fasciculo11 el mundo de la quimica

8/14/2019 Fasciculo11 El Mundo de La Quimica

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Captulo IV: Los compuestos qumicos

El mundo de la qumica

Fascculo 11

En una ecuacin qumica se escriben las frmulas de lassustancias reaccionantes del lado izquierdo de una flechaque significa produce(n), y del lado derecho las frmulasde las sustancias que se obtienen como producto.

2 H2O 2 H2 + O2En toda reaccin qumica se conserva el nmero de

tomos que hay de cada elemento, pues lo que ocurrees que esos tomos se reordenan. Para expresar lo quepasa en una reaccin qumica delante de las frmulas secolocan unos nmeros llamados coeficientes que nosindican el nmero de tomos y molculas que estnparticipando. A su vez, las frmulas de las sustanciaspresentan unos nmeros del lado derecho inferior de lossmbolos de los elementos denominados subndices, ellosrepresentan el nmero de tomos. As, cuando escribimosen una ecuacin 2 H2O estamos representando dosmolculas de agua que, en total, suman 4 tomos dehidrgeno y dos de oxgeno.

+ +

Molculas de agua Molculasde hidrgeno

Molculade oxgeno

tomo de hidrgeno tomo de oxgeno

Para pensar

De acuerdo con el texto y la figura anterior, 2 molculasde agua se descomponen para formar 1 molcula de O2y 2 molculas de H2, qu ha sucedido?( ) Se rompen dos enlaces O-H y se forma un enlace

O-O y otro enlace H-H.

( ) Se rompen dos enlaces O-H y se forma un enlaceO-O y dos enlaces H-H.

( ) Se rompen cuatro enlaces O-H y se forma un enlaceO-O y dos enlaces H-H.

En resumen, cuando la reaccin qumica ocurre:

( ) cambia el tipo de tomo.

( ) cambia el nmero de tomos.

( ) cambia el arreglo entre los tomos.

Si la reaccin ocurre en estado gaseoso y para romperlos enlaces O-H, O-O, H-H se requieren 464u, 493u y435u respectivamente, entonces, cul de los tres enlaceses ms fuerte? Cul es el ms dbil?

Ahora calcula la cantidad de energa asociada con lareaccin anterior y demuestra que es 468u.u= unidad de masa atmica


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Fundacin Polar ltimasNoticias El mundo de la qumica Captulo IV: Los compuestos qumicos fascculo 11

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Elementos y compuestos, cmo se comportan?Hasta ahora hemos hablado de compuestos qumicos,mezclas, disoluciones, concentracin de las disoluciones,frmulas y ecuaciones qumicas. Ha llegado el momentode describir las propiedades de los elementos de los grupos1, 17 y 18 de la tabla peridica y de algunos de suscompuestos. En el captulo correspondiente encontrarsinformacin acerca de los compuestos qumicos ms usadosdesde el punto de vista industrial.

Reactividad de los metales

Algunos metales son altamente reactivos mientras que otrosreaccionan escasamente. Los metales altamente reactivosno se encuentran en la naturaleza en estado elemental, yaque forman compuestos muy estables que son difciles deseparar. Por ejemplo, los metales alcalino trreos nuncase encuentran en la naturaleza en forma pura sino encompuestos en los minerales formando las rocas (ver tablaperidica).

Todos los metales pueden ser colocados en orden segnsu reactividad con el agua y el aire, y eso es lo que sellama Serie de Reactividad. La figura que aparecearriba presenta esta serie o escala de actividad de losmetales.

El oro es el menos reactivo de los metales, y por elloest ubicado en la parte ms baja de la escala: noreacciona con el agua, ni con cidos diluidos, ni con elaire, razn por la cual se encuentra en estado elementalen la naturaleza.

Escala de actividad de los metales

Potasio

Sodio

Calcio

Magnesio

AluminioZinc

Hierro

Estao

Plomo

Cobre

Mercurio

Plata

Oro

+ reactivo

- reactivo

Por otra parte, el sodio y el potasio (Na y K) son tan reactivosque se deben conservar en aceite para evitar que reaccionencon el aire. En agua, el potasio puede arder y producir una

llama de color prpura. El aluminio reacciona con el airepara formar una delgada cubierta, casi invisible, que laprotege del agua, por eso es el elemento estructural de losaviones y ventanas y puertas para duchas.

El zinc reacciona lentamente con el agua por lo que esutilizado para galvanizar metales, como el hierro, y asevitar que se oxiden. El hierro se oxida o corroe, como sedice comnmente, en presencia del aire. El estudio de lacorrosin es de gran importancia en la industria qumica.

El cobre, la plata y el oro son muy poco reactivos, por esoson utilizados en joyera. Como algunos metales son muyreactivos el hombre se ha visto en la necesidad de alearlos

para obtener materiales con propiedades especiales comoel latn, el acero inoxidable y el oro blanco.

Sabas que?

La mscara de Tutankamn ha sobrevivido durante milesde aos debido a que est hecha de oro, un metal quereacciona muy lentamente.

2Ag NO3 + Cu Cu (NO3)2 + 2Ag

Cu (NO3)2 + Zn Zn(NO3)2 + Cu

A manera de ejemplo

Reaccin del sodio conagua. La produccin deNaOH se muestra por elcolor rosado debido a lapresencia del indicadorfenolftalena. El calor dereaccin es suficientepara fundir el sodio.


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Los metales alcalinos tienen una configuracin electrnicaque termina en ns1, siendo n igual a 2, 3, 4, 5, 6 o 7, es decir,el nmero del perodo en el cual se encuentra el elemento.Son los elementos ms electropositivos, es decir, sus tomos,los que tienen la mayor tendencia a ceder o perder electrones.Al ocurrir esto se forman los cationes (Li+, Na+, K+) loscuales resultan muy estables en disolucin, o formandoretculos cristalinos o enlaces de tipo covalente con otroselementos.

Los metales alcalinos son blandos; recin cortados muestranun color plateado que se ennegrece en contacto con elaire. El punto de fusin, el punto de ebullicin y el calorespecfico disminuyen al aumentar el nmero atmico, esdecir, disminuyen al recorrer el grupo de arriba hacia abajo(ver captulo correspondiente).

Los metales alcalino trreos son divalentes y, al igual que losalcalinos, bastante reactivos. Dan lugar a hidruros y nitrurospor unin directa de los elementos y sus xidos se reducenmuy difcilmente. Algunas de sus sales son insolubles en agua.Al calentarlos, los hidrxidos, carbonatos y nitratos sedescomponen y forman los xidos correspondientes.

Entre los principales compuestos formados por estos metalesdestacan las sales que son muy solubles en agua (con algunasexcepciones como el fluoruro de litio), los hidrxidos que seforman de la reaccin entre el metal y el agua y los hidrurosque son el producto de la reaccin entre el metal y el hidrgeno.


Metales alcalinos y alcalino trreos

Li12F12 unidad de fluoruro de litioformada por 12 tomos de cadaelemento que describe el arreglogeomtrico.

Apoyo didcticoSe le sugiere al docente realizar una actividad prctica quepermita a los estudiantes visualizar la reactividad de los metalescon cido.

La experiencia requiere de frascos, globos, cido clorhdricodiluido y muestras de hierro (Fe), zinc (Zn) y magnesio (Mg).Los globos recogern el gas que pueda generarse en la reaccinque tendr lugar. Se necesitan cantidades iguales de cido yde metal para comparar el grado de reactividad.

Al final de la prctica los alumnos deben responder las siguientespreguntas

Cul metal reaccion ms rpido?

Cul metal reaccion ms lento? Cul globo se infl ms rpido?

Cul globo se infl menos rpido?

Escribe los nombres de los metales en orden de reactividad.

Repite la experiencia con cobre pero no utilices el globo. Observaqu ocurre. Escribe el nombre del metal en orden de reactividade inclyelo con el grupo anterior. Escribe los nombres de lassustancias que se producen en estas reacciones. Representala ecuacin.

A B C

Magnesio Zinc Hierro

HCl HCl HCl

Magnesio Zinc Hierro

HCl HCl HCl

A

C

B

Compuestos demetales alcalinosy alcalino trreos

H2

H2

O

H2O

2 O2

Cl

2

CaH2Hidruro

de calcio

NaOH

Hid

rxid

o

de

sodio

B

a2O

2

Per

xido

deba

rioCaO

xidode

calcio

NaCl

Cloruro

desod

io


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Los halgenosLos halgenos flor (F), cloro (Cl), bromo (Br) yyodo (I), y en menor importancia el astato (At),constituyen los elementos tipo del grupo 17 de latabla peridica. Tambin son llamados formadoreso generadores de sales. Se caracterizan por teneruna alta electronegatividad y carcter no metlico,

lo cual se explica por la estructura electrnica desus tomos (ns2,np5). Siendo n= 2, 3, 4, 5 y 6respectivamente (el valor de n corresponde alperodo de la tabla peridica), tienen un electrnmenos que el gas noble que le sigue en la tablaperidica. Poseen una gran tendencia a aceptarelectrones para formar aniones monovalentes ylograr una estructura electrnica del gas noblecorrespondiente. Al reaccionar con los metalesforman sales o haluros y actan como oxidantesal formar aniones.


ClClPunto de fusin, ebullicin, densidad, calor molar defusin y radio del tomo y de los iones se incrementanal aumentar el nmero atmico y el calor especficodisminuye. Forman compuestos molecularesdiatmicos al compartir los dos tomos un par deelectrones.Cl H

Uso trgico del cloroDurante la I Guerra Mundial (1914-1918) los grupos en pugna

usaron gases txicos. El cloro fue utilizado por primera vezpor los alemanes en Ypres (Blgica), el 22 de abril de 1915.El gas fue arrastrado por el viento hasta las trincheras einhalado por las tropas aliadas ocasionando que los pulmonesse llenaran de lquido y se intoxicaran. Las personas que nofallecieron quedaron invlidas por el resto de sus vidas. Fuedurante la II Segunda Guerra Mundial (1939-1945) cuando seprodujeron las mscaras en gran escala. Uno de los gasesms usado fue el sulfuro de dicoloetilo [(ClCH2 .CH2)2 S] mejorconocido como gas mostaza.

Piensa un poco

Conoces algunos compuestos qumicos quese estn usando en las guerras actuales?

Cl2Cloro

HClO

cido

h

ipoclo

roso

ICl

Interhal-

genocloro

iodo

ClO2xidode

cloro

KCl

Cloruro

de

potasio

HCl

cid

o

clorhdrico

Compuestos delos halgenos

Cl2

H 2O

I2

O2

K

H2


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Gases nobles

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Se ubican en el grupo 18 de la tabla peridica. Se denominangases nobles pero antiguamente se les consideraba inertes,porque los qumicos crean que no reaccionaban debido aque sus tomos tienen el ltimo nivel de electronescompletamente lleno y, en consecuencia, no podan enlazarsecon otros. Por su configuracin electrnica los gases noblesreaccionan con dificultad por lo que no se conocen compuestosnaturales que los contengan.

Fue slo a partir de la dcada de los sesenta del siglo pasadocuando fue posible comenzar a producir algunos compuestosen los laboratorios. La reaccin del flor con kriptn y conxenn a altas temperaturas y a alta presin condujo a laformacin de compuestos como el XeF4, de geometra planacuadrada. Este descubrimiento, hecho por Bartlett, permitique se investigara ms a fondo la qumica de los gases nobleslo que gener nuevos avances en el conocimiento de laqumica.

XeO3 XeF6

KrF2 XeF2 XeF4

Cs2XeF8 XeOF2

Entre los gases nobles destacan el helio (He), que por suescasa densidad permite el vuelo de globos y dirigibles, y elnen (Ne) de los avisos luminosos que colman el paisajenocturno de las grandes ciudades.

El radn (Rn) es el gas noble ms pesado; el mismo seobserv por primera vez en forma de gas producido por elelemento uranio. Se han encontrado cantidades muy pequeas

de radn en rocas como el granito, comnmente usado en laconstruccin de viviendas, pudiendo acumularse en lugaresconfinados.

Compuestos degases nobles

XeOF4

Neil Bartlett,qumico britnico (1932), en

1962 sintetiz el primercompuesto qumico a partir de

gases nobles y abri de esamanera un nuevo y ampliocampo de investigacin en

la qumica inorgnica.


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Para pensarEl radn se encuentra naturalmente en nuestro entorno porqueproviene de depsitos de uranio natural y por eso su cantidaddepender de la geologa local. Como el radn esqumicamente inerte y tiene una vida media de 3,82 das,difcilmente es atrapado por procesos qumicos ni en el sueloni en el agua, por tanto queda libre y puede filtrarse a lascasas a travs de las paredes y tuberas acumulndose enlas grietas de los pisos y en las paredes. As que cuando unapersona respira el istopo radn-222 (222Rn), su desintegracindentro de los pulmones produce polonio, un metal pesadoradiactivo. ste, a su vez, se desintegra para producir plomo-214, un metal pesado altamente txico. La radiacinacumulada en los pulmones causa daos a los tejidos e induceel cncer de pulmn.

Se estima que el 6% de los hogares norteamericanos tieneniveles de radn por encima de 4 picocuries por litro (pCi/l),que es el nivel fijado por la Agencia de Proteccin Ambiental(EPA por sus siglas en ingls). Debido a ello se recomiendarealizar pruebas en los hogares para detectar la cantidad deradn presente y, as, determinar las medidas a tomar parasubsanar el problema. Mientras tanto, comience por sellar lasgrietas que tiene en las paredes de su casa.

Aunque no sabemos cul es la realidad venezolana conrespecto al radn, es hora de empezar a buscar informacinacerca de este problema.


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Emanaciones de radn

Stano

Roca

Suelo

Desage

Grietas enpared y piso

ducha

Servicioaguapotable

LeyendaZona 1Zona 2Zona 3

Mapa de la presencia de radn en Estados Unidos preparado por la EPA

La Agencia de Proteccin Ambiental (EPA) ha preparado una lista que identificalas reas que presentan elevados rangos de radn en el subsuelo. Estas zonasasignan a cada uno de los 3 141 condados (counties) valores que van de uno atres.

Zona 1. Condados que presentan niveles de radn mayores a 4 pCi/l (picocuriespor litro).

Zona 2. Condados que presentan niveles de radn entre 2 y 4 pCi/l.Zona 3. Condados que presentan niveles de radn menores a 2 pCi/l.

Fuente: www.radongas.com/radon_map.htm


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Sir John William Ramsay (1852-1916), qumicobritnico, estudi primero en Glasgow y luego enAlemania. Fue profesor de la Universidad de Bristoly de la Universidad College of London. Descubriel argn en colaboracin con el fsico Lord Raleigh.En 1904 recibi el Premio Nobel de Qumica por sudescubrimiento de los nuevos gases en el aire (helio,argn y nen) y la determinacin de su lugar en latabla peridica.

Un poco de historia

Ramsay debi enfrentarse al difcil problema deaislar de la atmsfera aquellos gases caracterizadospor su extraordinaria inercia qumica comenzandopor el que est en mayor abundancia relativa, elargn (del griego Argos , noble).

Tambin a comienzos del siglo pasado el qumicofrancs Henri Moissan (1852-1907), Premio Nobelde Qumica en 1906, consigue aislar el elementoms electronegativo de la tabla peridica y por tanto

el de mayor reactividad: el flor. Desde que fuedescubierto en 1771, pasaron cien aos hasta queMoissan lo aisl en 1886. Durante este perodo serealizaron numerosos ensayos fallidos para obtenerlo.Entre quienes aspiraron a aislarlo sin conseguirlo haygrandes nombres de la historia de la qumica comoDavy Faraday (descubridor del sodio, potasio, calcio ymagnesio), Gay-Lussac y Thnard (descubridores delboro). Algunos de quienes lo intentaron murieron y lamayora sufri graves envenenamientos por el flor ysus compuestos.

Este ilustre qumico tambin descubri el carborundum

y pudo producir pequeos diamantes artificiales en sulaboratorio.

Moissan en su laboratorio acomienzos del siglo XX.


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Captulo V:

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