cuaderno de química

IES La Corredoria Departamento de Ciencias Oviedo Juan Sebastián Aparicio Holguín 2º Curso ESO


TEMA 9: INTRODUCCIÓN A LA FORMULACION QUÍMICA

ÍNDICE: 1.- Organización de la materia 2.- Sustancias químicas 3.- Tabla periódica 4.- ¿Qué es una fórmula? 5.- Valencia 6.- Formulación: Óxidos 7.- Formulación II : Hidróxidos


1.- Organización de la materia

La característica fundamental de la materia es su masa. También lo es de todas las partículas que la forman. Más del 99% de la materia del universo está en forma de plasma; en este estado las partículas elementales no están agrupadas formando átomos como sucede en el resto de los estados (sólido, líquido, gaseoso). PARTÍCULAS SUBATÓMICAS Partículas subatómicas (o elementales) son aquellas que podemos encontrar en el interior de los átomos.

• Electrón: fue la primer partícula descubierta (1897) y la prueba de que los átomos eran divisibles. Su masa es muy pequeña (9,109 ·10-31 Kg) y también su carga eléctrica, que es negativa y vales -1,6·10-19C. Durante mucho tiempo se consideraba la carga eléctrica más pequeña, por ello se dice que tiene carga eléctrica -1.

• Protón: Identificado por Rutherford en 1910 su masa es de 1,272·10-27 Kg. Esta formado por quarks y su carga eléctrica positiva y del mismo valor que la del electrón, por lo que se dice que el protón tiene de carga +1.

• Neutrón: descubierto en 1932 tiene una masa igual que la del protón pero no tiene carga eléctrica. Está formado por quarks.

• Quarks: Partículas que agrupadas de tres en tres forman protones y neutrones. Junto con el electrón son partículas elementales, pues nadie, aún ha conseguido dividirlas.

ÁTOMOS La estructura de los átomos es

• Los protones y los neutrones se agrupan formando el núcleo donde está casi toda la masa del átomo.

• Los electrones orbitan alrededor del núcleo. Las fuerzas de atracción-repulsión eléctricas mantiene la estabilidad de la estructura.

El número de electrones es igual al de protones, con lo que el átomo es eléctricamente neutro. El átomo es una estructura con un gran espacio vacío entre el núcleo y la corteza en la que se encuentran los electrones. Dos datos son muy importantes para diferenciar unos átomos de otros:


• Número atómico: nº de protones que tiene el átomo. • Número másico: nº de protones y neutrones. Es decir nº de partículas del

núcleo.

IONES Los iones son átomos o grupos de átomos que no son eléctricamente neutros, es decir que tienen carga eléctrica porque han ganado o perdido electrones.

• iones positivos o cationes: son átomos que han perdido algún electrón por lo que su carga es positiva. (Fe2+ indica un átomo de hierro que tiene dos electrones menos: catión).

• iones negativos o aniones: son átomos que han ganado algún electrón por lo que su carga es negativa. (Cl- indica un átomo de cloro que tiene un electrón más: anión).

AGRUPACIONES DE ÁTOMOS En la mayoría de los casos los átomos se agrupan mediante uniones químicas entre ellos; principalmente formando:

• moléculas: pequeñas agrupaciones de número y composición fija (ejemplo el agua : 2 átomos de hidrógeno y 1 de oxígeno)

• redes o retículos atómicos e iónicos, grandes agrupaciones con un número indefinido de átomos y de iones (ejemplo: diamante, grano de sal,...). Si en estas agrupaciones los átomos están dispuestos de forma ordenada se llaman cristales.

MASAS ATÓMICAS Y MOLECULARES Las masas atómicas de átomos y moléculas son tan pequeñas que no resulta práctico medirlas en kilogramos. Por ello se utiliza como unidad la doceava parte de la masa del isótopo 12C (átomo de carbono con 6 protones y 6 neutrones) que es aproximadamente la masa de un protón. Así si decimos que la masa atómica del Cloro es 35,45 lo que queremos decir es que un átomo de cloro es 35,45 veces más pesado que la doceava parte de la masa del isótopo 12C.

2.- Sustancias químicas Joseph Proust a finales del s. XVIII estableció el concepto de sustancia química para referirse a cualquier sustancia con una composición definida, sin importar de donde provenga, que presenta unas propiedades que la hacen reconocible. Cualquier muestra de materia está formada por sustancias químicas. Su estudio es la principal ocupación de la QUÍMICA. Las sustancias pueden ser:


• Sustancias químicas puras, formadas por una sola clase de moléculas o redes atómicas. Son raras de encontrar y muy difíciles de obtener artificialmente

• Mezclas de sustancias puras. En ellas hay más de una sustancia química. Son muy frecuentes.

ELEMENTOS Y COMPUESTOS

Entre las sustancias químicas puras se distinguen: • los elementos; son las sustancias formadas por un sólo tipo de átomos.

Ejemplos: el diamante (carbono puro), el oro, azufre, hierro, ..... • los compuestos; son las sustancias que están formadas por más de un tipo de

átomos. Ejemplos: agua (átomos de Hidrógeno y de oxígeno), dióxido de carbono (átomos de Carbono y Oxígeno), sal común (átomos de Cloro y de sodio).

3.- Tabla periódica Dimitri Ivanovich Mendelejev consiguió ordenar los elementos químicos conocidos en su época. Los ordenó según su masa atómica creciente. Posteriormente H.G.J. Moseley advirtió que la ordenación más práctica era por el número atómico creciente. Este criterio es el utilizado actualmente. Según este criterio cuando un elemento químico ocupa el lugar 14 ( el Silicio) quiere decir que su átomo tiene 14 protones. Esta ordenación condujo a los químicos a agrupar los elementos de acuerdo con sus propiedades estableciéndose:

• grupos: corresponden a columnas. Los elementos de cada columna tienen propiedades químicas parecidas. Hay 18 grupos.

• periodos: corresponden a las filas y sus elementos tienen propiedades químicas diferentes.


Los elementos de la tabla se pueden separar en dos grandes categorías: • METALES: son la mayor parte y comparten una serie de propiedades

o brillo metálico o color gris metálico ( excepto el oro : amarillo) o buenos conductores térmicos y eléctricos en estado sólido. o pueden mezclase fundidos formando aleaciones

• NO METALES: son sólo una veintena de los elementos conocidos. Tienen propiedades muy diversas pero todos ellos no tienen comportamiento "metálico".

Símbolos: Hidrógeno H Helio He Litio Li Berilio Be Boro B Carbono C Nitrógeno N Oxígeno O Fluor F Sodio Na Magnesio Mg Aluminio Al Silicio Si Fósforo P Azufre S Cloro Cl Potasio K Calcio Ca Cromo Cr Manganeso Mn Hierro Fe Cobalto Co Níquel Ni Cobre Cu Cinc Zn Arsénico As Selenio Se Bromo Br Rubidio Rb Estroncio Sr


Plata Ag Cadmio Cd Plomo Pb Estaño Sn Antimonio Sb Teluro Te Yodo I Cesio Cs Bario Ba Osmio Os Platino Pt Oro Au Mercurio Hg Bismuto Bi Francio Fr Radio Ra

4.- ¿Qué es una formula?

Para poder identificar una sustancia de forma precisa y sin equivocaciones es preciso identificar las sustancias químicas mediante el nombre o la fórmula.

• por su nombre. El nombre puede ser común ( como el agua) por normativo (por ejemplo óxido de hidrógeno) pero en ambos casos un nombre sólo puede servir para identificar una sustancia.

• por su fórmula. Los elementos químicos que forman la sustancia se representan mediante símbolos químicos (H, O, Na, K,...) y las proporciones en las que se encuentran se indican mediante subíndice numéricos. Por ejemplo la formula CO2 indica que la sustancia dióxido de carbono esta formada por el doble número de átomos de oxígeno que de carbono. No hay ninguna otras sustancia en la que se cumpla esta circunstancia.

Hay varias formas de expresar las fórmulas químicas: • fórmulas empíricas. Indican sólo la composición. Ejemplo: NaCl

• fórmulas moleculares. Indican el número exacto de átomos que hay en una molécula de una sustancia. Ejemplo CH4

• fórmulas desarrolladas. Indican mediante guiones como se unen los átomos y la forma que adoptan en el espacio


5.- Valencia

Los átomos se mantienen juntos en las moléculas o en las redes atómicas porque están unidos. Es lo que se conoce como enlace químico. El número de enlaces que un átomo puede tener formar con otros átomos no es cualquiera y además es una característica de cada elemento. Se conoce como valencia. Algunos elementos tienen una sola valencia, por ejemplo la del Hidrógeno es 1 y la del oxígeno 2. Otros actúan con diversas valencias , por ejemplo el Carbono puede actuar con valencia 2 y 4. El concepto de valencia química tiene que ver con el número de electrones que tiene el átomo en la última capa y de cuantos le faltan o le sobran para adquirir una estructura estable. En algunas tablas periódicas se indican las valencias de todos los elementos, De todos modos es necesario familiarizarse con las utilizadas por los elementos más comunes.

2.1. METALES.

VALENCIA 1 VALENCIA 2 VALENCIA 3 Litio

Sodio

Potasio

Rubidio

Cesio

Francio

Plata

Li

Na

K

Rb

Cs

Fr

Ag

Berilio

Magnesio

Calcio

Estroncio

Zinc

Cadmio

Bario

Radio

Be

Mg

Ca

Sr

Zn

Cd

Ba

Ra

Aluminio Al

VALENCIAS 1, 2 VALENCIAS 1, 3 VALENCIAS 2, 3

Cobre

Mercurio

Cu

Hg

Oro

Talio

Au

Tl

Níquel

Cobalto

Hierro

Ni

Co

Fe VALENCIAS 2, 4 VALENCIAS 2, 3, 6 VALENCIAS 2, 3, 4, 6, 7 Platino Pt Cromo Cr Manganeso Mn


Plomo

Estaño

Pb

Sn

2.2. NO METALES.

VALENCIA -1 VALENCIAS +/- 1, 3, 5, 7 VALENCIA -2 Flúor F Cloro

Bromo

Yodo

Cl

Br

I

Oxígeno O

VALENCIAS +/-2, 4, 6 VALENCIAS 2, +/- 3, 4, 5 VALENCIAS +/- 3, 5 Azufre

Selenio

Teluro

S

Se

Te

Nitrógeno N Fósforo

Arsénico

Antimonio

P

As

Sb VALENCIAS +/-2, 4 VALENCIA 4 VALENCIA 3 Carbono C Silicio Si Boro B

6.- Formulación I: óxidos

Los óxidos se forman al combinarse cualquier elemento químico con el oxígeno. Pueden formar óxidos todos los elementos de la tabla periódica excepto los gases nobles.

Se nombran como:

En general indicar la valencia sólo es obligatorio si el elemento tiene más de una.

óxido de .....+ nombre del elemento con la valencia en números romanos entre paréntesis.


�� 1.- Calcula la masa de una molécula de agua ( H20) Ten en cuenta que la masa atómica del H es 1,00787 uma y que la masa atómica del O es 15,9994 uma 2 Átomo de H= 1,00787·2= 2,01574 uma 3 1 átomo de O= 15, 9994·1= 15, 9994 uma Todas la masa molécular….. 18, 01514

��2.- Calcula la masa de una molécula de glucosa ( C6H12O6)

Toma como datos de masas atómicas ( C = 12 , H = 1 y O = 16) 6 átomos de C= 12·6= 72 uma 6 átomos de O= 16·6= 96 uma Total= 180 uma


�� 3.- Clasifica las siguientes sustancias en puras y mezclas_

Sustancias puras mezclas Azúcar Agua destilada Café Leche Vidrio Alcohol etílico Oxígeno Acetona Vino Nitrógeno

Azúcar Agua destilada Alcohol etílico

Oxígeno Acetona Nitrógeno

Café Leche Vidrio Vino

��4.- Clasifica las siguientes sustancias:

elementos compuestos Hidrógeno Amoniaco Agua Oro Hierro Plata Cloruro de sodio Mercurio Dióxido de carbono glucosa

Hidrógeno Oro

Hierro Plata

Mercurio

Amoniaco Agua

Cloruro de sodio Dióxido de carbono

Glucosa

��5.- Formula las siguientes sustancias

Óxido de calcio Ca O

Óxido de Litio Li2 O

Óxido de oro (I) Au2 O

Óxido de plata Ag2 O

Pentaóxido de dinitrógeno N2 O5


Trióxido de pentacloro Cl5 O3

Óxido de Boro B2 O3

Óxido de aluminio Al2 O3

Óxido de oro (III) Au2 O3

Trióxido de dicobalto Co2 O3

Óxido de Berilio Be O

Óxido de níquel (III) Ni2 O3

��6.- Nombra las siguientes sustancias

N2O5 Pentaóxido de dinitrógeno Óxido de Nitrógeno (V)

Na2O

Monóxido de disodio Óxido de sodio

K2O Monóxido de dipotasio Óxido de potasio

P2O- Trióxido de difósforo Óxido de fósforo (III)

SO2 Dióxido de monoazufre Óxido de azufre (IV)

P2O5 Pentaóxido de difósforo Óxido de fósforo(V)

N2O3 Trióxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (III)

PO2 Dióxido de monofósforo Óxido de fósforo (IV)

Br2O3 Trióxido de dibromo Óxido de Bromo(III)

I2O5 Pentaóxido de diyodo Óxido de yodo (V)


�� 7.- Indica las valencias de cada elemento en los siguientes compuestos

Valencia del K = +1 K2O

Valencia del O = -2

Valencia Ca =+2 CaO

Valencia O =-2

Valencia Cu =+3 Cu2O3

Valencia O =-2

7.- Formulación II :Hidróxidos Los hidróxidos son compuestos que se forman por combinación de un catión (ión positivo) metálico con el anión ( ión negativo) hidróxido. El anión hidróxido ( OH-) es un ión formado por dos átomos: oxígeno e hidrógeno con una carga global negativa. East carga negativa no es más que el resultado de la suma de las valencias del O (-2) y el H (+1).

Se nombran como Hidróxido de... + nombre de metal con la valencia en números romanos

La formulación general de un hidróxido será: M+n + OH

M(OH)n

��8.- Formula las siguientes sustancias:

Hidróxido de magnesio Mg (OH)2

Hidróxido de plomo (II) Pb (OH)2

Hidróxido de potasio K (OH)


Hidróxido de cobre (II) Cu (OH)2

Hidróxido de níquel (II) Ni (OH)2

Hidróxido de plomo (IV) Pb (OH)4

Hidróxido de aluminio Al (OH)3

Hidróxido de oro (III) Au (OH)3

Hidróxido de estroncio Sr(OH)2

Hidróxido de platino (II) Pt (OH)2

��9.- Nombra las siguientes sustancias

Pb(OH)2 Hidróxido de plomo(II) Dióxido de plomo

Cs OH

Hidróxido de cesio Monohidróxido de cesio

Li OH Hidróxido de Litio Monohidróxido de Litio

Sr(OH)2 Hidróxido de Estroncio Dihidróxido de Estroncio

Na OH Hidróxido de Sodio Monohidróxido de Sodio

Rb OH Hidróxido de Rubidio Monohidróxido de Rubidio

Co (OH)2 Hidróxido de Cobalto(II) Dihidróxido de Cobalto

Bi(OH)3 Hidróxido de Bismuto (III) Trihidróxido de Bismuto

Sn(OH)4 Hidróxido de Estaño (IV) Tetrahidróxido de Estaño

Hg(OH)2 Hidróxido de Mercurio (II) Dihidróxido de Mercurio


�� 10.- Indica las valencias de cada elemento en los siguientes compuestos

Valencia del Ga=+3

Valencia del O =-2 Ga(OH)3

Valencia del H= +1

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