semáforo con una velocidad de 50 km/h. Una motocicleta pasa después por el mismo lugar a 60 km/h. Si circula por una calle recta, calcula:

a) Distancia en metros de entre el semáforo y el punto en el cuál la motocicleta alcanza al coche.

b) Tiempo que tarda la motocicleta en alcanzar al coche.

3º/ Desde dos pueblos “A” y “B” , separados 10 km, salen al encuentro dos automóviles con velocidades 72 km·h-1 y 108 km·h-1. Calcula:

a) Tiempo que tardan en encontrarseb) Posición en que se encuentran medido desde A

4

4º/ Un tren parte del reposo con aceleración de 3 m/s2, durante 5 segundos. A continuación mantiene la velocidad constante durante 8 segundos. Finalmente frena con velocidad constante y se detiene en 3 segundos. Dibuja la gráfica v – t.

5º/ Desde el borde de un pozo se deja caer en su interior un cubo. Un segundo más tarde se deja caer otro cubo desde el mismo lugar. Calcula la distancia que separa a los dos cubos 2 segundos después de haber dejado caer el 2º cubo, suponiendo que ninguno ha llegado aún al fondo.

6º/ Un montañero situado a 1200 m de altura sobre el campamento lanza una cantimplora verticalmente hacia abajo con velocidad 0´5 m/s. Calcula

a) Velocidad de la cantimplora cuando llega al campamentob) Tiempo que tarda la cantimplora en llegar al campamento.

7º/ Un muchacho trata de lanzar verticalmente desde la acera de la calle un balón a su hermana, que se encuentra asomada a la ventana de su casa a 15 m de altura.. Calcula:

a) velocidad con que debe lanzar el balón, para que lo alcance su hermana.b) Tiempo que tarda el balón en llegar a la ventana

8º/ Desde el suelo se lanza verticalmente y hacia arriba una pelota. A través de una ventana situada en el tercer piso, a 9 metros del suelo, un vecino la ve pasar con velocidad de 5 m/s. Determina:

a) Velocidad inicial con que fue lanzada.b) Altura máxima que alcanzac) Tiempo que tarda en legar a la ventana.

9º/ Desde una torre de 20 metros se deja caer un lápiz. Al mismo tiempo desde el suelo se lanza una tiza con velocidad inicial 10 m/s. Calcula:

a) Posición y velocidad de ambos objetos cuando se encuentran.b) Tiempo que tardan en encontrarse.

10º/Un coche sale del punto A, con velocidad constante de 80 km/h, y un motorista sale a los 5 segundos desde el mismo punto, en la misma dirección y sentido con aceleración de 6 m/s2. Calcula:

a) La distancia de A , a la que la motocicleta alcanza al coche.b) Tiempo que tardan en encontrarse a partir de la salida del motorista.

11º/ Desde una ventana a 15 m de altura del suelo, se deja caer un cuaderno. Al mismo tiempo desde el suelo , se lanza verticalmente hacia arriba un lápiz con velocidad 12 m/s. Calcula :

a) Punto y posición en la que se encuentranb) Tiempo que tardan en encontrarse

5

2. PROBLEMAS DE MOVIMIENTO CIRCULAR

1º/ Un tiovivo parte del reposo y en 20 segundos alcanza una velocidad angular de 25 r.p.m.. Sabemos que el radio de la plataforma es de 3 m. Calcula:

a) Aceleración normal o centrípeta.b) Aceleración angular.c) Velocidad lineal.d) Aceleración total.

2º/ Un cuerpo tarda 20 segundos en dar una vuelta a un círculo con velocidad angular constante. Calcula:

a) Aceleración normal.b) Velocidad lineal si sabemos que el radio es de 5 m.

3º/ En un tocadiscos colocamos una mosca, a 7 cm del eje de giro. Sabemos que el disco gira a razón de 33 r.p.m. Calcula:

a) Velocidad lineal que lleva la mosca.b) Aceleración normal o centrípeta.c) Aceleración angular que adquirirá el tocadiscos si queremos que se

pare transcurridos 5 segundos.d) Ángulo barrido que recorre la mosca en esos 5 segundos.

4º/ Un móvil da vueltas en una pista circular de 10 m de radio con velocidad de 90 km/h, que es constante. Calcular:

a) Velocidad angular en rad/s.b) ¿Cuántas vueltas dará en 5 minutos?c) Período de revolución.

5º/ La velocidad angular de una rueda es de 600 r.p.m.a) ¿Cuántas vueltas dará en 5 minutos si tiene 10 cm de diámetro?b) ¿Cuánto vale la velocidad lineal en un punto de la periferia?c) Si le aplicamos una aceleración negativa para frenarlo de –0.3

rad/s2, ¿qué tiempo tardará en detenerse?.

6º/ Un punto material describe una trayectoria circular de 2 m de radio, con velocidad angular de 30 r.p.s. Calcula:

a) Período de revolución. b) Velocidad angular en rad/s.c)Frecuencia.d) Velocidad lineal.e) Aceleración normal.f) Aceleración angular, si sabemos que parte del reposo y recorre 90ºg) Aceleración total.

7º/ Una rueda gira a razón de 200 vueltas por minuto, y otra a 25 rad/s. ¿Cuál girará más deprisa y porqué?

8º/ ¿Cuánto valdrá la aceleración angular de un volante que en 2 segundos pasa de 30 r.p.m a 120 r.p.m?

6

9º/ Calcula :a) La aceleración centrípeta que llevaría un coche que recorre una curva

circular de radio 5 m, y lleva una velocidad constante de 36 km/h? b) La velocidad angular en r.p.s.c) El ángulo barrido, si partiendo del reposo adquiere una = 0.5 rad/s2.

10º/ Un C.D gira a razón de 45 r.p.m., y en él consideramos dos puntos A y B situados a 5 cm A, y 10 cm B, del eje de giro.

a) ¿Son iguales las velocidades lineales en A y B?b) ¿Y las velocidades angulares?c) Realiza los cálculos de a) y b) para su comprobación.

11º/ Supongamos que tenemos un trozo de papel a 2 cm del eje de giro de un C.D. Éste gira a razón de 25.13 s-1. Calcular:

a) Velocidad angular en r.p.m.b) Velocidad lineal.c) Ángulo descrito en 10 segundos.

12º/ Una noria gira a razón de 180 r.p.m. Calcular:a) Velocidad angular en s-1.b) Aceleración angular que llevaría si lo queremos detener en 6

segundos?c) Si su velocidad lineal es de 36 km/h. ¿Cuánto valdrá el radio de la

trayectoria que describe?

7

3. PROBLEMAS DE GRAVITACIÓN

1º/ Calcula la fuerza con la que se atraen dos cuerpos de masa 345 kg y 1234 kg, sabiendo que se encuentran separados 25 metros. Dato: G =6.67·10-11 Nm2/kg2.

2º/ Calcula la velocidad con la que gira un satélite artificial alrededor de la Tierra , sabiendo que su masa es de 5000 kg, y ha ascendido hasta una altura de 350 km sobre la superficie de la Tierra. Datos: Mt = 5.98·1024 kg, RT = 6370 km.

3º/ la masa de un cuerpo, que se siente atraído por otro cuerpo de masa 457 kg, y que se encuentran separados 650 cm, y se están ejerciendo una fuerza de 25000 N. Dato: G =6.67·10-11 Nm2/kg2.

4º/ Un cuerpo extraño está girando alrededor de la Tierra en una órbita geoestacionaria a una altura de la superficie terrestre de 15 km. El cuerpo tiene una masa de 850 kg, y queremos saber con qué velocidad está girando. Datos: G =6.67·10-11 Nm2/kg2, Mt = 5.98·1024 kg, RT = 6370 km.

5º/ Calcula la distancia a la que se encuentran dos cuerpos que sienten una fuerza de atracción de 6500 N, y sus masas son 560 kg y 3589 gramos. Dato:G =6.67·10-11 Nm2/kg2 .

6º/ Calcula la gravedad en los siguientes planetas de nuestro sistema solar, sabiendo los siguientes datos:

CUERPO CELESTE MASA (KG) RADIO (M)Mercurio 3.18 · 1023 2.43 · 106

Júpiter 1.90 · 1027 6.99 · 107

Neptuno 1.03 · 1026 2.21 · 107

7º/ Conociendo los datos de la gravedad del ejercicio anterior, calcula lo que pesaría un cuerpo de masa 325 kg en cada uno de estos tres planetas.

8º/ Calcula la masa de la Tierra sabiendo que su gravedad es 9.8 m/s2, y su radio 6370 km.

9º/ Calcula la velocidad a la que gira un satélite alrededor de Marte, sabiendo que su masa es MM = 6.37 · 1023 kg y el satélite se encuentra a una distancia de 100 km. Dato RM = 3.43 · 106 m.

10º/ Sabiendo que un satélite alrededor de la Tierra gira a velocidad de 4500 m/s, Calcula :

a) El radio de la órbitab) La altura a la que se encuentra desde la superficie terrestre .

Datos: G =6.67·10-11 Nm2/kg2, Mt = 5.98·1024 kg, RT = 6370 km

8

4. PROBLEMAS DINÁMICA

1º/ En los extremos de una barra de 10 metros de longitud se aplican dos fuerzas de 40 y 60 N. Calcular gráficamente y analíticamente la resultante en los siguientes casos:

a) Si tienen el mismo sentido y la misma direcciónb) Si tienen sentidos contrarios y la misma dirección.c) Si forman un ángulo recto.

2º/ a) Calcular la resultante de dos fuerzas de la misma dirección y del mismo sentido de 20 y 30 N.

b)¿Y si formasen un ángulo de 180º?a) ¿Y si el ángulo fuese de 270º?

3º/ Tienes tres fuerzas de 20, 30 y 40 N. La primera forma con la tercera un ángulo de 180º y la segunda con la primera un ángulo de 90º. Hallar la resultante.

4º/ Una fuerza de 200 N junto con otra desconocida que forman un ángulo de 90º dan un resultado de 300 N. ¿Cuánto vale la fuerza desconocida?:

5º/ Dos fuerzas tienen la misma dirección pero no sabemos si su sentido es el mismo. Su resultante es 25 N , y una de ellas tiene de valor 23 N,

a) ¿cuánto vale la otra fuerza?b) ¿Lleva el mismo sentido que la primera?

6º/ Si ahora tenemos de nuevo dos fuerzas en la misma dirección , una de valor 45 N y su resultante 0N.

a) ¿Qué ha ocurrido?b) ¿Cuánto vale la otra fuerza?

7º/ De nuevo volvemos a tener dos fuerzas pero ahora la segunda fuerza vale 85 N y la resultante es 20 N.

a) ¿Qué sentido lleva la primera fuerza?b) ¿Qué valor tiene?

8º/ Ahora las dos fuerzas forman un ángulo de 90º, una de ellas vale 3 N y la resultante es 5 N. ¿Cuánto vale la otra fuerza?

9º/ Calcula la resultante de dos fuerzas de 3 N y 7 N respectivamente si:a) Llevan igual dirección e igual sentido.b) Igual dirección y distinto sentidoc) Forman un ángulo recto entre sí.d) Son paralelas de igual sentido separadas 10 metros.e) Son paralelas de distinto sentido separadas 10 metros.

10º/ Tenemos dos fuerzas de 15 N y 23 N, que se encuentran separadas por una barra de longitud 5 metros. Calcula la Fuerza resultante y la posición de dicha fuerza si:

a) Son paralelas de igual sentido.

9

b) Son paralelas de diferente sentido.

11º/ Calcula la aceleración y la tensión con que se mueve la polea del dibujo, sabiendo que: m1 es 5 Kg y m2 es 3 Kg

12º/ Averigua la aceleración y la tensión que soporta la cuerda si µ = 0´1, m1 es 5 Kg y m2 es 8 Kg. Señala todas las fuerzas( rozamiento, tensión, pesos, aceleración) para comprender el problema.

13º/ Calcula la fuerza con la que tiro del cuerpo 1 del gráfico sabiendo que µ = 0´1,m1=5 Kg y m2 = 8 Kg , y a= 0.5 m/s2.

14º/ Calcula la aceleración con la que cae un cuerpo de 5 kg por un plano inclinado de 30º y µ = 0´1., donde Py = P·cos 30º y Px= P·en 30º

15º/Calcula la fuerza con la que tiro hacia arriba de un cuerpo de 2 kilos de masa del que µ = 0´15 en un plano inclinado de 60º en M. R.U, sabiendo Py = P·cos 60º y Px= P·sen 60º

F

10

1

1

2

F 1

2

30º

P

60º

P

16º/ Tiramos de un cuerpo con una fuerza de 100 N de esta forma. Calcula la aceleración y la tensión, sabiendo que los cuerpos tienen de masas 2 kg y 3 kg. , Py = P·cos 60º y Px= P·sen 60º

F

17º/Calcula la aceleración con la que se mueve un cuerpo de masa 2000 kg, sabiendo que es tirado por una fuerza de F = 5500 N y forma un ángulo de 30º con la horizontal, sabiendo que Fx= F·cos 30º y Fy = F· sen 30º y µ = 0´18.

18º/ Calcula la aceleración y las tensiones que hacen que el siguiente sistema se mueva con una aceleración de 0.5 m/s2. Las masas son m1 = 56 kg, m2 = 10 kg , m3 = 3 kg, y la fuerza con la que es tirado el sistema es de 10800 N y µ = 0´2 .

19º/ Calcula la aceleración con la que el niño (que se queja mucho ) mueve la caja sabiendo los siguientes datos: m= 5 kg, µ = 0´12 , y la fuerza con la que tira el niño es de 2500 N y forma un ángulo de 45º con la horizontal. Sabemos que Fx = F· cos 45º y Fy = F· sen 45º.

mF

M1

M2 M3

F

45º

0º

F

Esto pesa mucho

11

a

30º

P

20º/ Calcula la aceleración y la tensión de la cuerda sabiendo que µ = 0´12 , F1x = F1·cos 20º, F1y = F1·sen 20º .

5. PROBLEMAS ENERGÍA Y TRABAJO

1º/ Desde lo alto de una rampa de 12 m de longitud y 6 m de altura se desliza un cuerpo de 2 kg de masa, partiendo del reposo. Si el rozamiento vale 4 N, determina la velocidad del objeto cuando llegue a l a base del plano inclinado.

2º/ Se deja caer un balón desde una ventana a 5 m del suelo. Calcula:a) Velocidad del balón cuando está a 1 m del suelo.b) Velocidad del balón cuando llega al suelo.c) ¿A qué altura estará cuando su velocidad sea de 5 m/s?d) Después de botar, ¿porqué no llega hasta la misma altura desde la que se

soltó?

3º/ Un péndulo consta de una esfera de masa 250 g y una cuerda de 1 m de longitud que cuelga de un soporte.

a) Calcula el trabajo realizado para separar al cuerpo lateralmente de la vertical a una altura de 50 cm, manteniendo la cuerda tensa.

b) Determina la velocidad de la esfera cuando está a una altura de 10 cm sobre el punto más bajo de la trayectoria.

c) Calcula la velocidad de la bola al pasar por el punto más bajo de la trayectoria.

d) ¿Por qué se detiene el péndulo al cabo del tiempo?

4º/ Un cuerpo de 15 Kg de masa está sujeto a un muelle y apoyado sobre un plano horizontal. Si la constante elástica del muelle es de 150 N/m y separamos el cuerpo 15 cm de la posición de equilibrio. Calcula:

a) ¿Cuál es la energía potencial inicial del cuerpo?b) ¿Cuál es su energía mecánica?c) Si lo soltamos, ¿cuál será la velocidad del cuerpo al pasar por la posición

de equilibrio?

5º/ Desde lo alto de un plano inclinado de 2 m de longitud y 30º de inclinación se empuja un cuerpo de 500 g con una velocidad de 1 m/s. Supongamos que no existe rozamiento en todo el recorrido.

a) ¿Con qué velocidad llega a la base del plano? b) Si al llegar a la superficie plana choca contra un muelle de constante

200 N/m, ¿qué distancia se comprimirá el muelle?

6º/ Una bala de masa 200 g, sale disparada con una determinada velocidad. En su recorrido impacta contra un muelle que lo comprime 18 cm, y sabemos que tiene una K= 100 N/m. Calcula la velocidad de salida de la bala, , si sabemos que la fuerza de rozamiento con el aire es de 1200 N.

M2 = 20 kg

M1 = 45 kg 20º

F = 850 N

12

7º/ Un piano de 300 kg es elevado en un montacargas de m=1000 kg a una velocidad de 2 m/s. ¿Cuál es la potencia desarrollada por el motor del montacargas?

8º/ Cierta compañía eléctrica factura a razón de 14.61 €/kw-h. a) ¿Cuánto nos costará mantener encendida una bombilla de 100 w

durante 24 h?b) ¿En qué % reduciremos el coste si la sustituimos por una bombilla

equivalente de 25 w de bajo consumo?

9º/ Un bloque de 5 kg choca con una velocidad de 10 m/s contra un muelle de constante elástica K = 25 N/m. El coeficiente entre el bloque y la superficie horizontal vale 0.2. Calcular la longitud que se comprime el muelle. La masa del muelle la consideramos despreciable.

10º/ Calcula el trabajo necesario para alargar un muelle 15 cm sabiendo que su constante recuperadora vale K = 200 N/m.

11º/Suponiendo que un automóvil de 750 kg necesite una potencia de 20 CV, para mantener una velocidad constante de 60 km/h, por una carretera horizontal. Calcular:

a) La fuerza de rozamiento que se opone al movimiento.b) La potencia que necesita éste coche para subir a 60 km/h una pendiente

del 10% suponiendo que la fuerza de rozamiento es la misma que en el tramo horizontal anterior.

12º/ Se dispara una bala de 5 gramos contra una pared con velocidad de 200 m/s. La bala penetra en la pared 5 cm. Calcula la resistencia que ha ofrecido dicha pared.

13º/ En lo alto de un plano con una inclinación de 30º se coloca un cuerpo de masa 2 kg, que se desliza por el plano por su propio peso. Calcular:

a) La velocidad con que llega al suelo, y la velocidad que posee después de recorrer 2 m del plano, si no existiera rozamiento.

b) La velocidad con que llega al suelo si el coeficiente de rozamiento es 0.2.

14º/En la cima de una montaña rusa el coche con sus ocupantes (masa total 1000 kg)está a una altura del suelo de 40 metros y lleva una velocidad de 5 m/s. Calcula la energía cinética del coche cuando esté en la segunda cima cuya altura es de 20 metros. Suponemos que no existe rozamiento.

15º/ En una superficie horizontal tenemos un muelle, también horizontal, cuya constante elástica es 8 N/m. Desde un punto que dista 3 m del muelle se lanza un cuerpo de 1 kg con velocidad 4 m/s en dirección al muelle. Calcula la máxima compresión del muelle sabiendo que el coeficiente de rozamiento es 0.1. La masa del muelle la consideramos despreciable, y el rozamiento con el aire también.

16º/ Un motor de 50 CV es capaz de realizar un cierto trabajo en 3 minutos. ¿Cuánto tiempo invertirá en realizar el mismo trabajo un motor de 250 kw?

17º/ Se deja caer un cuerpo de masa 5kg, desde una altura de 32 metros. Calcula:

a) Velocidad con la que llega al suelo. b) Si se encuentra a 8 metros del suelo, ¿qué velocidad lleva en ese

momento?

13

18º/Un cuerpo de 10 kg de masa es lanzado hacia arriba verticalmente con velocidad 20 m/s. Calcula la altura que alcanza con el principio de conservación de la energía.

19º/ Una bala de 35 gramos, perfora una tabla de espesor 6 cm con una velocidad de 250 m/s. Calcula la velocidad de salida de la bala (después de atravesar la pared), sabiendo que la fuerza de rozamiento que ofrece dicha pared es de 800 N.

6. PROBLEMAS DE PRESIÓN EN FLUÍDOS

1º/ Los submarinos pueden sumergirse hasta 200 m de profundidad. Calcula la presión que soportan las paredes del submarino debido al agua, y determina la fuerza que actúa sobre la escotilla de 1 m2 de área. Dato : ρagua = 1025 kg/m3.

2º/ Un tubo con forma de “U” abierto, contiene en una de sus ramas agua hasta una altura de 5 cm, y en otra aceite hasta 5´5 cm. Determina la densidad del aceite sabiendo que ρagua = 1000 kg/m3.

3º/ Un elevador hidráulico tiene dos émbolos de superficies 10 y 600 cm2, respectivamente. Si se desea elevar un coche de masa 1200 kg, ¿qué fuerza debemos aplicar?

4º/ ¿Flotará en el agua un cuerpo que tiene de masa 50 kg y ocupa un volumen de 0.06 m3?

5º/ Un bloque de madera flota en el agua con un tercio de su volumen por encima de la superficie, y en aceite flota con un décimo de su volumen, por encima de la superficie. Determina la densidad del aceite y de la madera, sabiendo que la del agua es ρagua = 1000 kg/m3.

6º/ Determina la densidad de un objeto de madera con forma de cilindro de 8 cm de altura, y que al colocarlo sobre la superficie del agua que contiene un vaso, sobresale 2 cm.

7º/ La densidad del agua del mar es ρagua del mar = 1025 kg/m3. y la densidad del hielo ρhielo = 917 kg/m3. Determina la relación entre la fracción que flota y la parte sumergida de un iceberg.

8º/ Una piedra de medio kg de masa tiene un peso de 3 N, cuando se introduce en el agua. Determina el volumen y la densidad de la piedra.

9º/ Una piedra de 5 kg y 2 dm3 de volumen, tiene un peso aparente dentro de un líquido de 12 N. Calcula la densidad del líquido.

10º/ Un cilindro de aluminio tiene una densidad de ρaluminio = 2700 kg/m3 y volumen 10 cc. Determina : masa, peso, empuje , y peso aparente dentro del agua.

11º/ Una tela de globo aerostático, junto a sus aparejos tiene una masa de 50 kg, y se llena de gas Helio cuya densidad es ρhelio = 180 kg/m3. Si la densidad del aire es ρaire = 1293 kg/m3 .Determina el volumen mínimo que tiene que ocupar la tela para que ascienda.

12º/ Sabemos que la presión atmosférica a nivel del mar es de 1 atm. Determina la presión atmosférica en una localidad situada a 2000 m por encima del nivel del mar,

14

sabiendo que la densidad del aire permanece constante a medida que que asciende y tiene el valor ρaire = 1293 kg/m3 .

13º/ Un globo de goma tiene 8 gramos de masa, cuando está vacío. Para conseguir que se eleve se infla con gas ciudad. Sabiendo que la densidad del aire es ρaire = 1293 kg/m3 y la del gas ciudad ρgas ciudad= 530 kg/m3 .Determina el volumen que como mínimo ha de alcanzar el globo para que comience a elevarse.

14º/ Un submarinista se sumerge en el mar hasta alcanzar una profundidad de 100 m. Determina la presión a la que está sometido y calcula en cuantas veces supera a la que experimentaría en el exterior sabiendo que ρagua del mar = 1025 kg/m3.

15º/ Un lavabo contiene agua hasta 20 cm y está cerrado por medio de un tapón circular de 6 cm de diámetro. Determina la fuerza que hay que aplicar para levantar el tapón.

16º/ Los restos del Titanic, se encuentran a 3800 m de profundidad. Si ρagua del mar = 1025 kg/m3, ¿qué presión está soportando debido al agua del mar?

17º/Queremos medir la densidad del aceite y para ello utilizamos un tubo en forma de “U”, abierto por sus dos extremos. En el tubo ponemos una cierta cantidad de agua, y a continuación se vierte el aceite, por una de sus ramas. Determina la densidad del aceite, sabiendo que la altura del aceite es de 5 cm y la del agua 3´6 cm.

18º/Un gato hidráulico consta de dos émbolos, de sección circular 2 cm y 40 cm de radio. ¿Qué fuerza hay que aplicar al émbolo menor para elevar un vehículo de masa 2000 kg?

19º/ Un barómetro indica que la presión en la base de la montaña, es de 750 mm Hg y de 620 mm Hg en la cima. Determina la altura de la montaña, sabiendo que la densidad del aire es ρaire = 1293 kg/m3 .

20º/ Un cilindro de madera tiene una altura de 8 cm y cae dentro de una piscina, y parte de del cuerpo se queda dentro. Determina la altura de la madera que sobresale del agua sabiendo que la madera ρmadera = 750 kg/m3 .

21º/ Un globo (globo, barquilla, persona y aparejos) pesa unos 200 kg. Calcula el volumen mínimo del globo para que al llenarlo de aire caliente sea capaz de ascender, sabiendo ρaire frío= 1200 kg/m3 y ρaire caliente = 1100 kg/m3 .

22º/ Un cuerpo que pesa 6 N, se suspende de un dinamómetro y se sumerge dentro de un vaso con agua. Si ahora el dinamómetro indica 5 N, determina la masa, volumen y densidad del objeto.

15

7. PROBLEMAS ONDAS

1º/ a) Calcula la imagen del siguiente objeto y di de que tamaño es, si es derecha o invertida y si es real o virtual. b) Di si la lente es convergente o divergente.

2º/. Calcula la imagen del siguiente objeto y di de que tamaño es, si es derecha o invertida y si es real o virtual. b) Di si la lente es convergente o divergente

3º/.a) Calcula la imagen del siguiente objeto a través del espejo y di de que tamaño es , si es es derecha o invertida y real o virtual. b) Di si se trata de un espejo cóncavo o convexo.

16

F F´

F´ F

8. PROBLEMAS DE ÁTOMOS Y SISTEMA PERIÓDICO

1º/ Completa la siguiente tabla:(2)

ELEMENTO CATIÓN/ANIÓN ÁTOMO

Z

A

REPRESENTACIÓN no

P+

e-

Neón 10

20

14

7

16 16 17

Catión (1) 80 35

Átomo 24 12

Átomo 1 1

Rubidio Átomo 37 86

Cinc Átomo 65 35

Calcio 40 20 18

12 12 14

C F

17

2º/ En la naturaleza existen dos isótopos de un elemento, cuya masa relativa es 87´62. La masa relativa del isótopo “A “es 86´999 y la del “B “87´93. ¿Cuál es el % de abundancia de cada uno de ellos en la naturaleza?

3º/ Calcula la configuración electrónica de los siguientes elementos, dibuja los átomos y dí de que elemento se trata en cada caso.

a) b)

c) d)

4º/ La masa relativa de un elemento es 63.546, y a este valor medio contribuyen dos isótopos de masas atómicas 62.958 y 63.999. Calcula el % de abundancia de cada uno de los isótopos en la naturaleza.

5º/ Calcula las siguientes configuraciones electrónicas, dibuja los átomos y dí qué elemento es.

a) Z = 88 b) Z = 48

c) Z = 17

6º/ Calcula las siguientes configuraciones electrónicas y dibuja los átomos siguientes.

a) Ba 2+ b) Se2-

c) Fe3+ d) Cl- e) Sn2+ f) Ag+

g) Al3+ h) Zn2+

7

18

9. PROBLEMAS DE ESTEQUIOMETRÍA

DATOS H=1, O=16, C=12, S=32, Cl=35.5, Ca=40, Zn=65 ,K=39, Fe=56, Na=23, Mn=55

1º/ En un matraz de un litro hay 0.05 moles de O2 y que reaccionan con H2 para dar agua. Si reaccionan al saltar una chispa eléctrica en su interior, determina:

a) Los moles de agua que se forman.b) ¿Cuántos litros de cada uno de los gases necesitamos?c) ¿cuántas moléculas de agua se forman?

2º/ Suponiendo que la siguiente reacción es total,a) ¿Qué cantidad de Cl2 reaccionará con H2 para dar un mol de HCl?.b) Calcula también el número de moléculas de Hidrógeno y de cloro que han

reaccionado.

3º/ Se calcinan 2 gramos de carbonato de calcio hasta su descomposición total, obteniéndose en su descomposición óxido de calcio y dióxido de carbono . Calcula:

a) Los gramos de óxido de calcio que podrán obtenerse.b) Los moles de dióxido de carbono que se obtienen.

4º/ Han reaccionado totalmente 6,35 gramos de cinc con ácido clorhídrico diluido, dando cloruro de cinc e hidrógeno.

a) Ajustar la reacción.b) Calcular la cantidad de cloruro de cinc obtenido en la reacción.

5º/ Para obtener oxígeno en el laboratorio suele partirse de clorato de potasio que al calentarse da además cloruro de potasio.

a) Ajusta la reacción.b) Calcula los gramos de clorato de potasio necesarios para obtener dos moles de

oxígeno.c) Cuántos moles de cloruro de potasio han resultado.

6º/ En una atmósfera de cloro un alambre de hierro puro de 0,558 g ha ardido completamente, transformándose en cloruro de hierro (III).

a) Ajusta la reacción.b) Calcula los moles de cloro que han reaccionado.

7º/ En un recipiente con agua se echan 0,92 gramos de sodio calcula:a) Los moles de hidróxido de sodio y de hidrógeno gaseoso que se obtienen.b) Indicar los resultados anteriores en gramos.

19

8º/ Ajustar las siguientes ecuaciones: HCl + Ba(OH)2---------------BaCl2 + H20 KClO3 + calor------------------KCl + O2

NH3 + O2 ----------------N2 + H20 C12H22 + O2 ------------------C02 + H20

9º/ Se tratan 28 gramos de cinc con exceso de ácido sulfúrico. a)¿Qué cantidad de hidrógeno se obtiene?b)¿Cuántas moléculas son de H2?.

10º/ En la siguiente reacción:S8 + O2 + H2O ------------ H2SO4

a) Ajusta la reacción.b) ¿Cuántos gramos de ácido sulfúrico se pueden obtener a partir de 58 gramos

de azufre?c) ¿Y cuántos moles de oxígeno?d) ¿Cuántas moléculas de agua?

11º/¿Qué cantidad de gas cloro se obtiene al tratar 80 g de dióxido de manganeso con HCl según la siguiente reacción?:

MnO2 + HCl ------------ MnCl2 + H2O + Cl212º/ ¿Qué cantidad de dióxido de carbono desprendido al tratar 205 gramos de carbonato de calcio con ácido clorhídrico?. Reacción:Carbonato de calcio + ácido clorhídrico ----------- cloruro de calcio + dióxido de carbono + agua

13º/ El clorato de potasio se obtiene por la reacción entre el hidróxido de potasio según la reacción: hidróxido de potasio + cloro gaseoso ---- clorato de potasio + cloruro de potasio + agua

a) Escribe y ajusta la reacciónb) ¿Qué masa de clorato de potasio puede obtenerse a partir de 150 g de

hidróxido de potasio?.c) ¿Cuántos litros de agua con esa misma cantidad?d) ¿Cuántas moléculas de de cloro gaseoso se van a necesitar?

14º/ El clorato de potasio por descomposición térmica origina cloruro de potasio y oxígeno. Se calentaron 0,685 g de clorato de potasio. Hallar:

b) Gramos de cloruro de potasio obtenido.c) Moles de oxígeno.

15º/ Se están quemando 25 gramos de metano CH4 reaccionando con oxígeno, para dar dióxido de carbono y agua.

a) Escribe y ajusta la reacción.b) Litros de agua.c) Moléculas de dióxido de carbono.d) Moles de metano.

16º/ Se están neutralizando 50 gramos de hidróxido de potasio con ácido clorhídrico, para obtener cloruro de potasio y agua.

20

a) Escribe y ajusta la siguiente reacciónb) ¿Cuántas moléculas de hidróxido de de potasio necesitaremos?c) ¿Cuántos litros de agua?d) ¿Cuántos gramos de cloruro de potasio?e) ¿Cuántos moles de ácido clorhídrico?

17º/ En la siguiente reacción endotérmica, el calor en juego son 890 KJ por mol de metano:

Datos:C= 12, O=16, H=1 CO2 + H2O CH4 + O2

a) Ajusta la reacción.b) ¿Qué energía se necesitará para que se lleve a cabo ésta reacción si

tenemos 125 gramos de dióxido de carbono?c) ¿Cuántos moles de agua necesitaremos?d) ¿Cuántas moléculas de oxígeno?e) ¿Cuántos litros de metano?

18º/ Queremos hacer una barbacoa en la finca de uno de nuestros amigos. Para hacerla necesitamos una bombona de butano de 16 kg. La ecuación termoquímica correspondiente a la combustión del butano es la siguientes :

a) Calcula la cantidad de calor que somos capaces de obtener con la bombona de butano de 16 kg, necesaria para asar nuestras chuletas.

b) Moléculas de oxígeno.c) Moles de dióxido de carbono.d) Litros de agua.

19º/ En la combustión del propano C3H8 se ponen en juego 125 kJ por mol de propano. Se están quemando 33 gramos de propano.

a) Escribe y ajusta la reacción.b) ¿Cuánta energía se necesita para quemar éstos 33 gramos de propano?c) ¿Cuántos moles de agua se desprenderán?d) ¿y cuántas moléculas de dióxido de carbono?e) ¿Cuántos litros de agua se necesitarán para llevar a cabo ésta reacción?

21

10.APUNTES ONDAS ( EL SONIDO Y LA LUZ )

1. MOVIMIENTO ONDULATORIO

- Es una forma de energía , en la cual no hay transporte de materia ( el corcho cuando se eleva y se hunde, forma una onda, pero no se mueve con ella, sólo va hacia arriba y abajo, y la onda va avanzando)- Es la propagación de un movimiento que se repite (PERIÓDICO) alrededor de la posición de equilibrio.- Es la posición que adopta la perturbación, en cada instante.

2. CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS

- 2.1. SEGÚN EL MEDIO(SEA ELÁSTICO O NO)

- Ondas mecánicas o materiales: Se propagan en un medio elástico: aire, agua…, pero NUNCA en el vacío. (Ej: sonido, muelle, cuerda, agua…)

- Ondas electromagnéticas: Se pueden transmitir a través de algunos medios pero principalmente por el vacío (Ej: En el espacio hay vacío y se transmiten ondas de radio, microondas, rayos X, luz…)

- 2.2.SEGÚN LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN Y VIBRACIÓN

-Ondas longitudinales: La dirección de propagación de las ondas son en la misma dirección de la vibración de las partículas. Se producen por compresiones y dilataciones entre las partículas que vibran. (Ej: Muelle, sonido..: los trocitos de muelle se estiran y se comprimen y vibran alrededor de su posición de equilibrio. La onda que generan lse transmite en igual dirección).

- Ondas transversales. Las partículas vibran en torno a su posición de equilibrio en una dirección, y las ondas se transmiten en su dirección perpendicular.(Ej: cuerda atada a una pared que la movemos hacia arriba y hacia abajo(vertical) y la onda se propaga hacia nuestra mano (horizontal) Corcho que flota en el agua: vibra en su sitio hacia arriba y hacia abajo (vertical) y la onda se transmite por el agua en dirección horizontal. Ondas sísmicas de los terremotos).

22

3.PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS

- PULSO: Es cuando tenemos una onda solitaria. (es la primera onda que se forma cuando tenemos atada una cuerda a la pared y la hacemos vibrar hacia arriba y hacia abajo).

- TREN DE ONDAS: Es cuando las perturbaciones se repiten, es decir cuando tenemos muchos pulsos seguidos. Cuando se trata de ondas transversales tiene CRESTAS (posición más alto de la onda) y VALLES (posición más baja de la onda).

- FOCO: Punto donde se origina la perturbación, es decir, donde empieza la onda. (Ej:el foco en un estanque sería el lugar donde se encuentra el corcho)

- FRENTE DE ONDA: Linea o superficie formada por los puntos que han sido alcanzados por la onda en el mismo instante (Ej: en un estanque serían todos los puntos que están en cada uno de los círculos concéntricos. Cada círculo formaría un frente de onda diferente. A todos los puntos del MISMO círculo les llega la onda (perturbación) en el MISMO momento)

- RAYO: Linea perpendicular imaginaria al frente de onda.

4.ELEMENTOS DE LAS ONDAS

- LONGITUD DE ONDA(λ): Es la distancia que separa dos puntos consecutivos, de dicha onda que vibran exactamente igual, distancia que hay entre dos crestas consecutivas de dicho tamaño . Se mide en metros.

- PERÍODO(T): Es el tiempo que tarda la perturbación o la onda en repetir la misma posición. Coincide con una vibración completa, y también coincide con el tiempo que tarda en recorrer una longitud de onda. Se expresa en segundos.

- VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN (v): Es la distancia que recorre la onda en un determinado tiempo, es decir, espacio recorrido entre tiempo, como ya se

sabe del tema 1). Se mide en m/s. (v = = )

- FRECUENCIA (f): Es la inversa del período. Es el número de vibraciones que da en un segundo. Se mide en Hertzios (por segundo).

23

- AMPLITUD(A): Es la separación máxima que alcanza la onda desde la posición de equilibrio, a cada uno de los puntos de la onda, es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Se mide en metros.

- CRESTA: es el punto más alto de dicha amplitud, o punto máximo de saturación de la onda.

- VALLE: es el punto más bajo de una onda. - NODO: punto de equilibrio entre la onda. - INTENSIDAD DE ONDA (I):Es lacantidad de energía que se mueve a través

del medio, por unidad de superficie, en la unidad de tiempo. También equivale a la potencia, partido por superficie y se mide en (watios/m2 =w/m2)

I =

5.RELACIÓN ENTRE LOS PARÁMETROS DE UNA ONDA

VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN: La onda recorre un espacio (λ) en un tiempo determinado (T) por tanto la velocidad de propagación de la onda es:

v = =

FRECUENCIA Y PERÍODO: La frecuencia es la inversa del período.

f =

VELOCIDAD Y FRECUENCIA:

v = = = = f

6.REFLEXIÓN DE ONDAS

24

- Es el cambio de dirección que experimenta un tren de ondas al chocar contra una superficie , sin atravesarla. (se refleja, rebota).

- Sus leyes son:o El rayo incidente, la normal y el reflejado están en el mismo plano.o El ángulo incidente (formado por la normal y el rayo incidente) y el

reflejado (formado por la normal y el reflejado) son IGUALES.

7.REFRACCIÓN DE ONDAS

- Cuando un tren de ondas, pasa de un medio a otro(del aire al agua por ejemplo) de diferente densidad o profundidad, la velocidad de dicho tren o dicho rayo varía y como consecuencia también varía la dirección del rayo.

- Sus leyes son:o El rayo incidente, la normal y el

refractado están en el mismo plano.o Cuando un rayo pasa de un medio

MENOS denso a otro MÁS denso, el rayo refractado se ACERCA a la normal.

o Si el rayo pasa de un medio MÁS denso a otro MENOS denso el rayo refractado se ALEJA de la normal.

o Un rayo que entra perpendicular a la superficie de separación de los dos medios NO se desvía.

8.DIFRACCIÓN DE ONDAS

25

- Es el fenómeno que se produce cuando una onda encuentra un obstáculo o una abertura de MENOR tamaño que su longitud de onda, y tiene que cambiar su dirección de propagación. (Ej: la cubeta del libro, pág 163)

9.EL SONIDO (ONDA LONGITUDINAL)

- El sonido aparece cuando los cuerpos vibran.- Es una onda MECÁNICA (necesita un medio para propagarse, aire, agua…

pero no en el vacío) y LONGITUDINAL (las partículas vibran en la misma dirección en las que se propaga la onda)

- El sonido cuando viaja por el mismo medio, siempre lo hace con velocidad constante, por eso lleva M.R.U y su velocidad en el aire es v = 340 m/s.

- Sus propiedades son:o Eco: para que exista ECO la superficie sobre la que van a chocar las

ondas sonoras deberán estar como mínimo a 17 metros. El oído humano es capaz de detectar sonidos con una diferencia de una décima de segundo.(Ej: Eco-eco-eco…)

o Reverberación: Cuando la supoerficie donde chocan y se reflejan las ondas sonoras está a menos de 17 metros. En estos casos el sonido de ida y el de vuelta dan lugar a un único sonido prolongado (Ecooooooooooooooooooooo)

o Refracción:Cuando el sonido pasa a través de diferentes capas de aire con distinta temperatura, también adquiere diferente velocidad.

- Las cualidades del sonido son:o Intensidad física:es la energía que pasa por una determinada

superficie en un determinado tiempo. Se expresa en w/m2.

I =

La intensidad DEPENDE DE LA AMPLITUD DE LA ONDA, y es lo que nos permite distinguir los sonidos fuertes de los débiles.

La sensación que se produce en el oído al percibir cierta intensidad de sonido se le llama SONORIDAD y se mide en DECIBELIOS (dB)

o Tono: Permite distinguir los tonos agudos de los graves DEPENDE DE LA FRECUENCIA y se mide en Hertzios.

26

El oído humano puede percibir los sonidos entre 20 Hz y 20.000 Hz.

o Timbre: Hace posible distinguir una fuente sonora de otra, aunque sean de igual intensidad e igual tono.

DEPENDE DE LA FORMA DE LA ONDA SONORA

10. EL SONIDO (ONDA TRANSVERSAL)

- Son las únicas ondas electromagnéticas que somos capaces de detectar con el sentido de la vista.

- La luz SIEMPRE se propaga en línea recta.- La luz se propaga en el vacío a velocidad de c= 300.000 km/s.- La reflexión de la luz, es el cambio de dirección que experimenta el rayo

luminoso cuando choca contra la superficie de un cuerpo. Después de chocar el rayo de luz permanece en el mismo medio.

- Imágenes en espejos: (REFLEXIÓN)o Planos: Lo hacemos como un ejercicio de simetrías. Los espejos

planos son superficies planas , lisas y pulimentadas, que reflejan los rayos en una sola dirección.

o Esféricos. Son igual que los plano, lisos y pulimentados por su cara interior (espejos cóncavos) y por su cara exterior (espejos convexos)

Existen una serie de elementos en los espejos esféricos que son el centro de curvatura © ,el foco (F) que se encuentra a la mitad del centro de curvatura, y el eje del espejo.

El trazado de rayos para el cálculo de la imagen es el siguiente: Todo rayo que pasa por el centro de curvatura, cuando

se refleja no se desvía. Todo rayo que choca con el espejo, saliendo del objeto ,

PARALELO al eje , se refleja pasando por el foco. Todo rayo que pasa por el FOCO , se refleja de forma

paralela al eje del espejo. Uniendo DOS de estos rayos, como mínimo

obtendremos la imagen, que nos saldrá DERECHA (boca arriba) o INVERTIDA (boca abajo) , REAL (con los rayos) o VIRTUAL (con la prolongación de los rayos) y MAYOR, MENOR o de IGUAL tamaño que el objeto inicial.

- Refracción: Es cuando la luz al chocar con otro medio de distinta intensidad, se propaga con distinta velocidad

o El índice de refracción (n) es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío (c = 300.000 km/s) y la velocidad de la luz en otro medio.

n =

- Imágenes en lentes: (REFRACCIÓN)o Son medios transparentes, homogéneos, limitados por dos superficies

curvas o por una plana y otra curva.o Hay dos tipos de lentes,convergentes y divergentes:

CONVERGENTE: Cuando los rayos entran perpendiculares a una lente convergente, esta los desvía de forma que todos los rayos pasen por un punto denominado FOCO (F). La distancia del centro de la lente (O) a F se le llama DISTANCIA FOCAL.

27

DIVERGENTE:Cuando los rayos de luz pasan por una lente divergente, está separa los rayos formando una imagen virtual.

o Para formar imágenes se requiere la intersección de dos de los tres rayos que ahora se describen: (Hemos supuesto que las lentes son delgadas)

Todo rayo que entra paralelo al eje, sale pasando por F´. Todo rayo que pasa por el centro de la lente NO se desvía. Todo rayo que entra pasando por el foco F, sale paralelo.

o POTENCIA de una lente es la inversa de la distancia focal. La potencia

se mide en dioptrías

P = f = distancia de “ F” a “O”, distancia focal

28

29

30

31

32

11. FORMULACIÓN ORGÁNICA

TABLA DE PREFERENCIA DE GRUPOS FUNCIONALES

FÓRMULA FUNCIÓN SUFIJO(si es grupo. Ppal) PREFIJO(si es grupo sustityente)

OHR – C = O ÁCIDOS OICO CARBOXI

HR – C = O ALDEHÍDOS AL OXO / FORMIL

R´R – C = O CETONAS ONA OXO

R – CH2 - OH ALCOHOLES OL HIDROXI

R –NH2 AMINAS AMINA AMINO / AZA

R – O - R´ ÉTERES OXI / ....ÉTER OXA

R = R´ ALQUENOS ENO

R R´ ALQUINOS INO

R - R´ ALCANOS ANO

1. HIDROCARBUROS

Son compuestos exclusivamente de carbono e hidrógeno.

Pueden ser de dos tipos:Acíclicos: Son hidrocarburos de cadenas carbonadas abierta.

a) Lineales- La cadena no tiene ramificaciones.b) Ramificados – La cadena principal si tiene ramificaciones o radicales.

Cíclicos: Son hidrocarburos de cadenas carbonadas cerradas, formadas al unirse dos átomos de carbono TERMINALES de una cadena lineal.

Se pueden clasificar , según el tipo de enlace que tengan en:ALCANOS (hidrocarburos saturados o parafinas):Los enlaces entre los átomos de carbono son simples.ALQUENOS (h. insaturados u olefinas) : Existe al menos un doble enlace entre los átomos de carbono.ALQUINOS ( h. insaturados o acetilenos) : Al menos existe un triple enlace.

33

1.1.ALCANOS

1.1.1. ALCANOS DE CADENA LINEAL

Según las normas de la IUPAC, para nombrar los alcanos lineales se consideran dos casos:

Los cuatro primeros compuestos reciben los nombres siguientes: H

CH4 H – C – H MET – ano 1 carbono

H

H H

CH3 – CH3 H – C - C – H ET – ano 2 carbonos

H H

H H H

CH3 – CH2 - CH3 H – C - C – C - H PROP– ano 3 carbonos

H H H

H H H H

CH3 – CH2 - CH2 -CH3 H – C - C – C – C - H BUT– ano 4 carbonos

H H H H

Los compuestos siguientes se nombran utilizando como prefijos los numerales griegos que indican el número de átomos de carbono de la cadena, añadiéndole la terminación ANO , que es genérica y aplicada a todos los hidrocarburos saturados.

Ejemplos:

Fórmula Fórmula semidesarrollada Nombre

C5H12 CH3 – CH2 - CH2 - CH2 -CH3 PENT – ano (penta = 5)C6H14 CH3 – CH2 - CH2 - CH2 - CH2 -CH3 HEX – ano (hexa = 6)C7H16 CH3 – (CH2 )5 -CH3 HEPT – ano (hepta = 7)C8H18 CH3 – (CH2 )6 -CH3 OCT – ano (octa = 8)C9H20 CH3 – (CH2 )7 -CH3 NON – ano (nona = 9)C10H22 CH3 – (CH2 )8 -CH3 DEC – ano (deca = 10)C11H24 CH3 – (CH2 )9 -CH3 UNDEC – ano (undeca =

11)C12H26 CH3 – (CH2 )10 -CH3 DODEC – ano (dode = 12)C13H28 CH3 – (CH2 )11 -CH3 TRIDEC – ano (tridec = 13)

Los compuestos siguientes de la serie se llaman: tetradecano (14), pentadecano (15), hexadecano (16), heptadecano (17), octadecano (18), nonadecano (19),

34

eicosano (20), eneicosano (21), docosano (22), tricosano (23), tetracosano (24)... triacontano (30)...tetracontano (40), etc...1.1.2. RADICALES DE HIDROCARBUROS SATURADOS

Son grupos de átomos que se obtienen por pérdida de un átomo de hidrógeno de un hidrocarburo.

Los radicales derivados de los alcanos por pérdida de un átomo de hidrógeno de un carbono terminal se nombran sustituyendo la terminación ANO por IL o ILO.

Se prefiere la terminación ILO cuando el radical está aislado; y la terminación IL cuando está unido a una cadena carbonada.

Ejemplos:

Molécula RadicalNombre

CH4 CH3 - metil o metilo

CH3 – CH3 CH3 – CH2 - etil o etilo

CH3 – CH2 - CH3 CH3 – CH2 – CH2 - propil o propilo

CH3 – CH2 - CH2 -CH3 CH3 – CH2 - CH2 –CH2 - butil o butilo

CH3 – CH2 - CH2 - CH2 -CH3 CH3 – CH2 - CH2 - CH2 –CH2 - pentil o pentilo

1.1.3. ALCANOS DE CADENA RAMIFICADA

Según las normas de la IUPAC, para nombrar alcanos de cadena ramificada se procede de la forma siguiente:

1. Se elige como cadena principal la que contenga mayor número de átomos de carbono.

2. Se numera la cadena elegida de un extremo a otro, numerando los átomos de carbono.

3. Los radicales o ramificaciones se nombran delante de la cadena principal en orden alfabético

Primero numeramos la cadena principal, empezando la numeración según el criterio indicado.

Si al numerar la cadena principal, empezando por cualquiera de sus extremos, los sustituyentes están en los mismos números, se asigna el localizador menor a la primera cadena lateral que se cita en el nombre.

35

Los localizadores se escriben delante del nombre del radical, separados de él por un guión.

Sólo se pueden acumular localizadores idénticos. En éste caso los localizadores se separan entre sí por comas y los nombres de los radicales llevan los prefijos di, tri, tetra...

Los radicales se nombran en orden alfabético, figurando en último lugar el nombre de la cadena principal.

Si ocurriese el caso en el cual existen varias cadenas con el mismo número de átomos de carbono (igual de largas), se escoge como cadena principal la que tenga mayor número de ramificaciones laterales. La numeración y el nombre son:

En los radicales sencillos (no ramificados), no se tienen en cuenta los prefijos multiplicativos para el orden alfabético. En el caso anterior fijamos en but y en met y no se tiene en cuenta el di.

En éste ejemplo existen tres cadenas con el mismo número de carbonos (9) e igual número de radicales (5), y por ello elegimos como cadena principal aquella que tenga los localizadores más bajos.

Cadena (a): numeración empezando por la izquierda: 2, 3, 5, 6, 7. Cadena (b): numeración empezando por la derecha abajo: 2, 4, 5, 6, 7. Cadena ©: numeración empezando por la izquierda: 2, 3, 5, 6, 8.

36

Elegimos por tanto la cadena (a).

1.2. ALQUENOS (H. INSATURADOS U OLEFINAS )

Son hidrocarburos que presentan uno o más dobles enlaces entre los átomos de carbono de la cadena principal. La fórmula general, para los compuestos que presentan un único doble enlace es CnH2n

CH2 = CH – CH2 – CH3 1-buteno

1 .2.1. ALQUENOS CON UN ÚNICO DOBLE ENLACE Se nombran según las siguientes normas:

1. Elige la cadena más larga que contenga el doble enlace, y nombra añadiendo al prefijo correspondiente (met, prop, pent…) la terminación eno.

2. Numera la cadena a partir del extremo que se encuentre más próximo al doble enlace. Su localizador (número que va delante) corresponde al menor de los dos números asignados a los átomos de carbonos unidos por el doble enlace.

3. La posición del doble enlace o INSATURACIÓN se indica mediante el localizador correspondiente que se coloca delante del nombre.

CH3 – CH = CH – CH2 – CH3 2-penteno

4. Si existen radicales (ramas), toma como cadena principal la más larga que contenga al doble enlace. La numeración se realiza de forma que se asigne el localizador más bajo posible al carbono del doble enlace. Los radicales (ramas) se nombra como alcanos con el sufijo (terminación) il.

1.2.2. ALQUENOS CON VARIOS DOBLES ENLACES

37

Cuando un hidrocarburo contiene más de un doble enlace, se utiliza para nombrarlo, las terminaciones –adieno, -atrieno, …, en lugar de la terminación –eno. Se numera la cadena asignando a los carbonos unidos por el doble enlace los localizadores más bajos posibles.

CH3 – CH = CH – CH = CH – CH2 – CH3 2, 4 heptadieno

Si el compuesto contiene radicales (ramas), éstos se nombran como en los alcanos, eligiendo como cadena principal la que contenga mayor número de dobles enlaces, AUNQUE NO SEA LA MÁS LARGA.

1.3. ALQUINOS (H. INSATURADOS O ACETILENOS)

Son hidrocarburos que presentan uno o más triples enlaces entre los átomos de carbono de la cadena principal. La fórmula general, para los compuestos que presentan un único doble enlace es CnH2n-2

CH3 - C = C - CH2 – CH3 2-butino

1.3.1. ALQUINOS CON UN ÚNICO TRIPLE ENLACE

Se nombran según las siguientes normas:1. Elige la cadena más larga que contenga el doble enlace, y nombra

añadiendo al prefijo correspondiente (met, prop, pent…) la terminación ino.2. Numera la cadena a partir del extremo que se encuentre más próximo al

triple enlace. Su localizador (número que va delante) corresponde al menor de los dos números asignados a los átomos de carbonos unidos por el triple enlace.

38

3. La posición del triple enlace se indica mediante el localizador correspondiente que se coloca delante del nombre.

CH3 – C = C – CH2 – CH3 2-pentino

CH3 – CH2 – CH2 – C = CH 1-pentino

4. Si existen radicales (ramas), toma como cadena principal la más larga que contenga al triple enlace. La numeración se realiza de forma que se asigne el localizador más bajo posible al carbono del triple enlace. Los radicales (ramas) se nombra como alcanos con el sufijo (terminación) il.

5. Hay veces que no es necesario colocar los localizadores porque no hay otra posibilidad.

3-metil-1-butino metilbutino

1.3.2. ALQUINOS CON VARIOS TRIPLES ENLACES

Cuando un hidrocarburo contiene más de dos o más triples enlaces, se utilizan para nombrarlo, las terminaciones –adiino, -atriino, …, en lugar de la terminación –ino. Se numera la cadena asignando a los carbonos unidos por el triple enlace los localizadores más bajos posibles.

CH = C - C = C – C = CH 1, 3, 5 - hexatriino

Si el compuesto contiene radicales (ramas), éstos se nombran como en los alcanos, eligiendo como cadena principal la que contenga mayor número de triples enlaces, AUNQUE NO SEA LA MÁS LARGA.

39

1.4. HIDROCARBUROS CON DOBLES Y TRIPLES ENLACES

Son hidrocarburos que contienen uno o más dobles enlaces y uno o más triples enlaces. Se nombran primero los dobles enlaces y luego los triples, señalando su posición por medio de localizadores. Se suprime la “o” de la terminación – eno.

1.4.1. HIDROCARBUROS DE CADENA LINEAL

La numeración de la cadena es la que asigne los localizadores menores a los dobles y triples enlaces, independientemente de que se trate de dobles o triples enlaces.

CH = C – CH2 – CH = CH – C = CH 3-hepten- 1, 6 -diino

Si se empieza a numerar por la izquierda , los localizadores de los dobles y triples enlaces son 1, 4, 6, y si se empieza por la derecha 1, 3, 6. Ésta última es la que se elige por ser la numeración más baja.

Si empezando a numerar por la derecha y por la izquierda las numeraciones coinciden. En éste caso se da preferencia a que los números más bajos sean para los DOBLES ENLACES.

CH2 = CH – C = CH 1-buten-3-ino

Empezando a numerar por la izquierda o por la derecha coinciden los localizadores en 1 y 3. Se numera empezando por la izquierda por corresponder el localizador más bajo al doble enlace.

CH = C – CH = CH – CH = CH – CH3 2,4-heptadien-6-ino

CH = C – CH = CH – CH = CH2 1,3-hexadien-5-ino

CH3 – C = C –C = C – CH = CH2 1-hepten-3,5-diino

1.4.2. HIDROCARBUROS DE CADENA NO LINEAL

Se elige como cadena principal aquella que posee el mayor número de dobles y triples enlaces en s7u conjunto.. En el caso de que existan varias cadenas con igual número de dobles y triples enlaces , se elige como principal, la que mayor número de átomos de carbono posea. Si se encuentran varias con igual número de átomos de carbono, se elige la que posea mayor número de dobles enlaces.

40

Si las cadenas laterales son ramificadas, se escriben entre paréntesis los localizadores y los nombres de dichas cadenas complejas. Los localizadores que preceden al paréntesis indican la posición de la cadena lateral

En éste caso existen dos cadenas con el mismo número de instauraciones, una de 8 átomos de carbono y otra de 7.Se elige como cadena principal, la que posee mayor nº de átomos de carbono (la de 8).

En éste otro caso, existen dos cadenas con dos instauraciones cada una y ambas con 9 átomos de carbono. Prevalece como principal la que tiene dos enlaces dobles, sobre la que posee uno doble y uno triple.

Algunos ejemplos:

2. HIDROCARBUROS ALICÍCLICOS

Son hidrocarburos de cadena cerrada, y según tengan instauraciones (dobles y triples enlaces) o no pueden ser: 2.1 Hidrocarburos monocíclicos saturados (cicloalcanos) 2.2 Hidrocarburos monocíclicos no saturados (cicloalquenos y cicloalquinos)

2.1. HIDROCARBUROS MONOCÍCLICOS SATURADOS (CICLOALCANOS)

41

Los átomos de carbono del hidrocarburo cíclico se encuentran unidos por enlaces sencillos. Rsponden a la fórmula CnH2n, y se nombran anteponiendo el prefijo ciclo- al nombre del alcano de cadena abierta de igual número de átomos de carbono.

De forma abreviada, también se representan mediante el polígono correspondiente.

Si tienen radicales unidos al ciclo, se nombran como derivados de los hidrocarburos cíclicos. El ciclo se numera de manera que se asignen los localizadores más bajos al conjunto de los radicales. En casos sencillos, se pueden nombrar como derivados de un compuesto de cadena abierta.

1-etil-2-metilciclo-hexano

1-metil-4-metiletilciclo-hexano

4-etil-1,2-dimetilciclo-hexano

2.2. HIDROCARBUROS MONOCÍCLICOS NO SATURADOS

Son hidrocarburos cíclicos con uno o más dobles o triples enlaces entre sus átomos de carbono.

El ciclo se numera de tal forma que se asignen los localizadores más bajos a las instauraciones, prescindiendo de que sean dobles o triples enlaces. En caso de igualdad debe , por la numeración que asigne números más bajos a los dobles enlaces. La numeración del ciclo se hace en el sentido de las agujas del reloj o en el contrario, con tal de conseguir los números más bajos.

Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo- y la terminación –eno o –ino.

Ciclobuteno 1,3,5- ciclooctatrieno

1,3,5-ciclohexatrieno(BENCENO)

Ciclohexino

3.COMPUESTOS OXIGENADOS

3.1 ALCOHOLES Y FENOLES

Son compuestos oxigenados, porque están compuestos por carbonos, hidrógenos y oxígenos.

42

Los alcoholes pueden considerarse derivados de los hidrocarburos al sustituir un átomo de hidrógeno por el grupo (hidroxilo) –OH. Si el hidrocarburo es de cadena abierta proporciona un alcohol

CH3-CH2-CH3 Propano CH3-CH2-CH2OH 1-propanol

Si el hidrocarburo es cíclico, se obtiene un fenol.

Benceno Fenol (bencenol)

3.1.1. ALCOHOLES

El grupo funcional de los alcoholes es el grupo hidroxilo (-OH) y su fórmula general es R-OH, donde R es la cadena de hidrocarburo conocida en los puntos anteriores.

Pueden existir alcoholes con varios grupos hidroxilos, que son los polialcoholes.

En la nomenclatura de éstos alcoholes se considera que se ha sustituido un átomo de hidrógeno de un hidrocarburo por un radical –OH. El alcohol así obtenido, se nombra añadiendo la terminación –ol, al hidrocarburo del que procede.

CH3-CH3 Etano CH3-CH2OH Etanol

Para nombrarlos se colocan los sufijos di-, tri-, tetra-… para indicar el número de grupos –OH. En cuanto a la numeración de la cadena, se sigue el criterio anterior.

1,2-etanodiol o etanodiol

1,2- propanodiol

1,3-propanodiol

2-buten-1,4-diol

3-metil-3-penten-1,2-diol

2,3-dimetil-2,3-pentanodiol

La función alcohol tiene preferencia sobre los dobles y triples enlaces, por eso la terminación final del compuesto es –ol

3-hexen-1-ol

3-butil-1-ol

43

3.1.2. FENOLES

Se obtienen al sustituir uno o más átomos de hidrógeno del benceno, por grupos –OH. Si se sustituye un solo átomo de hidrógeno se obtienen los fenoles, si se sustituyen varios, obtenemos sucesivamente, difenoles, trifenoles, etc…

Para nombrar los fenoles se utiliza la terminación –ol, precedida del nombre del hidrocarburo aromático correspondiente

Si existen varios radicales –OH, se numeran los átomos de carbono del benceno de modo que a los carbonos con grupos hidroxilo les corresponda la numeración más baja, en conjunto.

Al nombrar los polifenoles, deben escribirse los localizadores y los prefijos correspondientes di-, tri-…

1,2,3-bencenotriolo 1,2,3- trifenol

4-metil-1,2-bencenodiolo 4-metil-1,2-difenol

5-etil-1,3-bencenodiolo 5-etil-1,3-difenol

3-etil-1-bencenol o3-etil-1-fenol

3.2. ÉTERES

Los éteres están formados por un átomo de oxígeno (valencia 2) unido a dos radicales, procedentes de hidrocarburos. (R – O – R´)

Se pueden nombrar de dos formas: Se nombran en orden alfabético, los radicales unidos al oxígeno (-il) y se

antepone la palabra éter. Se nombra el radical más sencillo (con menos carbonos) (-oxi), seguido, sin

separación, del nombre del hidrocarburo del que deriva el radical más complejo.

Étilmetiléter Metoxietano CH3 –O- CH2 – CH3

Diétiléter Etoxietano CH3 – CH2 - O - CH2 – CH3

Etilfeniléter Etoxibenceno

Fenilmetiléter Metoxibenceno

3.3. ALDEHÍDOS Y CETONAS

Ambos tipos de compuestos se caracterizan por tener un doble enlace carbono – oxígeno (=O), en su grupo funcional. Éste grupo se llama carbonilo, y se representa:

O C (El carbono ya tiene sus 4 valencias (brazos) ocupados)

H (Se representa -CHO)

La diferencia entre estos dos grupos es la siguiente: En los ALDEHÍDOS, el grupo carbonilo se encuentra en un extremo de la

cadena, es decir , en el primer o el último carbono. (acaban en –al)

44

En las CETONAS, el grupo carbonilo se encuentra en los carbonos centrales de la cadena. (acaban en –ona)

3.3.1. ALDEHÍDOS

Teoricamente se consideran aldehídos a los derivados de los hidrocarburos al sustituir dos átomos de hidrógeno de un carbono de un extremo o terminal, por un átomo de oxígeno.

O

CH3 – CH2 CH CH3 – CH2 - CHO (Propanal)

Se nombran añadiendo al nombre del hidroxcarburo del que deriva ela terminación –al (si está en un solo extremo) o –dial (si está en los dos).

Etanal CH3 - CHO

Propanodial OHC – CH2 - CHO

2-etil-3,4-dimetilhexanodial

Éste grupo tiene preferencia sobre los alcoholes, y sobre los dobles y triples enlaces.

3.3.2. CETONAS

Pueden considerarse derivadas de los hidrocarburos al sustituir dos átomos de hidrógeno, unidos a un carbono (no de los extremos), por un átomo de oxígeno.

CH3 – C – CH3 (Propanona, no se dice 2-propanona, porque es la única posibilidad) CH3 – CO – CH3

O

Se nombran a partir del hidrocarburo del que derivan añadiendo la terminación –ona e indicando la posición del grupo carbonilo ( - CO - ), por sus localizadores (nº).

Butanona CH3 – CO – CH2 – CH3

2-pentanona CH3 – CO – CH2 – CH2 - CH3

2,4-pentanodiona CH3 – CO – CH2 – CO - CH3

Tienen prioridad sobre alcoholes, fenoles, dobles y tri`ples enlaces, pero no sobre los aldehídos.

3.4. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

Se caracterizan por tener un grupo carboxilo ( - COOH), es decir un enlace doble con el oxígeno (=O) y otro sencillo con el grupo (-OH), y en la mayoría de los casos lo encontraremos situado en los carbonos extremos , es decir , en el primero o en el último.

O

45

COH

se nombran con el nombre genérico de ácido y la terminación –oico, y entre medio el hidrocarburo del que proceden.

También pueden tener, 2 grupos carboxilos, dobles y triples enlaces, ramas…. El grupo carboxilo de los ácidos prevalece sobre todos los grupos estuidiados

hasta ahora.

Ácido propanoico CH3 – CH2 - COOHÁcido etanodioico HOOC - COOHÁcido 3-metilbutanoico

Ácido 2-etil-3-metilpentanodioico

3.5. SALES Y ÉSTERES

Los ácidos carboxílicos (-COOH) pierden el hidrógeno y ese radical libre que les queda se unen a otras ramas.

Se cambia la terminación “oico” por ato, y se suprime la palabra ácido. (como en inorgánica)

La nomenclatura son iguales para ambos compuestos, con una pequeña diferencia: En las SALES, el “brazo” libre que le queda al grupo –COOH, se une con Na,

K, Li…. En los ÉSTERES se unen con ramas, (propano, etano, butano…) pero

acabarán en il o ilo.

Propanoato de sodio CH3 – CH2 - COO - NaEtanoato de litio CH3 – COO - NaEtanoato de etilo CH3 – COO- CH2 – CH3

Etanoato de butilo CH3 – COO- CH2 – CH2 - CH2 – CH3

El carbono del grupo –COO se contabiliza como el último carbono de lo que acaba en ATO.

46