fprop6s temas selectos quimica2

6Reforma Integral de la Educacin Media Superior

6SEMESTRE

FORMACIN PROPEDUTICA

Temas Selectosde Qumica 2

QUERIDOS JVENES:

Siempre he pensado que la juventud constituye una de las etapas ms importantes en el desarrollo del ser humano; es la edad donde forjamos el carcter y visualizamos los ms claros anhelos para nuestra vida adulta. Por eso, desde que so con dirigir los destinos de nuestro estado, me propuse hacer acciones concretas y contundentes para contribuir al pleno desarrollo de nuestros jvenes sonorenses.

Hoy, al encontrarme en el ejercicio de mis facultades como Gobernadora Constitucional del Estado de Sonora, he retomado los compromisos que contraje con ustedes, sus padres y en general con las y los sonorenses cuando les solicit su confianza para gobernar este bello y gran estado. Particularmente luchar de manera incansable para que Sonora cuente con Escuelas formadoras de jvenes innovadores, cultos y con vocacin para el deporte. Este esfuerzo lo har principalmente de la mano de sus padres y sus maestros, pero tambin con la participacin de importantes actores que contribuirn a su formacin; estoy segura que juntos habremos de lograr que ustedes, quienes constituyen la razn de todo lo que acometamos, alcancen sus ms acariciados sueos al realizarse exitosamente en su vida acadmica, profesional, laboral, social y personal.

Este mdulo de apendizaje que pone en sus manos el Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora, constituye slo una muestra del arduo trabajo que realizan nuestros profesores para fortalecer su estudio; aunado a lo anterior, esta Administracin 2015-2021 habr de caracterizarse por apoyar con gran ahnco el compromiso pactado con ustedes. Por tanto, mis sueos habrn de traducirse en acciones puntuales que vigoricen su desarrollo humano, cientfico, fsico y emocional, adems de incidir en el manejo exitoso del idioma ingls y de las nuevas tecnologas de la informacin y la comunicacin.

Reciban mi afecto y felicitacin; han escogido el mejor sendero para que Sonora sea ms prspero: la educacin.

LIC. CLAUDIA ARTEMIZA PAVLOVICH ARELLANOGOBERNADORA CONSTITUCIONAL DEL ESTADO DE SONORA

Temas Selectosde Qumica 2

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE SONORA

Director GeneralMtro. Vctor Mario Gamio Casillas

Director AcadmicoMtro. Martn Antonio Ypiz Robles

Director de Administracin y FinanzasIng. David Suilo Orozco

Director de PlaneacinMtro. Vctor Manuel Flores Valenzuela

TEMAS SELECTOS DE QUMICA 2Mdulo de Aprendizaje.Copyright 2011 por Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora.Todos los derechos reservados.Primera edicin 2011.Quinta reimpresin 2015. Impreso en Mxico.

DIRECCIN ACADMICADepartamento de Innovacin y Desarrollo de la Prctica Docente.Blvd. Agustn de Vildsola, Sector Sur.Hermosillo, Sonora, Mxico. C.P. 83280

COMISIN ELABORADORA

Elaboracin:Lyrva Yolanda Almada Ruz

Revisin Disciplinaria:Nydia Gabriela Estrella

Correccin de estilo:Hctor Matilde Barreras Velasco

Apoyo Metodolgico:Nydia Gabriela Estrella

Diseo y edicin:Mara Jess Jimnez Duarte

Diseo de portada:Yolanda Yajaira Carrasco Mendoza

Foto de portada:Estefana Bringas Limn

Banco de imgenes:Shutterstock

Coordinacin Tcnica:Rubisela Morales Gispert

Supervisin Acadmica:Vanesa Guadalupe Angulo Bentez

Coordinacin General:Mtra. Laura Isabel Quiroz Colossio

Esta publicacin se termin de imprimir durante el mes de diciembre de 2015.Diseada en Direccin Acadmica del Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora.Blvd. Agustn de Vildsola, Sector Sur. Hermosillo, Sonora, Mxico.La edicin consta de 2,303 ejemplares.

3 PRELIMINARES

Ubicacin Curricular

COMPONENTE:

FORMACIN PROPEDUTICA

GRUPO: 1

QUMICO BIOLGICO

HORAS SEMANALES:

03

CRDITOS:

06

DATOS DEL ALUMNO

Nombre: _______________________________________________________________

Plantel: __________________________________________________________________

Grupo: _________________ Turno: _____________ Telfono:___________________

E-mail: _________________________________________________________________

Domicilio: ______________________________________________________________

_______________________________________________________________________

4 PRELIMINARES

5 PRELIMINARES

Presentacin ......................................................................................................................................................... 7

Mapa de asignatura .............................................................................................................................................. 8

BLOQUE 1: EXPLICA LAS REACCIONES DE CIDO-BASE A PARTIR DE LAS PROPIEDADES DE

SUSTANCIAS COMUNES ...................................................................................................................... 9

Secuencia Didctica 1: Comportamiento de cidos y bases a partir de sus propiedades y

la Teora de Arrhenius .................................................................................................................................10

cido y bases .............................................................................................................................................11 Caractersticas de cidos y bases .............................................................................................................11 Teora de Arrhenius o de la disociacin electroltica ..................................................................................14 Reacciones de neutralizacin .....................................................................................................................16 Secuencia Didctica 2: Comportamiento de cidos y bases a partir de la Teora de Brnsted y Lowry y la

Teora de Lewis. ..................................................................................................................................................22

Teora de Brnsted Lowry o de transferencia protnica .........................................................................23 Par conjugado de cidos y bases ..............................................................................................................24 Concentracin de iones hidronio y pH .......................................................................................................28 Potencial de hidrogeno o pH ......................................................................................................................29 Teora de Lewis ...........................................................................................................................................36

BLOQUE 2: REACCIONES DE OXIDO REDUCCIN DE LA MATERIA Y

EL MUNDO QUE LO RODEA ................................................................................................................ 39

Secuencia Didctica 1: Reacciones de oxidacin reduccin, su realizacin en el ambiente, los seres vivos y la industria .......................................................................................................................40

Reacciones de xido - reduccin ...............................................................................................................41 Nmero de oxidacin .................................................................................................................................42 Balanceo de ecuaciones de xido reduccin (Redox) ..............................................................................51 Reacciones de xido- reduccin en los seres vivos ..................................................................................53 Reacciones de xido- reduccin en la industria ........................................................................................57 Secuencia Didctica 2: Funcionamiento de las diferentes pilas y la electricidad

en los procesos de xido reduccin .......................................................................................................61 Pilas elctricas ............................................................................................................................................62 Tipos de pilas elctricas .............................................................................................................................63 Serie electromotriz ......................................................................................................................................68 Electrlisis ...................................................................................................................................................71 Corrosin .....................................................................................................................................................73

BLOQUE 3: LA QUMICA DE LA VIDA: BIOQUMICA.......................................................................... 77

Secuencia Didctica 1: Estructura, funcin y metabolismo de los carbohidratos ............................................78

Carbohidratos .............................................................................................................................................79 Estructura y clasificacin de los carbohidratos .........................................................................................79 Funcin biolgica de los carbohidratos .....................................................................................................87 Metabolismo de los carbohidratos .............................................................................................................89

ndice

6 PRELIMINARES

Secuencia Didctica 2: Estructura, funcin y metabolismo de los lpidos ....................................................... 93

Lpidos ........................................................................................................................................................ 94 Clasificacin: Saponificables, no saponificable ........................................................................................ 94 Saponificacin de los lpidos ..................................................................................................................... 99 Funciones biolgicas de los lpidos ........................................................................................................ 102 Metabolismo de los lpidos ...................................................................................................................... 104 Secuencia Didctica 3: Estructura, funcin y metabolismo de la protenas .................................................. 106

Protenas .................................................................................................................................................. 107 Estructura de las protenas ...................................................................................................................... 108 Clasificacin de las protenas .................................................................................................................. 115 Funcin biolgica de las protenas.......................................................................................................... 118 Metabolismo de las protenas ................................................................................................................. 120

Bibliografa........................................................................................................................................................ 123

ndice (continuacin)

7 PRELIMINARES

Una competencia es la integracin de habilidades, conocimientos y actitudes en un contexto especfico.

El enfoque en competencias considera que los conocimientos por s mismos no son lo ms importante, sino el uso

que se hace de ellos en situaciones especficas de la vida personal, social y profesional. De este modo, las

competencias requieren una base slida de conocimientos y ciertas habilidades, los cuales se integran para un

mismo propsito en un determinado contexto.

El presente Mdulo de Aprendizaje de la asignatura Temas Selectos de Qumica 2, es una herramienta de suma

importancia, que propiciar tu desarrollo como persona visionaria, competente e innovadora, caractersticas que se

establecen en los objetivos de la Reforma Integral de Educacin Media Superior que actualmente se est

implementando a nivel nacional.

El Mdulo de aprendizaje es uno de los apoyos didcticos que el Colegio de Bachilleres te ofrece con la intencin de

estar acorde a los nuevos tiempos, a las nuevas polticas educativas, adems de lo que demandan los escenarios

local, nacional e internacional; el mdulo se encuentra organizado a travs de bloques de aprendizaje y secuencias

didcticas. Una secuencia didctica es un conjunto de actividades, organizadas en tres momentos: Inicio, desarrollo y

cierre. En el inicio desarrollars actividades que te permitirn identificar y recuperar las experiencias, los saberes, las

preconcepciones y los conocimientos que ya has adquirido a travs de tu formacin, mismos que te ayudarn a

abordar con facilidad el tema que se presenta en el desarrollo, donde realizars actividades que introducen nuevos

conocimientos dndote la oportunidad de contextualizarlos en situaciones de la vida cotidiana, con la finalidad de que

tu aprendizaje sea significativo.

Posteriormente se encuentra el momento de cierre de la secuencia didctica, donde integrars todos los saberes que

realizaste en las actividades de inicio y desarrollo.

En todas las actividades de los tres momentos se consideran los saberes conceptuales, procedimentales y

actitudinales. De acuerdo a las caractersticas y del propsito de las actividades, stas se desarrollan de forma

individual, binas o equipos.

Para el desarrollo del trabajo debers utilizar diversos recursos, desde material bibliogrfico, videos, investigacin de

campo, etc.

La retroalimentacin de tus conocimientos es de suma importancia, de ah que se te invita a participar de forma activa,

de esta forma aclarars dudas o bien fortalecers lo aprendido; adems en este momento, el docente podr tener una

visin general del logro de los aprendizajes del grupo.

Recuerda que la evaluacin en el enfoque en competencias es un proceso continuo, que permite recabar evidencias a

travs de tu trabajo, donde se tomarn en cuenta los tres saberes: el conceptual, procedimental y actitudinal con el

propsito de que apoyado por tu maestro mejores el aprendizaje. Es necesario que realices la autoevaluacin, este

ejercicio permite que valores tu actuacin y reconozcas tus posibilidades, limitaciones y cambios necesarios para

mejorar tu aprendizaje.

As tambin, es recomendable la coevaluacin, proceso donde de manera conjunta valoran su actuacin, con la

finalidad de fomentar la participacin, reflexin y crtica ante situaciones de sus aprendizajes, promoviendo las

actitudes de responsabilidad e integracin del grupo.

Nuestra sociedad necesita individuos a nivel medio superior con conocimientos, habilidades, actitudes y valores, que

les permitan integrarse y desarrollarse de manera satisfactoria en el mundo social, profesional y laboral. Para que

contribuyas en ello, es indispensable que asumas una nueva visin y actitud en cuanto a tu rol, es decir, de ser

receptor de contenidos, ahora construirs tu propio conocimiento a travs de la problematizacin y contextualizacin

de los mismos, situacin que te permitir: Aprender a conocer, aprender a hacer, aprender a ser y aprender a vivir

juntos.

Presentacin

8 PRELIMINARES

Temas Selectos

de Qumica 2

BLOQUE 1

Explica las reacciones de cido-base a partir de las propiedades de sustancias comunes

BLOQUE 2

Reacciones de oxido reduccin de la

materia y el mundo que lo rodea

BLOQUE 3

La qumica de la vida: bioqumica

Tiempo asignado: 16 horas

Explica las reacciones de cido-base

a partir de las propiedades de

sustancias comunes.

Competencias Disciplinares Extendidas:

1. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnologa en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones

ticas.

2. Identifica problemas, formula preguntas de carcter cientfico y plantea las hiptesis necesarias para responderlas.

3. Obtiene, registra y sistematiza la informacin para responder a preguntas de carcter cientfico, consultando fuentes

relevantes y realizando experimentos pertinentes.

4. Contrasta los resultados obtenidos en una investigacin o experimento con hiptesis previas y comunica sus conclusiones.

5. Explicita las nociones cientficas que sustentan los procesos para la solucin de problemas cotidianos

6. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realizacin de actividades de su vida

cotidiana.

Unidad de competencia:

Explica el comportamiento de las reacciones cido-base, a partir del conocimiento de las propiedades de las sustancias y

analiza su repercusin en el mundo natural que le rodea, tomando una postura crtica y responsable.

Atributos a desarrollar en el bloque:

1.1. Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.

1.4. Analiza crticamente los factores que influyen en su toma de decisiones.

1.5. Asume las consecuencias de sus comportamientos y decisiones.

3.3. Cultiva relaciones interpersonales que contribuyen a su desarrollo humano y el de quienes lo rodean.

4.1. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingsticas, matemticas o grficas.

4.3. Identifica las ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas.

4.5. Maneja las tecnologas de la informacin y la comunicacin para obtener informacin y expresar ideas.

5.1. Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al

alcance de un objetivo.

5.3. Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenmenos.

5.5. Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentacin para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.

5.6. Utiliza las tecnologas de la informacin y comunicacin para procesar e interpretar informacin.

6.3. Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos

conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta.

6.4. Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sinttica.

7.3. Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana

8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos

equipos de trabajo.

11.1. Asume una actitud que favorece la solucin de problemas ambientales en los mbitos local, nacional e internacional.

10

EXPLICA LAS REACCIONES DE CIDO-BASE A PARTIR DE LAS PROPIEDADES DE SUSTANCIAS COMUNES

Secuencia didctica 1.

Comportamiento de cidos y bases a partir de sus

propiedades y la Teora de Arrhenius.

Inicio

Evaluacin

Actividad: 1 Producto: Listado. Puntaje:

Saberes

Conceptual Procedimental Actitudinal

Identifica las sustancias

comunes en cidas y bsicas.

Diferencia las sustancias entre

cidas y alcalinas. Selecciona con exactitud.

Autoevaluacin

C MC NC Calificacin otorgada por el

docente

Es muy fcil encontrar sustancias cidas o bsicas en casa, a continuacin se

muestran algunas de esas sustancias, identifcalas y realiza una lista de sustancias

cidas y otra de bsicas:

vinagre, agua carbonatada, jugo de limn, bicarbonato sdico, sosa custica, vitamina C, vino,

aspirina, leche magnesia, limpiador para vidrios, refresco, caf, leche, pasta de dientes, jabn, saliva y

agrega otras.

cidas Bsicas

________________ ________________

________________ ________________

________________ ________________

________________ ________________

________________ ________________

________________ ________________

________________ ________________

________________ ________________

________________ ________________

________________ ________________

Actividad: 1

11

BLOQUE 1

Desarrollo

cidos y bases.

Los cidos y las bases son sustancias con las que convivimos diariamente, algunas son sustancias industriales y

caseras; tambin en nuestra constitucin orgnica existen cidos y bases importantes que intervienen en reacciones

qumicas que nos ayudan a conservar nuestra vida, por ejemplo: el cido clorhdrico no slo es un componente

industrial importante, sino constituyente del jugo gstrico del estmago para facilitar la digestin, el exceso de cido

estomacal produce acidez e indigestin. Al momento de preparear una ensalada, por ejemplo, de lechuga y pepinos,

agregamos limn; cuando queremos llevar cierta dieta tomamos jugo de naranja, toronja entre otros; si tenemos

agruras utilizamos sustancias que neutralizan la acidez estomacal.

En nuestras actividades recreativas es necesario controlar el grado de acidez en las albercas y spas. stos son

ejemplos del uso que hacemos de los cidos y las bases de manera cotidiana. Los cidos y las bases participan en

un sin numero de procesos bilogicos e industriales, incluido nuestro medio ambiente.

Caractersticas de cidos y bases.

Caractersticas de los cidos

1. Los cidos tienen sabor acre (agrio). Los chiles se

conservan en vinagre, una disolucin de cido actico al 5%,

los limones contienen cido ctrico, por ello su sabor cido

caracterstico.

2. Los cidos causan el cambio de color de muchos

indicadores. Los cidos vuelven rojo el tornasol azul y hacen

que el azul de bromotimol cambie de azul a amarillo.

3. Reaccionan con algunos metales como el magnesio y el zinc

liberando hidrgeno gaseoso (H2).

4. La disolucin acuosa de los cidos conducen la corriente

elctrica porque se ionizan de forma total o parcial, es decir,

son electrolitos.

5. Los cidos reaccionan (neutralizan) a los hidrxidos metlicos formando sales y agua.

12


Caractersticas de los bases

1. Las bases tienen sabor amargo.

2. Las bases son untuosas al tacto. Una disolucin de blanqueador

casero se siente muy untuosa porque es muy bsica.

3. Las bases causan el cambio de color de muchos indicadores; las

bases vuelven azul el tornasol rojo y el azul de bromotimol cambia

de amarillo a azul.

4. Sus disoluciones acuosas conducen la corriente elctrica porque

las bases se ionizan o se disocian, son electrolitos.

5. Las bases reaccionan (neutralizan) con los cidos para formar

sales y agua.

Evaluacin

Actividad: 2 Producto: Cuadro comparativo. Puntaje:

Saberes


Organiza las caractersticas de

los cidos y bases.

Compara las caractersticas que

presentan los cidos y bases.

Trabaja con iniciativa en equipo

colaborativo.

Autoevaluacin


docente

En equipo, realiza un cuadro comparativo con las caractersticas de los cidos y bases.

Caractersticas

cidos

Bases

Sabor

Son untuosas o grasientas

Cambian el tornasol De azul a rojo

Cambian el azul de bromotimol

Reaccionan con algunos metales

Conducen la corriente elctrica

Son electrolitos

Neutralizan A los cidos

Actividad: 2

13

BLOQUE 1

Evaluacin

Actividad: 3 Producto: Diseo Experimental. Puntaje:

Saberes


Organiza una prctica de

laboratorio para determinar el

carcter cido y bsico para

diferentes sustancias.

Disea una actividad experimental,

aplicando el mtodo cientfico.

Participa activamente con sus

compaeros de equipo.

Autoevaluacin


docente

En equipo, disea y realiza una prctica de laboratorio, utilizando el mtodo cientfico,

para determinar el carcter cido o bsico de varias sustancias caseras, para la cual

deben preparar un indicador de pH casero, utilizando col morada (antocianinas).

.

Actividad: 3

14


Teora de Arrhenius o de la disociacin electroltica.

Arrhenius un notable qumico fsico sueco public su teora, en 1887, cuando los

conocimientos sobre la estructura de la materia se limitaban prcticamente a la

existencia de tomos y molculas. Se desconocan las partculas subatmicas, como

el electrn y el protn. Pero se saba, por los estudios de Faraday, que ciertas

sustancias disueltas en agua, como los cidos, las bases y las sales, conducan la

corriente elctrica. Las disoluciones as formadas se les llam electrolitos.

Al realizar algunos experimentos en la Universidad de Uppsala (Suecia), Arrhenius

descubri que algunas substancias sufren ionizacin en medio acuosa y otras no.

Esto significa que algunos compuestos, como por ejemplo los inicos, generan iones

(partculas cargadas) disueltos en agua, por lo que esa solucin si conduce la

corriente elctrica, y otros compuestos que al disolverse en agua no origina iones, por

lo que es una solucin que no conduce la electricidad.

Realiz el siguiente experimento:

En el primer ejemplo el foco no enciende, probando que la solucin acuosa de sacarosa no conduce la electricidad.

Este tipo de solucin es conocida como solucin no electroltica.

En el otro ejemplo el foco si enciende, lo que significa que la solucin acuosa de sal si produce electricidad. Este tipo

de soluciones se conocen como solucin electroltica.

Arrhenius pudo observar en uno de sus experimentos que el cido clorhdrico (HCl) al disolverse en agua forma iones

positivos y negativos, como se muestra a continuacin.

15

BLOQUE 1

Observando sus experimentos, que fueron repetidos y analizados, Arrhenius concluye que algunas caractersticas se

repiten en algunos compuestos y elabor una definicin para cidos y bases:

cido es toda sustancia que en disolucin acuosa se disocia produciendo iones hidrgeno, H+

.

Base es toda sustancia que en disolucin acuosa se disocia produciendo iopnes hidroxidos, OH-

.

Ejemplo de cidos:

Ejemplo de bases:

El smbolo (ac) y el simbolo (aq), indica que el ion se encuentra hidratado, o

sea, rodeado de molculas de agua.

Escribe las ecuaciones de ionizacin, segn proceda de los siguientes cidos y bases:

1. HBr

2. KOH

3. Al (OH)3

4. H3PO

4

5. H2S

6. Mg(OH)2

Actividad: 4

16


Evaluacin

Actividad: 4 Producto: Ecuaciones de

ionizacin y listado. Puntaje:

Saberes


Expresa las ecuaciones de

ionizacin e identifica los

electrolitos.

Aplica los la teora de Arrhenius de

cidos y bases.

Resuelve los ejercicios con

seguridad.

Autoevaluacin


docente

Reacciones de neutralizacin.

En la teora de Arrehenius, la neutralizacin entre un cido y una base se interpreta como la desaparicin de los iones

caractersticos, H+

y OH-

, que se combinan entre s para dar molculas de agua:

Una reaccin de neutralizacin es una reaccin entre un cido y una base, dando a la formacin de una sal y agua.

Llegando al esquema clsico de la reaccin de neutralizacin:

Ejemplo: En la reaccin de neutralizacin entre el cido sulfrico (H2SO

4) y el hidrxido de

potasio (KOH), se forma el sulfato de potasio (K2SO

4), que es una sal, y agua (H

2O). La

ecuacin qumica correspondiente a esta reaccin es:

Este tipo de reacciones son especialmente tiles como tcnicas de anlisis cuantitativo. En este caso se puede usar

una solucin indicadora para conocer el punto en el que se ha alcanzado la neutralizacin completa. Algunos

indicadores son la fenoftalena, azul de safranina, el azul de metileno, entre otros. Existen tambin mtodos

electroqumicos para lograr este propsito como el uso de un potencimetro.

Los conceptos de cido y base han evolucionado con el tiempo, y con la teora de Brnsted y Lowry han alcanzado

una mayor generalizacin al considerar como cido a toda sustancia capaz de ceder protones y como base a toda

sustancia capaz de aceptar. Por ello, las reacciones de neutralizacin se denominan tambin reacciones de

transferencia de protones, pues en ellas los protones son transferidos del cido a la base.

Del siguiente listado indica qu sustancias son electrlitos y cules no:

NaH _______________ Al2 (SO

4) _________________

SiH4

_______________ NH4OH _________________

CO2 ________________ H

2S _________________

Actividad: 4 (continuacin)

17

BLOQUE 1

En equipo de cinco integrantes realiza la siguiente actividad experimental:

Neutralizacin

Objetivo

Observar mediante el uso de indicadores una reaccin de neutralizacin.

Materiales

3 matraces erlenmeyer de 10 ml

2 vasos de precipitados de 10 ml

1 Bureta graduada

1 soporte

1 pinza de tres dedo

Reactivos

Liquido de destapa caos (por ejemplo: marca Drano, que contiene las bases (NaOH y NH

4OH)

Agua destilada

Solucin de HCL 1M (2 ml de cido muritico al 18% + 10 ml de agua)

Solucin indicadora (fenolftalena o indicador de col morada)

Procedimiento

1. Arma el dispositivo (como se ve en la figura) para llevar a cabo la

neutralizacin por medio de una titulacin.

2. Coloca el cido en la bureta

3. En el matraz erlenmeyer, coloca una gota de destapa caos y agrega

2 ml de agua, agrega 2 gotas del indicador.

4. Abriendo con cuidado la llave da la bureta, agrega el HCl, gota a gota,

y agita el matraz despus de cada adicin, hasta que notes el cambio

de color en la solucin bsica. Esto seala el fin de la titulacin, pues

toda la base ha sido neutralizada.

Una vez realizado el experimento responde lo que se te pide a continuacin:

Observaciones

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Hiptesis

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Actividad: 5

18


Evaluacin

Actividad: 5 Producto: Experimento. Puntaje:

Saberes


Reconoce una neutralizacin

entre un cido y una base.

Demuestra el proceso der

neutralizacin entre un acido y una

base utilizando sustancias caseras.

Colabora de forma entusiasta sus


Autoevaluacin


docente

Conclusiones:

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Preguntas:

Qu cambio de color ocurri en la solucin, cuando aadiste el cido a la base? Por qu se obtuvo ese color?

Qu nos indica el cambio de color?

Cual es la ecuacin qumica que corresponde a esta neutralizacin?

Nota: NO PRUEBES ningn cido o base a no ser que tengas la absoluta certeza de que es inocuo. Algunos

cidos pueden producir quemaduras muy graves. Es peligroso incluso comprobar el tacto jabonoso de algunas

bases, porque pueden producir quemaduras.


19

BLOQUE 1

Cierre

Realiza la siguiente actividad experimental en el laboratorio, forma equipos de cinco

integrantes y entrega un reporte a tu profesor aplicando el mtodo cientfico.

Conductividad elctrica

Objetivo

Investigar el comportamiento de las diversas sustancias frente a la corriente elctrica y clasificarlas segn los

resultados obtenidos.

Ser capaz de idear circuitos elctricos sencillos para comprobar la conductividad elctrica en diferentes

sustancias.

Material Sustancias

Probador de conductividad elctrica - Sacarosa (azcar

- Batera de 9 V - Un limn - Clip para batera de 9 V - Papa - Alambre de cobre aislado - Vinagre - Foco de 6V o 9V - Leche - Porta foco - Caf

Vasos de precipitado de 50 ml (3) - Jabn lquido

Piseta con agua destilada - Agua potable

Procedimiento

1. Construye el dispositivo para probar corriente como lo muestra la figura.

2. Coloca la sustancia en el vaso de precipitado.

3. Sumerge los electrodos del circuito elctrico y observa si se enciende el foco.

4. Una vez hecha la comprobacin, retira los electrodos y lvalos con el agua de la piseta

5. Seca con un pao o toalla desechable los electrodos.

6. Repite los pasos anteriores utilizando una solucin diferente hasta terminar

Actividad: 6

20


Con lo observado en el experimento anterior completa la siguiente tabla y responde las

preguntas.

Sustancias Conductoras No- conductoras

Sacarosa

Jugo de limn

Papa

Leche

Caf

Jabn lquido

Agua potable

Vinagre

Preguntas

1. Realiza una clasificacin de las sustancias conductoras, comparando la intensidad del brillo y responde

a qu se debe que la intensidad del brillo del foco, sea mayor en unas sustancias que en otras?


21

BLOQUE 1

Evaluacin


Saberes


Reconoce mediante la

conductividad elctrica los

cidos y bases segn Arrhenius.

Interpreta los resultados

identificando si existe ionizacin

(formacin de electrolitos).

Es cuidadoso en el desarrollo

experimental.

Autoevaluacin


docente

2. Existe una relacin entre la conductividad de las soluciones con la presencia de iones en

las mismas?

3. Son mejores conductores los cidos que las bases?

4. Por qu algunos compuestos orgnicos como la sacarosa, no son buenos conductores de la electricidad?

5. En la figura siguiente, se puede observar un reloj digital de tomate. Explica qu relacin hay entre este y el

experimento anterior?


22



Comportamiento de cidos y bases a partir de la Teora de

Bronsted- Lowry y la teora de Lewis.

Inicio

Evaluacin

Actividad: 1 Producto: Mapa conceptual. Puntaje:

Saberes


Relaciona conceptos de cidos

y bases.

Organiza los conceptos de acuerdo

a su acidez o basicidad. Resuelve con esmero el ejercicio.

Autoevaluacin


docente

Realiza un mapa conceptual con los siguientes conceptos y compuestos:

pH, cido, neutro, pH=13, pH=4, Vinagre, Peptobismol, agua, , alcalino, pH=7, protn

(H+

), Hidroxilo (OH-

), potencimetro.

Actividad: 1

23

BLOQUE 1

Desarrollo

Teora de Brnsted-Lowry o de la transferencia protnica.

Una nueva definicin de cidos y bases, ms amplia que la de Arrhenius y

aplicable incluso a los disolventes no acuosos, fue propuesta, en 1923, por

Brnsted, dans, y Lowry, ingles, de modo independiente y simultneo:

cido es toda sustancia capaz de donar protones (los iones, H+

, son protones).

Base es toda sustancia capaz de aceptar protones, mediante un enlace

covalente.

La teora de Brnsted y Lowry explica el carcter cido o bsico de disoluciones de ciertas sustancias que no poseen

en su molcula hidrgeno o grupos hidrxidos, como por ejemplo el carbonato de sodio (Na2CO

3) o el amoniaco

(NH3) que dan disoluciones bsicas.

Siguiendo esta nueva definicin, un cido puede ser tanto un compuesto neutro

Como una especie inica, catin o anin,

Una base puede ser un compuesto neutro,

O un anin

El nmero y variedad de cidos de Brnsted es muy grande; algunos de ellos nos resultan familiares. cidos tales

como HCl, HNO3

o CH3COOH son capaces de donar tan slo un protn y por ello se denominan cidos

monoprticos, para diferenciarlos de otros cidos capaces de donar dos o ms protones, y que por ello se conocen

como cidos poliprticos.

El cido carbnico es un ejemplo de cidos poliprticos:

24


Al igual que existen cidos que pueden donar ms de un protn, tambin hay bases poliprticas que pueden aceptar

ms de un protn. Los aniones de cidos poliprticos tales como CO3

2-

, SO4

2-

, C2O

4

2-

o PO4

3-

, son bases poliprticas,

tal como se muestra para el ion sulfato:

Por consiguiente, para que una sustancia pueda actuar como cido, tiene que estar en presencia de otra que acte

como base. Es decir, para ser un cido de Bronsted-Lowry, una molcula o ion debe tener un hidrgeno que pueda

transferir como ion H+

y para ser una base, una molcula o ion debe tener un par electrnico sin compartir para

aceptar el ion H+

.

En las disoluciones acuosas el agua desempea este papel, acta como base frente a los cidos, y como cido

frente a las bases.

Al examinar los ejemplos anteriores, nos podemos dar cuenta que, la molcula de agua se comporta como base de

Bronsted-Lowry en unos ejemplos y en otros se comporta como cido.

Una sustancia que se comporta de esta manera se le llama anftera. Una sustancia anftera se comporta como cido

cuando se combina con una sustancia ms bsica y como base cuando se combina con una sustancia ms cida

Par conjugado de cidos y bases.

En la representacin observamos que una molcula de agua cede un hidrgeno (protn) a otra molcula de agua

(pares de electrones sin compartir) y se obtiene el ion hidronio (NH3

+

) y el ion hidroxilo (OH-

).

A su vez, el ion hidronio (NH3

+

) cede un hidrgeno (protn) al ion hidroxilo (OH-

) formando nuevamente molculas de

agua.

Se establece un equilibrio acido-base el que se puede expresar:

25

BLOQUE 1

De acuerdo con la teora de Bronsted-Lowry tanto la reaccin directa e indirecta produce un cido y una base, por lo

que podemos decir que cada par acido-base genera otro par de acido-base a los que se les llama conjugados.

El cido, al ceder protones se transforma en una especie qumica capaz de aceptar protones, es decir, en una base,

llamada base conjugada:

Igualmente, la base, al aceptar los protones aportados por el cido, se transforma en una especie qumica capaz de

ceder protones, es decir, en un cido, llamado cido conjugado:

La ecuacin global correspondiente a ambos procesos es:

Donde la Base1 es la base conjugada del cido

1 y el cido

2 es el cido conjugado de la Base

2.

Ejemplos:

26


Resuelve los siguientes ejercicios:

1. Escribe la frmula de la base conjugada de cada especie siguiente aplicando la definicin de la teora de

cido-base segn Brnsted-Lowry:

a) H2O

b) HBr

c) HS-

d) PH4

+

2. Identifica los cidos y bases de Brnsted-Lowry de estas reacciones y agrpelos en pares conjugados

cido-base.

Actividad: 2

27

BLOQUE 1

Evaluacin

Actividad: 2 Producto: Ecuaciones cido-base. Puntaje:

Saberes


Identifica los pares conjugados

de la teora de cidos y bases

segn Brnsted-Lowry.

Aplica la teora de cidos y bases

propuesta por Brnsted-Lowry.

Muestra inters en la resolucin

de la actividad.

Autoevaluacin


docente

3. Identifica cada reactivo y cada producto de las reacciones qumicas siguientes como cido

Brnsted-Lowry, base de Brnsted-Lowry y ninguno de ellos. Escriba las especies de cada

reaccin como pares conjugados cido-base.


28


Concentracin de iones hidronio y pH.

Ionizacin del agua

Aunque es una pobre conductora de la electricidad, el agua pura se ioniza en iones hidronio (H3O

+

) o hidrgeno (H+

)

e hidrxido o hidroxilo (OH-

).

Dos molculas polares de agua pueden ionizarse debido a las fuerzas de atraccin por puentes de hidrgeno que se

establecen entre ellas.

Aunque lo haga en baja proporcin, esta disociacin del agua en iones, llamada ionizacin, se representa segn la

siguiente ecuacin:

Al producto de la concentracin de iones hidronio [H3O

+

] por la concentracin de hidroxilo [OH] se le denomina

producto inico del agua y se representa como Kw Las concentraciones de los iones H

+

y OH se expresan en moles /

litro (molaridad).

Este producto tiene un valor constante igual a 1014

a 25 C, como se grafica en la siguiente ecuacin:

O, que es lo mismo:

Debido a que en el agua pura por cada ion hidronio (o ion hidrgeno) hay un ion hidrxido (o hidroxilo), la

concentracin es la misma, por lo que:

De esta expresin se deduce que las concentraciones de hidronios (tambin llamada de protones) [H+

] y de hidroxilos

[OH-

] son inversamente proporcionales; es decir, para que el valor de la constante de disociacin se mantenga como

tal, el aumento de una de las concentraciones implica la disminucin de la otra.

Una solucin en la que [H3O

+

] es igual a [OH-

] se llama solucin neutra.

Si se agrega un cido, la concentracin del ion hidronio aumenta y el equilibrio entre los iones hidronio y hidroxilo se

altera momentneamente, hasta que el producto de las concentraciones de los dos iones se haya reducido a 10-14

.

Cuando el equilibrio se restablece nuevamente, las concentraciones de los dos iones ya no sern iguales.

Si, por ejemplo, la concentracin del ion hidronio es de 1x10-3

N cuando el equilibrio se restablece la concentraciones

del ion hidroxilo ser de 1 x 10 -11

(el producto de las dos concentraciones es igual a 10-14

).

29

BLOQUE 1

Potencial de Hidrogeno pH.

El producto [H+][OH-]= 1014, que se denomina producto inico del agua,

es el valor que constituye la base para establecer la escala de pH, que

mide la acidez o alcalinidad de una disolucin acuosa; es decir, su

concentracin de iones [H+

] o [OH], respectivamente.

La sigla pH significa "potencial de hidrgeno" (pondus Hydrogenii, del latn

pondus, = peso; hydrogenium, = hidrgeno).

Este trmino fue acuado por el qumico dans Sorensen, quien lo defini

como el logaritmo negativo de la concentracin molar de iones hidrgeno o

iones hidronio presentes en la disolucin.

En disoluciones diluidas, en lugar de utilizar la actividad del ion hidrgeno, se le puede aproximar empleando la

concentracin molar (moles/litros) del ion hidrgeno:

[H3O

+

] = 1 107

M (0,0000001)

pH = log [107] = 7

pH menores a 7 indican soluciones acidas

pH mayores a 7 indican soluciones alcalinas

pH igual a 7 indica la neutralidad de la disolucin

Ejemplo:

1. Calcule el pH de una disolucin de HClO4, si la concentracin de in hidronio ser igual a 0.03 M

Datos Frmula Sustitucin Resultado

[H3O

+

]= 0.03 M = 3 x 10-2

pH= log [H3O

+

] pH= log [0.03] pH= 1.5 (Muy cida)

2. Calcula el pH de una disolucin 0.05 M de NaOH, cuya concentracin de in hidroxilo ser igual a 0,05 M

Datos Frmula Sustitucin Resultado

[OH-

]= 0.05 M pOH= log [OH-] pOH= log [0.05] pOH= 1.3

Formula Despeje de pH Sustitucin de pOH Resultado

pH + pOH = 14 pH= 14 pOH pH= 14 1.3 pH=12.7 (Muy bsica)

3. Calcula la concentracin de OH- de una disolucin de NaOH cuyo pH es de 12.15.

Se sustituye el valor de pH:

Se multiplica por -1 ambos lados:

30


Se aplica la funcin inversa de log (10x

) en ambos lados de la ecuacin:

Se calcula la concentracin de OH-

a partir de la constante del producto inico del agua.

Resultado:

En la figura de abajo se seala el pH de algunas soluciones. En general hay que decir que la vida se desarrolla a

valores de pH prximos a la neutralidad.

31

BLOQUE 1

Evaluacin

Actividad: 3 Producto: Ejercicios. Puntaje:

Saberes


Reconoce los conceptos de pH

y pOH.

Resuelve problemas para

determinar pH, POH y

concentracin de H+

y OH- .

Muestra inters al realizar los

ejercicios.

Autoevaluacin


docente

En equipo de tres integrantes, resuelve los siguientes problemas y comenta los

resultados al grupo.

1. El cido ascrbico es un cido poliprtico presente en las frutas cidas, determina su pH si se tiene una

concentracin de ion hidrogeno de 0 .0002 mol/Lts.

2. Obtn el pH y el pOH de una disolucin de jugo de naranja en la que se tiene una concentracin de ion

H3O

+

de 5.7 x 10-4

M.

3 El cido cacodlico se emplea como defoliante del algodn, una solucin con una [H3O

+

]= 2.5 x 10-9

mol/

Lts de este cido. Qu pH y pOH presenta?

4. La concentracin del ion hidrxido (OH-

) de una solucin amoniacal para limpieza domstica es 0.004 M.

Calcula el pH de esta solucin.

5. Una solucin como la leche de magnesia que utilizamos como anticido, tiene un pH de 9.87. Calcula la

concentracin de OH-

presentes en la solucin.

6. El pH de los jugos gstricos del estmago es de 1.3. Calcula la concentracin molar de H+

presentes en el

estmago.

Actividad: 3

32


Evaluacin

Actividad: 4 Producto: Puntaje:

Saberes


Relaciona la concentracin de

los iones H+

y los iones OH-.

Con los valores de pH y pOH.

Interpreta los valores de pH y pOH. Resuelve el ejercicio con

entusiasmo.

Autoevaluacin


docente

Completa la siguiente tabla analizando la lectura de potencial de hidrgeno y la figura

anterior.

[H3O

+

] [OH-

] pH pOH Carcter

cido-bsico

100

10-14

0

14

cido

10-1

10-2

10-3

10-4

10-5

5

9

cido

10-6

10-7

10-7

10-8

10-9

10-10

10-11

10-12

10-13

13

1

bsico

10-14

100

Actividad: 4

33

BLOQUE 1

Medicin del pH en el laboratorio

El valor del pH se puede medir de forma precisa mediante un potencimetro, tambin

conocido como el pH-metro, un instrumento que mide la diferencia de potencial entre

dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y

un electrodo de vidrio que es sensible al ion de hidrgeno.

A pesar de que muchos potencimetros tienen escalas con valores que van desde 1

hasta 14, los valores de pH tambin pueden ser an menores que 1 o an mayores

que 14.

Por ejemplo el cido de batera de automviles tiene valores cercanos de pH

menores que uno, mientras que el hidrxido de sodio1 M vara de 13,5 a 14.

Tambin se puede medir de forma aproximada el pH de una disolucin

empleando indicadores, cidos o bases dbiles que presentan diferente color

segn el pH.

Generalmente se emplea papel indicador pH, que se trata de papel impregnado

de una mezcla de indicadores cualitativos para la determinacin del pH.

El papel de litmus o papel tornasol es el indicador mejor conocido. Otros

indicadores usuales son la fenolftalena y el anaranjado de metilo.

La determinacin del pH es uno de los procedimientos analticos ms importantes y ms usados en ciencias tales

como qumica, bioqumica y la qumica de suelos. El pH determina muchas caractersticas notables de la estructura y

actividad de las biomacromolculas y, por tanto, del comportamiento de clulas y organismos.

34


Realiza en equipo de 4 o 5 integrantes la siguiente prctica de laboratorio para

determinar el valor de pH de diferentes sustancias caseras, utilizando indicadores de

papel pH o papel tornasol. Entrega un reporte a tu profesor aplicando en este

experimento los pasos del mtodo cientfico.

Determinacin de pH

Sustancias

- Refresco de cola - Leche magnesia

- Limpiador de vidrios - Vinagre

- Vino - Jabn lquido

- Leche - Caf

- Saliva - Agua natural

- Salsa picante - Chamoy

Material

3 Vasos de precipitado

Papel indicador pH

Papel indicador tornasol

Procedimiento

1. Coloca las sustancias en los vasos de precipitado.

2. Sumerge una tira de papel indicador un par de segundos en la disolucin a examinar.

3. Espera unos 10 a 15 segundos, observa y compara el color resultante con los de la escala de colores,

para determinar su pH.

4. Realiza una tabla, donde especifiques el pH obtenido para cada sustancia.

Investigacin

1. Investiga los efectos que causan el consumir las siguientes sustancias: el refresco de cola, el vino, la

salsa picante, la leche magnesia, el caf y el chamoy.

2. Explica qu relacin tiene el pH de cada sustancia, en los efectos negativos o positivos que causan al

ser consumidos.

Actividad: 5

35

BLOQUE 1

Evaluacin


Saberes


Reconoce el pH de diferentes

sustancias utilizando papel

indicador pH y papel tornasol.

Demuestra la acidez o alcalinidad

de diferente sustancias al

determinar su pH.

Comparte sus conocimientos y

resultados con sus compaeros.

Autoevaluacin


docente

Investigacin

3. Investiga los efectos que causan el consumir las siguientes sustancias: el refresco de

cola, el vino, la salsa picante, la leche magnesia, el caf y el chamoy.

4. Explica qu relacin tiene el pH de cada sustancia, en los efectos negativos o positivos que causan al

ser consumidos.


36


Teora de Lewis.

En 1923, el profesor G. N. Lewis (1875-1946) present la teora ms completa de la teora cido-base; a continuacin

se dan las definiciones de Lewis.

Un cido es toda especie que puede aceptar en forma compartida un par de electrones.

Una base es toda especie que puede compartir o donar un par de electrones.

Estas definiciones no especifican qu par de electrones debe transferirse de un tomo a otro, slo que un par de

electrones, que reside originalmente en un tomo, debe estar compartido entre dos tomos. Cuando una base de

Lewis dona un par de electrones a un cido de Lewis ambos forman un enlace covalente coordinado, en el cual

ambos electrones provienen de uno de los tomos.

Un protn (H+

) es un aceptor de un par de electrones y, por consiguiente, un cido de Lewis, dado que pueda unirse

a un par solitaroio de electrones es una base de Lewis. El in xido (O2-

) es una base de Lewis. Forma un enlace

covalente coordinado con un protn (H+

), un cido de Lewis, mediante la provisin de los dos electrone necesarios

para el enlace:

De manera similar, cuando la base de Lewis amonaco, NH3, se disuelve en agua, algunas de sus molculas aceptan

protones a partir de molculs de agua:

Toda base de Lewis es tambin una base de Brnsted. Sin embargo, todo cido de Lewis no es necesariamente un

cido de Brnsted y un cido de Lewis no necesita contener un tomo de hidrgeno.

Ejemplo:

La reaccin de tricloruro de boro con amoniaco es una reaccin tpica cido-base de Lewis; donde se forma un

enlace coordinado.

37

BLOQUE 1

Evaluacin


Saberes


Reconoce los cidos y bases

segn la teora de Lewis.

Aplica la teora de Lewis para

cidos y bases.

Participa activamente con sus


Autoevaluacin


docente

En equipo de tres integrantes resuelve los siguientes problemas.

1. Clasifica cada una de las siguientes sustancias como un cido o una base de acuerdo con

la teora de Lewis.

a) SO3

b) SO4

2-

c) Al3+

d) ClO4

-

2. En cada una de las reacciones siguientes, identifica las especies que se comportan como cido y como

base segn la teora de Lewis.

Actividad: 6

38


Cierre

Evaluacin

Actividad: 7 Producto: Ejercicios prcticos. Puntaje:

Saberes


Reconoce las teoras de

Brnsted-Lowry y de Lewis.

Resuelve problemas aplicando la

teora de Brnsted-Lowry y Lewis.

Es aplicado en la realizacin de

los trabajos.

Autoevaluacin


docente

En forma individual resuelve los siguientes ejercicios y comenta los resultados en

forma grupal.

1. Completa los siguientes equilibrios cido-base segn Brnsted-Lowry.

2. La concentracin de OH-

en cierta solucin amoniacal para limpieza domstica es 0.005M. Calcula la

concentracin de iones H+

y el pH.

3. El pH fisiolgico es de 7.4. Cul es la concentracin de iones hidrgeno de una disolucin de pH

fisiolgico?

4. La concentracin de iones hidrgeno en una solucin fue de 3.2 x 10-4

M al momento de destaparlo.

Poco despus de exponerla al medio ambiente, la concentracin de este in era de 2.5 x 10-3

M. Calcula

el pH de ambas ocasiones.

5. La siguiente ecuacin:

Es una reaccin cido-base de Brnsted-Lowry o de Lewis, explica tu respuesta.

Actividad: 7

Tiempo asignado: 16 horas

Reacciones de xido reduccin de la

materia y el mundo que lo rodea.

Competencias Disciplinares Extendidas:

1. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnologa en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones

ticas.

2. Identifica problemas, formula preguntas de carcter cientfico y plantea las hiptesis necesarias para responderlas.

3. Obtiene, registra y sistematiza la informacin para responder a preguntas de carcter cientfico, consultando fuentes

relevantes y realizando experimentos pertinentes.

4. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenmenos naturales a partir de evidencias cientficas.

5. Relaciona las expresiones simblicas de un fenmeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante

instrumentos o modelos cientficos.

6. Contrasta los resultados obtenidos en una investigacin o experimento con hiptesis previas y comunica sus conclusiones.

7. Explicita las nociones cientficas que sustentan los procesos para la solucin de problemas cotidianos

8. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realizacin de actividades de su vida

cotidiana.

Unidad de competencia:

Demuestra las reacciones de oxidacin y reduccin de la materia, a partir de la descripcin de reacciones donde existen

intercambios de electrones y su aplicacin en algunos procesos del mundo que lo rodea, mostrando una postura crtica y

reflexiva ante su repercusin en el ambiente y la sociedad.

Atributos a desarrollar en el bloque:

1.1. Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.

3.3. Cultiva relaciones interpersonales que contribuyen a su desarrollo humano y el de quienes lo rodean.

4.1. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingsticas, matemticas o grficas.

4.2. Aplica distintas estrategias comunicativas segn quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los

objetivos que persigue.

4.5. Maneja las tecnologas de la informacin y la comunicacin para obtener informacin y expresar ideas.

5.1. Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al

alcance de un objetivo.

5.3. Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenmenos.

5.5. Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentacin para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.

5.6. Utiliza las tecnologas de la informacin y comunicacin para procesar e interpretar informacin.

6.3. Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos

conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta.

6.4. Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sinttica.

7.3. Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana

8.3. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos

equipos de trabajo.

11.1. Asume una actitud que favorece la solucin de problemas ambientales en los mbitos local, nacional e internacional.

40

REACCIONES DE XIDO REDUCCIN DE LA MATERIA Y EL MUNDO QUE LO RODEA


Reacciones de oxidacin-reduccin, su realizacin en

el ambiente, los seres vivos y la industria.

Inicio

Evaluacin

Actividad: 1 Producto: Cuestionario. Puntaje:

Saberes


Recuerda los conocimientos de

oxidacin.

Demuestra sus conocimientos en el

tema de xido reduccin.

Realiza la actividad con

entusiasmo.

Autoevaluacin


docente

En equipo y en base a tus conocimientos resuelve los siguientes cuestionamientos.

1. Explica cul crees que sea la razn del obscurecimiento que sufre una manzana, un pltano

o el aguacate, cuando lo pelas.

__________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

2. Define oxidacin:

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

3. Determina el nmero de oxidacin de cada uno de los elementos presentes en los siguientes compuestos.

a) H2S

b) KMnO4

4. Menciona varios ejemplos de oxidacin que se lleven a cabo en el medio ambiente, en los seres vivos y en

su entorno.

________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

Actividad: 1

41

BLOQUE 2

Desarrollo

Reacciones de Oxido- Reduccin.

Las reacciones denominadas de oxidacin-reduccin, son muy importantes

para nuestra vida cotidiana. La energa que necesitamos para realizar

cualquier actividad, la obtenemos fundamentalmente de procesos de

oxidacin-reduccin, como el metabolismo de los alimentos, la respiracin

celular, entre otros. Adems, son responsables de procesos como la

corrosin de los metales, el oscurecimiento de una manzana cortada, la

accin de los conservantes alimenticios, la combustin, el blanqueado de

las lejas.

Hoy en da, las reacciones de oxidacin reduccin se utilizan en infinidad de procesos, especialmente en el campo de la industria; por ejemplo, en la

generacin de energa elctrica (pilas electroqumicas), o el proceso

inverso; es decir, a travs de la electricidad, provoca reacciones qumicas

que no son espontneas, de gran utilidad para la obtencin de metales y

otras sustancias de gran inters social (electrlisis). Tambin son de gran

utilidad para la labor policial, ya que una reaccin de este tipo, entre el in

dicromato y el alcohol etlico, es la que permite determinar con gran

precisin el grado de alcoholemia de conductores.

Reacciones de xido reduccin o redox: son aquellas reacciones en las cuales los tomos experimentan cambios del

nmero de oxidacin. En ellas hay transferencia de electrones y el proceso de oxidacin y reduccin se presentan

simultneamente, un tomo se oxida y otro se reduce. En estas reacciones la cantidad de electrones perdidos es

igual a la cantidad de electrones ganados.

La prdida de un electrn se denomina oxidacin y el tomo o molcula que pierde el electrn se dice que se ha

oxidado.

La reduccin es, por el contrario, la ganancia de un electrn, y el tomo o molcula que acepta el electrn se dice que

se reduce.

La oxidacin y la reduccin siempre ocurren simultneamente, porque el electrn que pierde el tomo oxidado es

aceptado por otro tomo que se reduce en el proceso.

42


Ejemplo:

La oxidacin del sodio y la reduccin del cloro.

En algunas reacciones de oxidacin-reduccin, como la oxidacin del sodio y la reduccin del cloro, se transfiere

nicamente un electrn de un tomo a otro. Estas simples reacciones son tpicas de los elementos o de las molculas

inorgnicas.

Otra reaccin de oxidacin-reduccin: oxidacin parcial del metano (CH4).

En otras reacciones de oxidacin-reduccin, como esta oxidacin parcial del metano (CH4), electrones y protones van

juntos, stas son reacciones orgnicas. En estas reacciones la oxidacin es la prdida de tomos de hidrgeno y la

reduccin es la ganancia de tomos de hidrgeno. Cuando un tomo de oxgeno gana dos tomos de hidrgeno,

como se muestra en la figura, evidentemente el producto es una molcula de agua.

Definir la oxidacin-reduccin ms all de lo expresado en la seccin anterior requiere el concepto de nmero de

oxidacin.

Nmero de Oxidacin.

Los nmeros de oxidacin de cada elemento en un compuesto son nmeros positivos y negativos, asignados

mediante el siguiente procedimiento, utilizando la estructura de Lewis.

1) Se escribe la estructura de Lewis del compuesto en cuestin.

2) Los electrones de cada enlace qumico se asignan al ncleo ms electronegativo de los que forman el enlace.

3) Si existen uniones de un elemento consigo mismo, los electrones de enlace se dividen equitativamente entre

los dos tomos.

43

BLOQUE 2

4) Se cuentan los electrones asignados a cada tomo NAsig

5) El nmero de oxidacin se obtiene restando NAsig

al nmero de electrones de valencia del elemento Nval

Noxi

=

Nval

NAsig

Ejemplo:

1. Asignar el nmero de oxidacin para cada elemento del agua, H2O

a) La figura muestra la estructura de Lewis.

b) Asignacin de electrones de acuerdo con la electronegatividad. Como el oxgeno es ms electronegativo que

el hidrgeno, los electrones de cada enlace O-H se asignan al oxgeno. (consulta la tabla de

electronegatividad atmica).

c) Nmero de oxidacin. En la figura se han separado un poco los tomos, con los

electrones que se les ha asignado, el oxgeno tiene NAsig

= 8 electrones y para el

hidrgeno NAsig

= 0.

d) Como el oxgeno posee 6 electrones de valencia (Nval

= 6) y el hidrogeno uno (Nval

= 1), sus nmeros de

oxidacin son:

Oxgeno Nox

= 6 - 8= 2 -

Hidrgeno Nox

= 1 0 = 1 +

Por convencin internacional, se acostumbra colocar el signo despus del dgito, la suma de los tres nmeros de

oxidacin es cero (-2+1+1=0) comprobndose de esta manera que el nmero total de electrones no cambia y la

suma de las cargas positivas y negativas deben ser cero.

2. Asignar el nmero de oxidacin para cada elemento del nitrato de sodio, NaNO3

Tanto el sodio como el nitrgeno son menos electronegativos que el oxgeno, luego los electrones de todos los

enlaces se asignan a ste.

Oxgeno Nox

= 6- 8 = 2-

Sodio Nox

= 1 0 = 1+ Nitrgeno N

ox = 5 0 = 5+

El nmero de oxidacin del oxgeno es 2-, el del sodio 1+ y el del nitrgeno 5+.

La suma es cero (-2-2-2+1+5= 0).

44


Evaluacin

Actividad: 2 Producto: Determina el nmero de

oxidacin. Puntaje:

Saberes


Identifica el nmero de oxidacin

en diferentes compuestos,

utilizando la estructura de Lewis.

Aplica las reglas para determinar el

nmero de oxidacin utilizando la

estructura de Lewis.

Muestra disposicin para el

trabajo.

Autoevaluacin


docente

Asigna un nmero de oxidacin a cada elemento utilizando la estructura de Lewis, en los

siguientes compuestos:

a) NaCl

b) MgO

c) H2SO

4

d) H2O

2

e) NH4

Actividad: 2

45

BLOQUE 2

Existen diferentes definiciones sobre oxidacin y reduccin:

Oxidacin: es un incremento algebraico del nmero de oxidacin y corresponde a la prdida de electrones. Tambin

se denomina oxidacin, a la prdida de hidrgeno o ganancia de oxgeno.

Reduccin: es la disminucin algebraica del nmero de oxidacin y corresponde a la ganancia de electrones.

Igualmente se define como la prdida de oxgeno y ganancia de hidrgeno.

Para determinar cundo un elemento se oxida o se reduce puede utilizarse la siguiente regla prctica:

Si el elemento cambia su nmero de oxidacin en este sentido SE OXIDA

Si el elemento cambia su nmero de oxidacin en este sentido SE REDUCE

As si el Na0

pasa a Na+

perdi un electrn, lo que indica que se oxid.

Si el Cl0

pasa a Cl-

gan un electrn, lo que indica que se redujo.

Reglas para asignar el nmero de oxidacin

El uso de los nmeros de oxidacin parte del principio de que en toda frmula qumica la suma algebraica de los

nmeros de oxidacin debe ser igual a cero.

1. Los elementos no combinados, en forma de tomos o molculas tienen un nmero de oxidacin igual a cero.

Por ejemplo:

2. El hidrgeno en los compuestos de los cuales forma parte, tiene como nmero de oxidacin +1:

3. En los hidruros metlicos el nmero de oxidacin es -1.

4. Cuando hay oxgeno presente en un compuesto o ion, el nmero de oxidacin es de -2:

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

46


5. En los perxidos el nmero de oxidacin del oxgeno es -1:

El oxgeno tiene nmero de oxidacin +2 en el F2O porque el F es mas electronegativo que el oxgeno.

6. El nmero de oxidacin de cualquier ion monoatmico es igual a su carga. Por ejemplo:

7. Los no metales tienen nmeros de oxidacin negativos cuando estn combinados con el hidrogeno o con

metales:

8. Los nmeros de oxidacin de los no metales pasan a ser positivos cuando se combinan con el oxgeno,

excepto en los perxidos.

Pasos para establecer el nmero de oxidacin:

Paso 1: anotar encima de la formula, los nmeros de oxidacin de aquellos elementos con nmeros de oxidacin fijo.

Al elemento cuyo ndice de oxidacin se va a determinar, se le asigna el valor de X y sumando stos trminos se

iguala a 0. Esto permite crear una ecuacin con una incgnita.

Paso 2: multiplicar los subndices por los nmeros de oxidacin conocidos:

Paso 3: sustituir en la frmula qumica los tomos por los valores obtenidos e igualar la suma a 0; luego despejar X, y

calcular el valor para sta. El valor obtenido para X ser el nmero de oxidacin del Nitrgeno en el cido ntrico: la

suma algebraica de los nmeros de oxidacin debe ser igual a 0.

47

BLOQUE 2

El mismo procedimiento se aplicar en el caso de los iones, con la salvedad que la suma algebraica debe tener como

resultado el nmero de carga del in. As, para calcular el nmero de oxidacin del Cl en el in clorato (ClO-

3), la

ecuacin ser igual a menos 1 (-1).

Paso 1: aqu es importante recordar que el nmero de oxidacin del Oxgeno en un compuesto o in es de -2, excepto

en los perxidos donde es -1.

Paso 2: el nmero de oxidacin del cloro en el in clorato es +5

En equipo de 3 integrantes asigna el nmero de oxidacin a todos los tomos de las

siguientes molculas e iones.

a) CO2

b) N2O

4

c) CO3

2-

Actividad: 3

48


Evaluacin

Actividad: 3 Producto: Asigna el nmero de

oxidacin. Puntaje:

Saberes


Indica el nmero de oxidacin

en los diferentes compuestos.

Aplica las reglas para determinar

nmeros de oxidacin. Trabaja con iniciativa en equipo.

Autoevaluacin


docente

En equipo de 3 integrantes asigna el nmero de oxidacin a todos los tomos de las

siguientes molculas e iones.

d) H2SO

3

e) NO3

-

f) H3AsO

4


49

BLOQUE 2

Oxidacin y reduccin en una ecuacin Qumica

Para determinar si un elemento se oxida (agente reductor) o se reduce (agente oxidante) en la ecuacin pueden

seguirse los siguientes pasos:

Paso 1: escribir los nmeros de oxidacin de cada elemento:

Paso 2: se observa que los elementos varan su nmero de oxidacin

Paso 3: determinacin de los agentes reductores y oxidantes:

50


Evaluacin

Actividad: 4 Producto: Listado. Puntaje:

Saberes


Reconoce sus conocimientos

sobre nmero de oxidacin.

Demuestra sus conocimientos

sobre oxido-reduccin.

Trabaja con iniciativa en equipo

colaborativo.

Autoevaluacin


docente

En equipo coloca el nmero de oxidacin de cada elemento en las reacciones que se

muestran a continuacin.

Actividad: 4

51

BLOQUE 2

Balanceo de ecuaciones de xido reduccin (Redox).

Las reacciones de xido-reduccin comprenden la transferencia de electrones. Pueden ocurrir con sustancias puras o

con sustancias en solucin.

Para balancear una ecuacin redox, se utilizar el mtodo del cambio en el nmero de oxidacin que se puede usar

tanto en ecuaciones inicas como en ecuaciones totales (moleculares).

Mtodo del cambio de valencia:

Balanceo de la siguiente ecuacin:

Paso 1: escribir el nmero de oxidacin de cada elemento siguiendo las reglas tratadas en este tema para asignar el

nmero de oxidacin.

Paso 2: determinar cules elementos han sufrido variacin en el nmero de oxidacin:

Paso 3: determinar el elemento que se oxida y el que se reduce:

Paso 4: igualar el nmero de electrones ganados y perdidos, lo cual se logra multiplicando la ecuacin

Sn0

4e- Sn+4 por 1 y la ecuacin: N+5 + 1e- N+4 por 4, lo que dar como resultado:

Paso 5: sumar las dos ecuaciones parciales y simplificar el nmero de electrones perdidos y ganados que debe ser

igual:

Paso 6: llevar los coeficientes de cada especie qumica a la ecuacin original: En algunos casos la ecuacin queda

balanceada pero en otros, como este es necesario terminar el balanceo por tanteo para ello es necesario multiplicar el

agua por dos:

Para comprobar que la ecuacin final est balanceada, se verifican tanto el nmero de tomos como el nmero de

cargas:

tomos de los reactivos tomos de los productos

1 Sn 1 Sn

4 N 4 N

4 H 4 H

12 O 2+ 8 + 2 = 12 O

52


Evaluacin


Saberes


Reconoce el mtodo de oxidacin-

reduccin para balanceo de

ecuaciones qumicas.

Integra conocimientos. Participa activamente con sus


Autoevaluacin


docente

Resuelve los siguientes problemas y compara tus resultados con el grupo.

1. El permanganato de potasio reacciona con el amonaco obteniendose nitrato de potasio,

dixido de manganeso, hidrxido de potasio y agua. Ajustar esta reaccin mediante el

mtodo del nmero de oxidacin (cambio de valencia).

2. Al calentar clorato de potasio con cido oxlico (etanodioico) se forma dixido de cloro, dixido de

carbono, oxalato potsico y agua. Ajustar la reaccin por el metodo del nmero de oxidacin e indicar

cul es el agente oxidante y el reductor.

3. Producimos gas cloro haciendo reaccionar cloruro de hidrogeno con heptaoxodicromato

(VI) de potasio, producindose la siguiente reaccin:

a. Ajustar la reaccin por el mtodo del cambio de valencia.

b. Cul es el oxidante y cul es el reductor?

c. Que especie se oxida y cual se reduce?

Actividad: 5

53

BLOQUE 2

Reacciones de xido-reduccin en los seres vivos.

En los sistemas vivos, las reacciones que capturan energa (fotosntesis) y las reacciones que liberan energa

(gluclisis, cadena respiratoria y ciclo de Krebs), son reacciones de oxidacin-reduccin.

Los seres vivos obtienen la mayora de su energa libre a partir de la oxidacin de ciertos compuestos bioqumicos

como glcidos, lpidos y ciertos aminocidos.

Los procesos de xido-reduccin tienen gran importancia en el metabolismo, porque muchas de las reacciones del

catabolismo son oxidaciones en las que se liberan electrones; mientras que muchas de las reacciones anablicas son

reducciones en las que se requieren electrones.

Los electrones son transportados desde las reacciones catablicas de oxidacin en las que se libera, hasta las

reacciones anablicas de reduccin en las que se necesitan. Este transporte lo realizan principalmente 3 coenzimas:

NAD+

, NADP y FAD. Estas coenzimas no se gastan, ya que actan nicamente como intermediarios, cuando captan

los electrones se reducen y al cederlos se oxidan regenerndose de nuevo.

Ciclo de Krebs (Ciclo del c. ctrico o de los c.tricarboxlicos)

Es la va comn en todas las clulas aerobias para la oxidacin completa de los glcidos, grasas y protenas, tambin

puede ser el punto de partida de reacciones de biosntesis. Esto ocurre porque se producen metabolitos

intermediarios (c. oxalactico y c. alfa-cetoglutrico), que pueden salir al citosol y actuar como precursores

anablicos. En este sentido, se dice que el ciclo de Krebs tiene naturaleza anfiblica.

El proceso consiste en la oxidacin total del acetil-CoA, que se elimina en forma de CO2. Los e

-

/H+

obtenidos en las

sucesivas oxidaciones se utilizan para formar molculas de poder reductor y energa qumica en forma de GTP. A esta

formacin de energa se la conoce como fosforilacin a nivel de sustrato (como la que tiene lugar en la gluclisis).

En resumen: el acetil-CoA se une (condensacin) con el oxalacetato para formar citrato, quedando liberada la CoA, se

producen una serie de reacciones que van a dar finalmente oxalacetato otra vez; en esta secuencia de reacciones lo

ms importante es que tienen lugar dos descarboxilaciones (produccin de CO2), se producen cuatro

deshidrogenaciones (oxidaciones); una con NADP, dos con NAD y otra con FAD y se libera energa en forma de GTP.

Transporte electrnico (cadena respiratoria)

Es un conjunto de reacciones redox encadenadas en serie, stas reacciones estn catalizadas por determinados

complejos enzimticos, lo que hacen posible el flujo de e-

/H+

de unos transportadores a otros hasta alcanzar el O2

molecular como ltimo aceptor de e-

/H+

el cual se reduce y forma agua. Los transportadores se encuentran en la

membrana mitocondrial interna, donde se han identificado tres complejos enzimticos:

a) Sistema I (complejo NAD.H2

-deshidrogenasa): los transportadores transfieren simultneamente tomos de H2

desde el NAD.H2 o el NADP.H

2 hasta el FAD, y desde ste a la ubiquinona o CoQ. Hasta aqu la cadena

respiratoria es una cadena transportadora de H2.

54


b) Sistema II (complejo citocromos b-c): en este tramo intermedio, el sistema slo transporta e-. Los H

+ quedan

liberados en la matriz mitocondrial (en este sentido, desde aqu, la cadena respiratoria es una cadena de

transporte de electrones).

c) Sistema III (complejo citocromos a-a3): en el ltimo tramo, este sistema es el encargado de ceder los e

-

al O2

molecular que, al reducirse y unirse a los H+

del medio, forman H2O.

La energa liberada en esta secuencia redox va siendo atrapada en distintos momentos en forma de ATP. A este

mecanismo de "atrapamiento energtico" se le conoce como fosforilacin oxidativa.

En la cadena respiratoria podemos observar que:

Por cada NAD.H2 o NADP.H

2 se generan 3 ATP.

Por cada FAD.H2 se producen 2 ATP.

Al final, siempre se produce agua.

La Fotosntesis

La fotosntesis es uno de los procesos metablicos de los que se valen las clulas para obtener energa. Es un

proceso complejo, mediante el cual los seres vivos poseedores de clorofila y otros pigmentos, captan energa

luminosa procedente del sol y la transforman en energa qumica (ATP) y en compuestos reductores (NADPH), y con

ellos transforman el agua y el CO2 en compuestos orgnicos reducidos (glucosa y otros), liberando oxgeno.

La energa captada en la fotosntesis y el poder reductor adquirido en el proceso, hacen posible la reduccin y la

asimilacin de los bioelementos necesarios, como nitrgeno y azufre, adems de carbono, para formar materia viva.

55

BLOQUE 2

La luz es recibida en el Fotosistema II por la clorofila que se oxida al liberar un

electrn que asciende a un nivel superior de energa; ese electrn es recogido

por una sustancia aceptor de electrones que se reduce, la Plastoquinona (PQ) y

desde sta va pasando a lo largo de una cadena transportadora de electrones,

entre los que estn varios citocromos (cit b/f) y as llega hasta la plastocianina

(PC) que se los ceder a molculas de clorofila del Fotosistema I.

En el descenso por esta cadena, con oxidacin y reduccin en cada paso, el

electrn va liberando la energa que tena en exceso; energa que se utiliza para

bombear protones de hidrgeno desde el estroma hasta el interior de los

tilacoides, generando un gradiente electroqumico de protones. Estos protones

vuelven al estroma a travs de la ATP-asa y se originan molculas de ATP.

Mientras la luz llega a los fotosistemas, se mantiene un flujo de electrones desde el agua al fotosistema II, de ste al

fotosistema I, hasta llegar el NADP+

que los recoge; sta pequea corriente elctrica es la que mantiene el ciclo de la

vida.

56


Evaluacin

Actividad: 6 Producto: Ecuaciones qumicas. Puntaje:

Saberes


Reconoce las reacciones de

xido reduccin presentes en

los seres vivos.

Interpreta las reacciones de xido-

reduccin de los procesos en los

seres vivos.

Resuelve el ejercicio con

seguridad.

Autoevaluacin


docente

En base a la lectura anterior y en equipo de 4 integrantes, analiza el ciclo de Krebs y

la cadena respiratoria y la fotosntesis e identifica las reacciones Redox que suceden

en cada proceso y escribe las ecuaciones qumicas de oxidacin y reduccin de cada

uno.

1. Ciclo de Krebs

- Reacciones de oxidacin.

- Reacciones de reduccin.

2. Cadena Respiratoria



3. Fotosntesis



Actividad: 6

57

BLOQUE 2

Reacciones de xido-reduccin en la industria.

Uno de los oxidantes de uso casero ms efectivos es el perxido de hidrgeno o agua oxigenada (H2O

2),

que sirve como desinfectante de heridas y garganta, ya que al desprender oxgeno mata a las bacterias

anaerobias (que no necesitan el oxgeno para vivir); tambin se utiliza para blanquear las fibras textiles

artificiales y como oxidante o fijador de todos los tintes para el cabello. De los reductores, el ms eficaz es el

hipoclorito de sodio, que sirve para potabilizar el agua y como limpiador desinfectante en los hospitales y

hogares.

Para evitar la oxidacin y reduccin de los compuestos presentes en los

alimentos, se utilizan sustancias llamadas antioxidantes (un tipo de

conservador). La funcin de stas es evitar la alteracin de las cualidades

originales de los alimentos. Mediante las sustancias antioxidantes, diversos

alimentos susceptibles a la oxidacin, alargan su vida til.

Entre los antioxidantes de uso est la vitamina C (cido ascrbico), que se

encuentra en todas las frutas, especialmente en las ctricas y la guayaba, entre

otras; la leci

fprop6s temas selectos quimica2

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