integración a la cultura académica (ica) quÍmica … · 2017-12-11 · actividad importante...

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Universidad Nacional de Río Cuarto

Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales

Integración a la Cultura Académica (ICA)QUÍMICAMódulo Química

Integración a la vida universitaria a través de las TIC

Universidad Nacional de Río CuartoFacultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales

Integración a la Cultura Académica (ICA)Módulo de Química

Marcela Altamirano

Elisa Milanesio

Actividad Importante

Ejemplo

Tareas, consignas,

situaciones

problemáticas.

Tener en cuenta,

destacar,

recordatorio,

atención.

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Permite retornar

al índice.

Desde el índice podrán acceder a través de los enlaces a cada uno de los temas que

se detallan en el mismo.

Integración a la vida universitaria a través de las TIC

Reflexión

Interrogantes,

planteos.

Enlace

Sitios Web.

Este material ha sido elaborado en el marco del Programa de Ingreso, Continuidad y Egreso de Estudiantes en las carreras de pregrado y grado

de la Universidad Nacional de Río Cuarto (Res. Rec 380/15) y el proyecto Mediación de Materiales de Ingreso para las Carreras de la UNRC

2017-2019 “La Valoración Continua para Fortalecer los Procesos Educativos”. (Res. Rec 785/17). UNRC- Secretaría Académica.

¿Cómo leer este material?

A lo largo del material encontrarán los siguientes íconos:


Módulo Química/Lic. En Química -- Prof. En Química – Analista Químico

4

Índice Introducción ...................................................................................................... 5

Enlace Químico ................................................................................................. 7

Electrones de Valencia ............................................................................... 8

Número de Oxidación ................................................................................. 8

Fórmulas Químicas .................................................................................... 8

Estructura de Lewis .................................................................................... 9

Teoría del Octeto ......................................................................................... 9

Tipos de Enlace ........................................................................................... 9

Actividades ................................................................................................. 12

Nomenclatura ................................................................................................. 15

Compuestos inorgánicos ........................................................................ 16

Principio de electroneutralidad ......................................................... 16

Formación de Compuestos ............................................................... 16

Actividades ................................................................................................. 19

Actividades ................................................................................................. 24

Estequiometría ................................................................................................ 25

Masa Atómica........................................................................................... 26

Átomo-gramo y número de Avogadro ............................................. 26

Mol y peso molecular ............................................................................... 27

Actividades ................................................................................................. 28

Lectoescritura .......................................................................................... 29

Actividad de lectoescritura.................................................................... 32

Bibliografía .................................................................................................... 33



5

Introducción

La Química es muy divertida y es por ello que nos gustaría

compartir con vos un poco de la emoción que nos causa la química y del

placer de aprender acerca de ella.

Los caracteres chinos para la química significan “el estudio del cambio”

Aprender química enriquecerá tu vida a través de una mejor

comprensión del mundo natural, de las cuestiones tecnológicas que se

nos presentan actualmente y de las opciones que tenemos como

ciudadanos en una sociedad científica y tecnológica.

¿Cómo funciona el cuerpo humano? ¿Cura la aspirina nuestros

dolores de cabeza? ¿Es tóxica la sal común? ¿Pueden los científicos

curar las enfermedades de origen genético? ¿Por qué unas veces

estamos alegres y otras nos sentimos tristes? ¿Cómo mata bacterias la

penicilina? Los químicos han encontrado respuestas a preguntas como

estas y continúan buscando el conocimiento que les abrirá las puertas de

otros secretos de nuestro universo. A medida que estos misterios se

resuelven, la dirección de nuestra existencia suele cambiar, a veces de

manera extraordinaria.

Vivimos en un mundo químico: un mundo de fármacos, biocidas,

aditivos para alimentos, fertilizantes, detergentes, cosméticos y

plásticos. Habitamos un mundo donde hay residuos tóxicos, aire y agua

contaminados y reservas de petróleo que se agotan. El conocimiento de

la química te ayudará a entender mejor los beneficios y los peligros que

ofrece este mundo y te permitirá tomar decisiones inteligentes en el

futuro.

Todos somos químicamente dependientes. Aún en el vientre

materno, dependemos de un suministro constante de oxígeno, agua,

glucosa y muchas otras sustancias químicas. Nuestro organismo es una

compleja fábrica química. En nuestro interior se llevan a cabo miles de

reacciones químicas que permiten que nuestro organismo funcione

correctamente. Estas reacciones químicas hacen posible pensar,

aprender, hacer ejercicio, sentirse alegre o triste. Un equilibrio adecuado

de los alimentos correctos aporta las sustancias químicas y genera las



6

reacciones que necesitamos para funcionar de la mejor manera posible.

El estudio de la química no es necesariamente difícil y tedioso.

Por el contrario, puede enriquecer tu vida de muchas maneras, a través

de una mejor comprensión de tu cuerpo, tu mente, tu entorno y el mundo

en el que vives.

En este módulo abordaremos los siguientes temas: Enlace Químico,

Nomenclatura y Estequiometría.

Volver



7

Enlace Químico

El mundo material que nos rodea está formado por elementos,

compuestos y mezclas. Si observas a tu alrededor te darás cuenta que

las rocas, la tierra, los árboles, las nubes, los seres humanos, etc. son

mezclas complejas de elementos y compuestos químicos en los que

necesariamente hay distintos tipos de átomos enlazados entre sí. Uno de

los aspectos más relevantes de la química es la búsqueda de

explicaciones del cómo y el por qué se unen los átomos.

La forma en que los átomos se enlazan ejerce un efecto

profundo sobre las propiedades físicas y químicas de las sustancias.

Un ejemplo de ello lo encontramos en el grafito y el diamante,

los cuales son alótropos del carbono. El grafito es un material suave,

resbaloso y quebradizo, que se emplea como lubricante de cerradura y

para escritura. El diamante es uno de los materiales más duros que se

conoce, valioso como piedra preciosa y utilizado para fabricar

herramientas de corte industrial. Entonces, te preguntarás

¿Por qué estos materiales formados únicamente por átomos de carbono presentan propiedades tan diferentes?

La respuesta se encuentra en las distintas formas en que los

átomos de carbono se enlazan entre sí. En el grafito los átomos de

carbono, forman capas de forma hexagonal, que al deslizarse sobre una

hoja de papel van quedando sobre la superficie, en cambio, en el

diamante, estos mismos átomos se unen formando estructuras

tetraédricas mucho más rígidas.



8

Electrones de Valencia

A los electrones externos de un átomo se les conoce

como electrones de valencia. Estos juegan un papel muy importante en

la formación de los enlaces químicos entre los átomos e iones y son los

responsables de las propiedades químicas de los mismos.

Número de Oxidación

El número de oxidación es un indicador que compara el

ambiente electrónico de un átomo en una molécula con el ambiente

electrónico de un átomo aislado del mismo elemento.

Los números de oxidación son convencionales; se trata de un

numero entero, positivo, negativo o cero, que se asigna a cada elemento

presente en un compuesto y está referido, al número de cargas reales o

aparentes que tendría un átomo en una molécula (o una celda unitaria), si

los electrones fueran transferidos totalmente.

Fórmulas Químicas

Una fórmula química se usa para expresar la composición

cualitativa y cuantitativa de las moléculas o las unidades fórmulas que

constituyen una sustancia molecular o reticular respectivamente.

SO2 O2 CaO NH4Cl Ca3(PO4)2 Mg(OH)2 AlH3

Una fórmula química está constituida por símbolos y

subíndices.

Los símbolos químicos, representan macroscópicamente el tipo

de elementos presentes en el compuesto.

Los subíndices, representan el número de átomos de esos

elementos presentes en el compuesto o el número relativo de iones en

una celda unitaria de un compuesto iónico. Se escribe siempre en la

parte inferior derecha del símbolo químico.

símbolos

Fe2(SO4)3

subíndices



9

Estructura de Lewis

Lewis propuso una representación pictórica para los electrones

de valencia, en la que utilizo puntos, cruces o círculos, con la finalidad de

explicar didácticamente, la forma como se transfieren o comparten los

electrones cuando los átomos se unen.

Teoría del Octeto

Se denomina enlace químico a la fuerza que mantiene unidos a

los átomos o a los iones y forman distintas sustancias. La teoría que

explica los enlaces químicos entre los átomos es conocida como Teoría

del Octeto. Esta teoría establece que en las uniones entre los átomos

intervienen los electrones de la capa externa. Sus premisas

fundamentales son las siguientes:

-Los gases nobles (neón (Ne), argón (Ar), criptón (Kr), xenón (Xe)

y radón (Rn) ), por tener 8 electrones en su nivel energético externo son

estables y no presentan reactividad química. Lo mismo ocurre con el

helio (He), que tiene 2 electrones que completan su primer nivel.

-La actividad química de metales y no metales se explica por

la tendencia de adquirir una estructura estable, similar a la del

gas inerte más próximo en la tabla periódica.

-Dicha estructura electrónica, similar a la del gas noble, se logra

si un átomo pierde, gana o comparte electrones

Tipos de Enlace

Los átomos se enlazan entre sí formando la gran diversidad de

sustancias que se conocen. Dichas sustancias poseen diferentes

propiedades, que dependen, en parte, de las diferentes maneras en que

se enlazan los átomos. Los enlaces permite agrupar las sustancia en tres

grandes tipos: covalentes, iónicas y metálicas. Además de los enlaces

químicos entre átomos, también existen fuerzas intermoleculares, que,

como su nombre lo indica, mantienen unidas las moléculas.



10

Los enlaces se pueden clasificar en tres grupos principales:

enlaces iónicos, enlaces covalentes y enlaces metálicos.

Enlace iónico: es la fuerza de atracción eléctrica que existe entre los

iones de cargas opuestas (cationes – aniones) que los mantienen juntos

en una estructura cristalina. Resulta de la transferencia de uno o más

electrones desde un elemento electropositivo hacia el elemento

electronegativo. El enlace iónico ocurre cuando en el enlace, uno de los

átomos capta electrones del otro. La atracción electrostática entre los

iones de carga opuesta causa que se unan y formen un compuesto

químico simple, aquí no se fusionan; sino que uno da y otro recibe. Para

que un enlace iónico se genere es necesario que la diferencia de

electronegatividades sea más que 1, 9.

Enlace Covalente: se define como la fuerza de atracción que resulta al

compartir electrones entre dos átomos no metálicos. Se presenta

cuando átomos no metálicos tienen valores de electronegatividades

iguales o muy cercanos se unen entre si compartiendo sus electrones.

• Enlace covalente no polar: es cuando la diferencia de

electronegatividad entre los dos átomos unidos es cero. Ej.:

I2 – O2 – Br2 – H2

• Enlace covalente polar: se forma cuando al unirse átomos

diferentes, la diferencia de electronegatividades es mayor a

cero y menor a 1,9. Ej.: H2O - HCl - NH3.

En este tipo de enlace el par de electrones compartidos

queda más cerca del átomo más electronegativo.

• Enlace covalente simple: enlace formado por la unión de dos

átomos de elementos no metálicos al compartir un par de

electrones entre ellos, donde cada átomo aporta un electrón.

La electronegatividad de un elemento es la capacidad que tiene un átomo de dicho elemento para atraer hacia sí los electrones de un enlace.

Se denomina enlace químico a la fuerza que mantiene unidos a los átomos o a los iones y forman distintas

sustancias.

https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo

https://es.wikipedia.org/wiki/Electrones

https://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto



11

Ej.: H2- HF – CCl4 – NH3

• Enlace covalente doble: es el enlace que se forma por una

unión de dos átomos de elementos no metálicos al

compartir dos pares de electrones entre ellos, donde cada

átomo aporta dos electrones. Ej.: O2 – CO2

• Enlace covalente triple: se define como el enlace formado

por la unión de dos átomos de elementos no metálicos al

compartir tres pares de electrones entre ellos, donde cada

átomo aporta tres electrones. Ej.: N2 – HCN.

• Enlace covalente coordinado (dativo): se define como la

unión química entre dos átomos de elementos no metálicos

que resulta de compartir un par de electrones, los cuales

son aportados por uno de los átomos y el otro solo

contribuye con un orbital vacío. Este enlace se simboliza

con una flecha para indicar la procedencia de los dos

electrones, porque una vez formado, este es idéntico al

enlace covalente simple.

Enlace metálico: los metales forman una red cristalina cuyos nudos

están constituidos por los cationes. Los electrones de enlaces están

deslocalizados y se desplazan entre los cationes en distintas direcciones.

De ello resulta una estructura de iones positivos que parecen estar

inmersos en un mar de electrones. La fuerza de cohesión entre esos

cationes y los electrones deslocalizados forma un tipo de enlace entre

átomos que se denomina enlace metálico.

Molécula Homonuclear:

partícula formada por átomos

del mismo elemento.

Molécula Heteronuclear:

partícula formada por átomos

de diferentes elementos.

o bien O ..

. . O ..

. . S ..

O ..

. . . . O ..

. . . . + + S ..

. . . . O ..

. . O ..

. . S ..

.. .. .. .. ..



12

Actividades

A continuación, te invitamos a resolver las siguientes actividades en

relación a los temas vistos con anterioridad.

1.-a- En una formula química, el número que indica los átomos presentes

en una molécula o en una celda unitaria se denomina:

i- número de oxidación

ii- subíndices

iii- superíndices

iv- números atómicos

b- Un grupo de átomos que actúan juntos, como si fueran un solo átomo

cargado, es un…

i- Ion poliatómico

ii- Molécula

iii- Ion negativo

iv- Metal

c- Un enlace químico que se presenta cuando los átomos comparten

electrones entre si se denomina..

i- Iónico

ii- Metálico

iii- Covalente

d- ¿Cuántos electrones se necesitan en los niveles de energía de la

mayoría de los átomos, para que sean químicamente estables?

i- 2

ii- 6

iii- 4

iv- 8

e- ¿Qué tipo de enlace químico se forma cuando los electrones se

transfieren de un átomo a otro?

i- Iónico

ii- Covalente

iii- Magnético

iv- Metálico



13

f- ¿Cómo se denomina la fuerza que mantiene unidos a los átomos en un

compuesto?

i- Fórmula química

ii- Número químico

iii- Enlace químico

2- Utiliza las estructuras de Lewis para mostrar la formación de enlaces

covalentes simples entre los siguientes átomos

a- 2 átomos de cloro

b- 4 átomos de hidrogeno y 1 átomo de carbono

c- 1 átomo de nitrógeno y 3 átomos de hidrogeno

d- 2 átomos de hidrogeno y 1 átomo de azufre

e- 2 átomos de hidrogeno y uno de oxigeno

f- 1 átomo de hidrogeno y 1 átomo de bromo

3- Completa las siguientes estructuras de Lewis, señalando mediante

guiones o flechas los tipos de enlace que se presentan entre los átomos

en cada una de las siguientes moléculas.



14

4- Investiga qué tipo de propiedades tienen los compuestos iónicos, los

compuestos covalentes no polares y los compuestos covalentes polares.

5- Contesta el siguiente crucigrama



15

Nomenclatura

Los símbolos de los elementos son signos abreviados que usan

los científicos y deben entrar a formar parte del vocabulario del

estudiante de química.

Un símbolo encierra una gran cantidad de Información, identifica

un elemento y también puede representar al átomo de un elemento

cuando se emplea en la fórmula de un compuesto. La fórmula del

metanol es CH4O; esto significa que es un compuesto de carbono,

hidrógeno y oxígeno y que la proporción de sus átomos es 1 :4: l. La

proporción de los átomos de hierro y cloro en FeCl3 es 1:3.

Los elementos se ubican en la tabla periódica ordenados

según su número atómico (número de protones que hay en el núcleo).

Fig. 1. Tabla Periódica

Para ver una tabla periódica

dinámica puede entrar a aquí

Volver

http://ptable.com/



16

Compuestos inorgánicos

Principio de electroneutralidad El principio básico de aplicación en el manejo del concepto de

número de oxidación es la electroneutralidad de la materia. Es decir que,

en cualquier compuesto (iónico o covalente) la suma algebraica de los

números de oxidación de todos los elementos combinados es cero.

En general, los metales tienen números de oxidación positivos y

los no metales tienen número de oxidación negativos cuando están

combinados directamente. En los compuestos formados por no metales,

al más electronegativo se le asigna el número de oxidación negativo.

Para asignar números de oxidación a los elementos, se aplican

una serie de reglas:

1)- La suma algebraica de los números de oxidación de todos

los átomos unidos en un compuesto es cero.

2)- El número de oxidación de un elemento no combinado es

cero.

3)- El número de oxidación de un ión (mono ó poliatómico) es

igual a su carga.

4)- El H en la mayoría de sus combinaciones tiene número de

oxidación +1, con excepción de los hidruros metálicos en donde tiene

número de oxidación -1.

5)- El O en la mayoría de sus combinaciones tiene número de

oxidación -2, con excepción de los peróxidos en donde tiene -1.

6)- Los metales representativos de los grupos I, II y III, tienen

número de oxidación +1, +2 y +3 respectivamente.

7)- Los halógenos combinados directamente con metales tienen

número de oxidación -1. En los compuestos con otros no metales o entre

sí, puede tener +1, +3, +5 ó +7.

Formación de Compuestos

METALES + HIDRÓGENO → HIDRUROS METÁLICOS

Se escribe primero el metal y luego el hidrógeno.

Se nombran como hidruro del metal correspondiente.

Na + H2 → NaH hidruro de sodio

LiH hidruro de litio

MgH2 hidruro de magnesio



17

NO METALES + HIDRÓGENO → HIDRURO NO METÁLICO

Se escribe primero el hidrógeno y luego el no metal.

Se nombra el no metal con la terminación -uro de hidrógeno

Br2 + H2 → HBr bromuro de hidrógeno

HF fluoruro de hidrógeno

H2S sulfuro de hidrógeno

HIDRURO NO METÁLICO + AGUA→HIDRÁCIDO

Se escribe primero el hidrógeno y luego el no metal.

Se nombra como ácido seguido por el nombre del no metal con la

terminación -hídrico de hidrógeno

HCl (g) + H2O HCl (ac) ácido clorhídrico

Los hidruros no metálicos al disolverse en agua forman los hidrácidos,

los cuales se encuentran ionizados de la siguiente forma: el ión positivo

del hidrógeno y el ión negativo del resto de la molécula, de allí el nombre

de hidrácidos (compuestos que ionizan liberando protones).

HCl (g) + H2O H+(ac) + Cl-(ac)

METALES + OXÍGENO → ÓXIDOS BÁSICOS

Se escribe primero el metal y luego el oxígeno. En estos compuestos el O

actúa siempre con número de oxidación -2. Las fórmulas se establecen

considerando el número de oxidación del oxígeno y el número de

oxidación de los metales con quienes se combina, que siempre tendrán

valores positivos.

Se nombra como óxido del metal correspondiente. Si el metal tiene más

de un número de oxidación se coloca entre paréntesis el número romano

correspondiente al estado de oxidación.

Na + O2 → Na2O óxido de sódio

La nomenclatura vieja coloca la terminación -OSO para el menor estado

de oxidación y la terminación -ICO para el mayor estado de oxidación.

Hg2O óxido de mercurio (I) - óxido mercurioso

HgO óxido de mercurio (II) - óxido mercúrico



18

Sabias que la cal (CaO) es un compuesto muy utilizado en la

construcción y la preparación de frutas en conserva?

OXIDOS BÁSICOS + H2O→ HIDRÓXIDOS

Se escribe primero el metal y luego el ión hidróxido.

Se nombran como hidróxido del metal correspondiente.

Na2O+ H2O → 2 NaOH Hidróxido de sodio (soda caústica)

FeO + H2O → Fe(OH)2Hidróxido de hierro (II) - Hidróxido ferroso

Son compuestos que al disolverse en agua forman iones, el ión

positivo del metal y el ión oxidrilo (OH-), de allí el nombre de hidróxidos

(compuestos que ionizan liberando oxhidrilos).

NaOH(s) + H2O Na+(ac) + OH-(ac)

NO METALES + OXÍGENO → ÓXIDOS ÁCIDOS O ANHÍDRIDOS

Se escriben primero el no metal y luego el oxígeno.

Se nombran como óxido del no metal correspondiente. Si el no metal

tiene más de un número de oxidación se coloca entre paréntesis el

número romano correspondiente al estado de oxidación. En este caso,

también suelen usarse las terminaciones -ICO y -OSO para el mayor o

menor estado de oxidación respectivamente. T

Cl2OAnhídrido hipocloroso – Monóxido de dicloro – Oxido de cloro (I)

P2O3Anhídrido fosforoso – Trióxido de difósforo - Oxido de fósforo (III)

P2O5Anhídridofosforico – Pentóxido de difósforo - Oxido de fósforo (V)

Sabias que el anhídrido sulfúrico (SO3) es un gas toxico y uno

de los causantes de la lluvia ácida?

ÓXIDOS ÁCIDOS + H2O → ÁCIDOS

Se escribe primero el hidrógeno seguido del no metal y por último el

oxígeno.

Se nombran como ácido del óxido correspondiente.

Los hidróxidos son bases,

pero debe quedar claro que no

todas las bases son

hidróxidos.



19

SO2+ H2O → H2SO3 ácido sulfuroso

SO3+ H2O → H2SO4 ácido sulfúrico

En el caso de los halógenos Cl, Br, I que presentan números de

oxidación +1, +3, +5, +7, se utilizan los sufijos OSO e ICO sobre el

nombre del no metal para indicar los estados de oxidación +3 y +5, y

agrega a estos nombres los prefijos HIPO y PER los números de

oxidación +1 y +7 respectivamente.

HClO ácido hipocloroso

HClO2 ácido cloroso

HClO3 ácido clórico

HClO4 ácido perclórico


positivo del hidrógeno (llamado protón, H+) y el ión negativo del resto de

la molécula, de allí el nombre de ácidos (compuestos que ionizan

liberando protones).

HClO(ac) + H2O H+ (ac) + ClO-(ac)

Actividades



1. Calcular el número de oxidación del elemento indicado en cada uno

de los siguientes compuestos:

a) N en HNO3 b) Cl en Cl2O5 c) Br en HBrO2

d) Mn en MnO2 e) I en NaIO4 f) S en H2SO4

g) P en H3PO4 h) S en H2SO3 I) P en H3PO3

2. Escribe la fórmula de los siguientes hidruros metálicos

a- Hidruro de litio

b- Hidruro de Bario

Los ácidos minerales como el H2SO4, HCl y HNO3 son muy corrosivos y destruyen tejidos



20

c- Hidruro áurico

d- Hidruro ferroso

3. Escribe la fórmula o el nombre, según corresponda, de los siguientes

hidruros no metálicos

Nombre Fórmula

Cloruro de hidrogeno

H2S

Amoniaco

H2Se

Fluoruro de hidrogeno

H3P

4. Escribe la fórmula o el nombre, según corresponda, de los siguientes

hidrácidos

Nombre Fórmula

Ácido Clorhídrico

HBr (ac)

Ácido Sulfhídrico

HF

Ácido Iodhídrico

5. Escribe los todos óxidos básicos que resultan de combinar los

siguientes metales con oxígeno.

a- Li b- Fe c- Au d- Pb

e- Ca f- Mn g- Cr h- Ni

6. Escribe todos los óxidos ácidos que resultan de combinar los

siguientes no metales con oxígeno.

a- B b- Si c- P d- Br

e- C f- N g- S

7. Escribe las fórmulas de los siguientes óxidos básicos.

a- Oxido de estroncio

b- Oxido de bario



21

c- Oxido cobaltico

d- Oxido de plata

e- Oxido de estaño (IV)

8. Escribe el nombre de los siguientes óxidos ácidos, utilizando para ello

cualquier tipo de nomenclatura

9. Combina los siguientes cationes metálicos (M+) con el anión (OH-) para

formar los hidróxidos, escribe su fórmula química y nómbralos.

Fe3+ - Hg2+ - Li+ - Pt2+ - Ca2+ - Au3+ - Co2+ - Mn4+

10. Escribe la fórmula de los siguientes hidróxidos:

a- Hidróxido de níquel (III)

b- Hidróxido mercuroso

c- Hidróxido de manganeso (IV)

d- Hidróxido de bario

e- Hidróxido cádmico

11. Completa la tabla, según corresponda, con las fórmulas o los

nombres de algunos ácidos o iones.



22

HIDRÓXIDOS + ÁCIDOS → SAL + H2O

Se escribe primero el metal y luego el anión correspondiente al

ácido.

Se nombra cambiando la terminación del ácido -ico y -oso por -ATO e –

ITO respectivamente. Al igual de lo que ocurre cuando nombramos los

oxácidos, cuando existen más de dos estados de oxidación, se

mantienen los prefijos HIPO y PER.

2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O



23

hidróxido de sodio + ácido sulfúrico → sulfato de sodio

NaOH + HClO → NaClO + H2O

hidróxido de sodio + ácido hipocloroso → hipoclorito de sódio

NaOH + HClO4 → NaClO + H2O

hidróxido de sodio + ácido perclórico → perclorato de sódio


positivo del metal y el ión negativo del resto de la molécula,

Na2SO4 (s) + H2O 2 Na+ (ac) + SO4-2(ac)

HIDRÓXIDOS + HIDRÁCIDOS → SAL + H2O

Se escribe primero el metal proveniente del hidróxido y luego el

no metal proveniente del hidrácido.

Se nombra el no metal con la terminación -uro del metal

correspondiente.

NaCl cloruro de sodio (sal de mesa)

KI ioduro de potasio


positivo del metal y el ión negativo del halogenuro,

KCl (S) + H2O K+(ac) + Cl-(ac)

Es interesante notar que, ácidos como el SH2 o el SO4H2, tienen

más de un H en condiciones de ser reemplazados por iones metálicos o

hidróxidos como el Ca(OH)2 o el Al(OH)3 tienen más de un OH. En

ocasiones1 pueden reemplazarse todos los H u OH y en ocasiones

solamente uno o dos. En este último caso, las sales formadas se

denominan ácidas o básicas debido a que todavía existe un H o un OH

reemplazable en el ácido o hidróxido original. Por ejemplo:

SO4H2 + LiOH LiSO4H + H2O



24

Acido sulfúrico Hidróxido de litio Sulfato ácido de litio

2ClH + 2 Ca(OH)2 2 Ca(OH)Cl + 2H2O

Acido clorhídrico Hidróxido de cálcio Cloruro básico de cálcio

Actividades



1. Combina los cationes y aniones respectivos y nombra la sal formada

2. Combina los cationes y aniones respectivos y nombra la sal formada

a- Fe2+ + CO32-

b- Na+ + SO42-

c- Sn4+ + NO3-

d- Au3+ + PO43-

e- Pt2+ + IO4-

f- K+ + SiO32-

g- Li+ + NO2-

h- Ba2+ + IO3-

3. Asigna una formula química a cada una de las sales:

a- Carbonato de aluminio

b- Sulfato de cadmio

c- Nitrito de calcio



25

d- Yodato de cobre

e- Clorito de magnesio

f- Perclorato de sodio

g- Nitrato de plata

4. a) Clasificar las siguientes sales como ácidas o básicas.

b) Nombrarlas.

KHS; Al(OH)SO4; CaHPO4; NaHSO4; Mg(OH)Cl; KH2PO4.

Estequiometría

La estequiometría es la parte de la química que se ocupa de las

relaciones cuantitativas entre las sustancias que intervienen en las

reacciones químicas.

Ya hemos visto que las fórmulas de los compuestos tienen un

significado cualitativo y cuantitativo, lo mismo sucede cuando se

representan mediante una ecuación química las transformaciones que

se producen entre unos compuestos para obtener otros distintos.

Además, es importante destacar que las reacciones se

deben presentar ajustadas, lo que supone una información acerca de las

cantidades que intervienen en ellas, siendo éstas iguales en ambos

miembros, aunque los compuestos sean distintos (principio de

conservación de la masa).

Las ecuaciones químicas representan tanto la relación que

se establece entre átomos como entre moles.

Una vez establecida la ecuación química de una reacción,

se puede seguir un modelo simple para la solución de todos los

problemas estequiométricos, que consiste en tres pasos:

1.- Convertir la cantidad de sustancia “dato” a moles.

2.- Calcular a partir de los moles de la sustancia “dato” los moles

de la sustancia “incógnita”

3.- Convertir los moles de la sustancia “incógnita” a las unidades

de cantidad requeridas.

Para poder llevar a cabo estos pasos, vamos a recordar algunos

conceptos muy importantes que deben ser tenidos en cuenta:

Volver



26

Masa Atómica

La masa atómica (también conocida como peso atómico) es la

masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma). Una unidad de

masa atómica se define como la masa exactamente igual a la doceava

parte de la masa del isótopo más abundante del átomo de carbono (12 C).

En química, interesa conocer únicamente el peso atómico medio

de los átomos que refleja la abundancia relativa de los distintos isótopos.

Por ejemplo, en el caso del carbono, una muestra natural tomada al azar

contiene 98,892 % de 12 C 1,108 % de 13 C. La masa media experimental se

llama peso atómico relativo, o simplemente peso atómico.

Átomo-gramo y número de Avogadro El átomo gramo de un elemento es la cantidad de gramos de

ese elemento numéricamente igual a su peso atómico. Se representa por

At-g

Un átomo-gramo de cualquier elemento contiene 6,023 x 1023

átomos de ese elemento.

En la actualidad se usa un término equivalente al at-gr, el mol,

que es la unidad básica de cantidad de sustancia en el sistema

internacional, SI.

El número 6,023 x 1023 , que representa la cantidad de unidades

que hay en un mol de sustancia , se llama número de Avogadro, y se le

designa por el símbolo N.

Ejemplo:¿Cuántos átomos de Azufre hay en una muestra de 10

gr de este elemento?

Dato: Peso atómico del azufre : 32

Solución: Un átomo de azufre pesa 32 uma, por lo tanto un átomo-gramo

de azufre pesa 32 gr., luego 10 gr. de S son:

32 gr S ----------- 1 mol de átomos S

10 gr S ----------- x = 0,312 moles de átomos de S

Como 1 mol de átomos de azufre tiene 6,02x 1023 átomos de S,

0,312 mol de átomos de S contiene:

1 mol átomos S ---------- 6,02x 1023 átomos de S

0,312 átomos S---------- x = 1,88 x 1023 átomos de S

Elementos

1at-g ≡ 1 peso atômico g ≡ 1 mol de átomos ≡ 6.02x1023atomos



27

Mol y peso molecular

Se ha definido el mol como 6,02x 1023 unidades fundamentales.

En cualquier situación, el mol representa este número fijo, así como una

docena es siempre 12.

Sin embargo, el peso de un mol depende del peso de las

entidades individuales que se estén considerando. En este sentido se

habla de un mol de átomos de H, de un mol de moléculas de H2 , o de un

mol de iones H+ cuando se trata de 6,02x 1023 unidades de las sustancias

citadas.

Ejemplos:

un mol de átomos de H contiene 6,02x 1023 átomos de H, su

peso es de 1,008 g

un mol de átomos de O contiene 6,02x 1023 átomos de O, su

peso es de 16,00 g

un mol de átomos de Cu contiene 6,02x 1023 átomos de Cu, su

peso es de 63,54 g

El peso de un mol de moléculas también se puede obtener de los pesos

atómicos. Así, un mol de moléculas de CO contiene un mol de átomos de

C y un mol de átomos de O. El peso de un mol de CO será:

Peso de 1 mol de C + peso de 1 mol de O = peso de 1 mol de CO

12,01 g+16 g= 28,01 g

La molécula-gramo de un compuesto es la cantidad de gramos

de ese compuesto numéricamente igual a su peso molecular.

Compuestos

1 molécula-g ≡ 1 peso molecular g ≡ 1 mol de moléculas≡ 6.02x1023moleculas



28

Actividades



1. ¿Cuántos átomos hay en 5,10 moles de azufre?

2. ¿Cuántos moles de átomos de cobalto hay en 6x109 átomos de Co?

3. ¿Cuántos moles de átomos de calcio hay en 77,4 g de Ca?

4. ¿Cuántos átomos de oro hay en 15,3 moles de Au?

5. El grosor de una hoja de papel es 0,0036 pulgadas. Considere que un

libro tiene el número de Avogadro de hojas. Calcule el grosor de dicho

libro en metros.

6. Cuántos gramos de cobalto (Co) hay en 6x109 átomos de Co?

7. ¿Cuál es la masa en gramos de un solo átomo de cada uno de los

siguientes elementos:

a- Hg b- Ne

8. ¿Cuántos átomos de Ca hay en 77.4 g de Ca?

9. Calcula la masa molecular (en u.m.a.) de cada una de las siguientes

sustancias: CH4, NO2, SO3, C6H6, NaI.

10. Calcula la masa molar de un compuesto si 0,372 moles de este

tienen una masa de 152 g.

11. Calcula el número de átomos de C, H y O en 1,50 g de glucosa

(C6H12O6)

12. Durante muchos años se utilizó el cloroformo (CHCl3) como

anestésico de inhalación a pesar de ser también una sustancia toxica

que se puede dañar el hígado, los riñones y el corazón. Calcule la

composición porcentual en masa de este compuesto.

13. El alcohol cinámico se utiliza principalmente en perfumería, en

especial en jabones y cosméticos. Su fórmula molecular es C9H10O.

a- Calcule la composición porcentual en masa de C, H y O del

alcohol cinámico



29

b- Cuántas moléculas de alcohol están presentes en una muestra de

0,469 g.?

14. Todas las sustancias que aparecen a continuación se utilizan como

fertilizantes, que contribuyen a la nitrogenación del suelo. ¿Cuál de ellas

representa una mejor fuente de nitrógeno, de acuerdo con su

composición porcentual en masa?

a- Urea (NH2)2CO

b- Nitrato de amonio NH4NO3

c- Amoniaco NH3

d- Guanidina HNC(NH2)2

Lectoescritura

Te proponemos leer el siguiente texto hasta el final para luego poder

realizar las actividades propuestas.

El texto que sigue es un extracto adaptado de “Química. La Ciencia

Central”, de Brown, LeMay, Bursten and Burdge. Pag. 920. Novena

edición. Editorial Impresora Apolo. Mexico DF. Año 2004. Disponible en la

Biblioteca Central Juan Filloy de la UNRC para su consulta.

Presencia de los metales y su distribución en la naturaleza

La parte de nuestro ambiente que constituye el suelo bajo nuestros pies

se llama litósfera.

La litósfera aporta todos los materiales que usamos como alimento,

vestido, abrigo y entretenimiento.

Aunque en su mayor parte la Tierra es sólida sólo tenemos acceso a una

pequeña región próxima a la superficie. En tanto que el radio de la tierra

es de 6370 km, la mina más profunda no penetra más allá de 4 km.

Muchos de los metales de mayor utilidad para nosotros no son

particularmente abundantes en esa parte de la litósfera a la que tenemos

acceso con facilidad. En consecuencia la presencia natural y la

distribución de depósitos concentrados de estos elementos suelen jugar

Volver



30

un papel en la política internacional en la medida en que los países

compiten por el acceso a estos materiales.

Los depósitos que contienen metales en cantidades susceptibles de

explotación económica se conocen como menas. Por lo regular es

preciso separar los compuestos o elementos deseados de una gran

cantidad de material indeseable, para después tratarlos químicamente de

modo que se puedan utilizar.

Cada año se extraen alrededor de 23 toneladas de materiales de la

litósfera para sostener a cada habitante de un país como Estados

Unidos.

Debido a que se están agotando las fuentes más ricas de muchas

sustancias, en el futuro probablemente será necesario tratar volúmenes

mayores de materia prima de menor calidad. Por consiguiente, la

extracción de los compuestos y elementos que necesitamos podría

costar más en términos de energía como de repercusiones ambientales.

Minerales

A excepción del Au, Ru, Rh, Pd, Os, Ir y Pt, casi todos los elementos

metálicos se encuentran en la naturaleza formando compuestos

inorgánicos sólidos llamados minerales.

La tabla 1 muestra una lista de las principales fuentes de minerales de

varios metales comunes. Adviértase que los minerales se identifican con

nombres comunes en lugar de nombres químicos. Los minerales por lo

general se nombran según el lugar donde fueron descubiertos, la

persona que los descubrió o alguna característica como el color. Por

ejemplo malaquita proviene de la palabra griega malache, que es el

nombre de un tipo de árbol cuyas hojas son del color del mineral.

Metal Simbolo

químico

Mineral Composición Nombre Químico

Aluminio Bauxita Al2O3

Cobre Calcocita Cu2S

Estaño Casiterita SnO2

Hierro Hematita Fe2O3

Manganeso Pirolusita MnO2



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Mercurio Cinabrio HgS

Molibdeno Molibdenita MoS2

Plomo Galena PbS

Titanio Rutilo TiO2

TABLA 1 – Principales fuentes minerales de algunos metales comunes.

Pirometalurgia

La metalurgia es la ciencia y la tecnología de la extracción de metales de

sus fuentes naturales y de su preparación para usos prácticos.

El proceso consta de varias etapas desde la extracción del mineral hasta

la purificación del metal.

Un gran número de procesos metalúrgicos utiliza temperaturas elevadas

para modificar el mineral químicamente y reducirlo a metal libre. El uso

del calor para modificar el mineral se llama pirometalurgia. (piro significa

“alta temperatura”).

La calcinación es el calentamiento de un mineral para provocar su

descomposición y la eliminación del producto volátil como dióxido de

carbono o agua. Los carbonatos se suelen calcinar para expulsar dióxido

de carbono y formar el óxido del metal.

Por ejemplo:

PbCO3(s) calor PbO(s) + CO2(g) Ec (1)

Casi todos los carbonatos se descomponen con razonable

rapidez a temperaturas de alrededor de 500oC, aunque el carbonato de

calcio requiere una temperatura de 1000oC.

La tostación es un tratamiento térmico que favorece las

reacciones químicas entre el mineral y la atmósfera del horno. Este

tratamiento puede dar lugar a la oxidación o la reducción o ir

acompañado de calcinación. Un importante proceso de tostación es la

oxidación de sulfuros en presencia de aire, en la que el metal se

transforma en el óxido como en los ejemplos que siguen:

ZnS(s) + O2(g) + calor ZnO (s) + SO2(g) Ec (2)

MoS2 + ................ MoO3(s) + ............. Ec (3)

En muchos casos se puede obtener el metal libre empleando



32

una atmósfera reductora durante la tostación. El monóxido de carbono

crea una atmósfera de este tipo y su uso es frecuente para tratar algunos

óxidos metálicos, por ejemplo:

El óxido plumboso sólido con monóxido de carbono gaseoso

reaccionan a altas temperaturas para dar plomo metálico libre líquido y

dióxido de carbono gaseoso.

Actividad de lectoescritura

1. Escribir el nombre de los metales representados por sus símbolos

químicos en el primer párrafo del texto.

2. Completar la tabla 1.

3. Escribir la fórmula química de los compuestos indicados con

negritas a lo largo de todo el texto.

4. Analizar las Ecuaciones químicas (1) y (2), verificar si se cumple la

ley de conservación de la masa. Si no es así, llevar a cabo las

correcciones correspondientes.

5. Analizar las reacciones químicas representadas por la Ec(2) y

completar, a partir de ella la Ec (3). Ajustar la ecuación de modo

que cumpla con la ley de conservación de la masa.

6. Nombrar todos los compuestos representados en las Ec. (1), (2) y

(3)

7. Con respecto al primer tramo del texto,

a. Investigar sobre al menos dos compuestos o elementos

metálicos de interés práctico o tecnológico que explique por

qué los países compiten por el acceso a estos materiales.

b. Hacer una reflexión sobre los costos energéticos y

ambientales relacionados con la obtención de estos

compuestos y vincularlo con su utilidad, su destino y de qué

modo se podrían minimizar los daños.

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33

Bibliografía

Química – Estructura, propiedades y transformaciones de la materia.

A. Candás, D. Fernández, G. Gordillo, E. Wolf. Ed. Estrada. 2001.

Química. R. Chang. Ed. Mc Graw Hill. 2007.

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Temas de Química General. Angellini, Baumgartner, Benítez, Bullwik. Ed.

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Escuelas Preparatorias. 2008.

integración a la cultura académica (ica) quÍmica … · 2017-12-11 · actividad importante...

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