UNIDAD I

UNIDAD I

QUIMICA Y MATERIA

OBJETIVOS: Al trmino de esta unidad el estudiante debe ser capaz de:

1.- Establecer el campo de estudio de la qumica

2.- Explicar que es la materia, sus propiedades, estados fsicos, cambios de estado y clasificacin

3.- Establecer diferencias entre fenmenos: fsico, qumico y alotrpico.

QUMICA.- Es una ciencia experimental que estudia la naturaleza de la materia, es decir, su estructura molecular y atmica, sus propiedades y reacciones y las leyes que rigen dichas reacciones.

RAMAS DE LA QUMICA

Qumica general: que estudia los fenmenos que son comunes a toda la materia.

Qumica inorgnica: que estudia las sustancias constituyentes de la materia sin vida.

Qumica orgnica: Que estudia las sustancias constituyentes de la materia con vida (qumica del carbono)

Qumica analtica: Emplea tcnicas y procedimientos para analizar las sustancias qumicas y se divide en:

Qumica analtica cualitativa: que descubre el tipo de sustancias presentes un una muestra.

Qumica analtica cuantitativa: que logra calcular la cantidad de cada sustancia presente en una muestra

Fisicoqumica: Estudia los fenmenos comunes a ambas ciencias por ejemplo la velocidad de reaccin qumica.

Bioqumica: Estudia los procesos qumicos que ocurren en los seres vivos por ejemplo la fotosntesis.

MATERIA Y SUS ESTADOSMATERIA.- Es toda realidad objetiva cuya propiedades fundamentales son la masa y la extensin; (realidad objetiva es todo lo que existe independientemente de nuestra voluntad, masa es la cantidad de materia y extensin es la propiedad que tiene la materia de ocupar un lugar en el espacio)

CUERPO.- Es una porcin limitada de materiaPESO DE LOS CUERPOS.- El peso de un cuerpo es la fuerza con la que el cuerpo es atrado hacia el centro de la tierraEl peso de un cuerpo vara con la latitud y con la distancia al centro de la tierra.

MASA DE LOS CUERPOS.- La masa de un cuerpo es igual al cociente entre la fuerza que acta sobre el cuerpo y la aceleracin que esta fuerza le comunica. m=F/aLa masa de un mismo cuerpo es igual a nivel del mar, a 100 Km sobre el nivel del mar, en el polo o en el ecuador.

A nivel del mar y a 45 de latitud la masa de un determinado cuerpo es igual a su peso es decir que un cuerpo cuya masa es 1 g masa tiene un peso de un g fuerza

PROPIEDADES DE LA MATERIA:

Una propiedad de la materia es una cualidad de la misma que puede ser apreciada por los sentidos.

Las propiedades de la materia se clasifican en dos grupos: propiedades extensivas y propiedades intensivas.PROPIEDADES EXTENSIVAS O GENERALES.- Son aquellas que varan con la cantidad de materia considerada, por ejemplo la superficie, el volumen, la dilatacin, la impenetrabilidad, etc.

Por ejemplo una bolita de vidrio pesa 5 gramos, una bolita ms grande del mismo vidrio pesar ms de 5 gramos.

PROPIEDADES INTENSIVAS O ESPECFICAS.- Son aquellas que no varan con la cantidad de materia considerada, por ejemplo el punto de fusin, el punto de ebullicin, el coeficiente de solubilidad, el ndice de refraccin, la dureza, la elasticidad, etc.

Por ejemplo el punto de ebullicin del agua a presin normal es 100 C cualquiera sea la cantidad de agua que se considere.

ESTADOS AGREGACIN DE LA MATERIA.- La materia puede hallarse en cuatro estados diferentes que se denomina estados de la materia.

ESTADO SLIDO.- Estado en el cual los cuerpos poseen forma y volumen propio y definido, entre sus molculas predomina la fuerza de atraccin.

ESTADO LQUIDO.- Se caracteriza por tener volumen propio y definido, no tiene forma propia, se adapta al recipiente que lo contiene, las fuerzas de atraccin y repulsin entre sus molculas estn equilibradas.

ESTADO GASEOSO.- En el estado gaseoso predomina la fuerza de repulsin a nivel molecular, las molculas se encuentran distanciadas unas de otras. No poseen forma ni volumen propio, adquieren la forma del recipiente que los contiene, tienden a ocupar el mayor volumen posible.

ESTADO PLASMTICO.- Es el cuarto estado de la materia, se produce cuando un gas se somete a muy altas temperaturas, el gas se ioniza totalmente, siendo el plasma una mezcla de iones (tomos con carga elctrica y electrones libres). Se presenta en regiones de muy elevada temperatura (Superior a 5000C) Ejemplo: el sol, en el interior de los volcanes, etc.

CAMBIOS DE ESTADO.- La materia cambia de un estado a otro por efecto de la temperatura y presin, ya sea aumentado o disminuyendo la energa calrica. En la naturaleza es frecuente observar que la materia cambia de un estado a otro. El fenmeno natural ms conocido es el caso del agua que se puede encontrar en forma slida liquida y gaseosa.

FUSIN.- Es el paso de una sustancia del estado slido al estado liquido por la accin del calor. Como ejemplo se puede citar la fusin del hielo.

EVAPORACIN.- Es el paso de una sustancia del estado liquido al estado gaseoso, se acelera este proceso, calentando el lquido o disminuyendo la presin que soporta su superficie.

CONDENSACIN.- Es el cambio de estado que se produce en una sustancia al pasar del estado de vapor al estado liquido. Los vapores por compresin o por enfriamiento se condensan.

LIACUACIN.- Es el paso del estado gaseoso al estado lquido. Se consigue este cambio primero enfriando el gas hasta su temperatura crtica y luego comprimiendo el mismo.

SOLIDIFICACIN.- Es el paso de una sustancia, desde el estado liquido al estado slido como ocurre cuando por enfriamiento o descenso de temperatura el agua se transforma en hielo.

VOLATILIZACIN.- Es el pasaje directo del estado slido al estado gaseoso. Ejemplo: calentamiento de yodo, cloruro de amonio, etc.

SUBLIMACIN.- Es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia gaseosa se vuelve slida sin pasar por el estado liquido. Ejemplo: caso de calentamiento del yodo o cloruro de amonio, estando como gases, por enfriamiento, vuelven a su condicin inicial de slidos.

CLASIFICACIN DE LA MATERIA.- Para un estudio qumico ordenado, los cuerpos se han clasificado segn sus caractersticas:

METALES

ELEMENTOS NO METALES

GASES NOBLES

SUSTANCIA

INORGANICOS

COMPUESTOS

ORGANICOS

MATERIA

SOLUCIONES

HOMOGENEAS COLOIDES SUSPENCIONES MEZCLAS

HETEROGENEAS

SUSTANCIA.- Es lo que tiene en comn la materia con iguales propiedades intensivas o especficas.

Cada sustancia se caracteriza por poseer las mismas propiedades intensivas tambin llamadas constantes fsicas, as toda su masa posee el mismo punto de fusin, de ebullicin, el mismo peso especfico, el mismo coeficiente de solubilidad, etc.

ELEMENTOS.- Son sustancias simples, es decir que por procedimientos qumicos ya no pueden descomponerse en otras sustancias, en su composicin solo hay un solo tipo de tomos. Los elementos qumicos se clasifican en metales, no metales y gases nobles y se hallan ordenados y clasificados en la tabla peridica.

COMPUESTOS.- Son sustancias formadas por dos o mas elementos que se hallan en proporcin definida, en su composicin solo intervienen molculas del mismo tipo. Los compuestos se clasifican en inorgnicos y orgnicos.

MEZCLAS.- Es la materia formada por dos o ms sustancias que no reaccionan qumicamente y participan en proporcin variable, cada sustancia conserva sus propiedades qumicas. Se clasifican en homogneas y heterogneas.

MEZCLAS HOMOGENEAS.- Son aquellas que tienen propiedades constantes y su composicin es uniforme en todos los puntos del cuerpo. Ejemplo: aire, salmuera, aleacin, etc.

MEZCLAS HETEROGENEAS.- Son aquellas donde se puede distinguir fcilmente a dos o ms sustancias constituyentes. Ejemplo: agua y aceite, agua y mercurio.

LOS FENOMENOS.- Se entiende por fenmeno a todo cambio o transformacin que ocurre en la naturaleza.

FENMENO FSICO.- Es aquel que no altera la composicin de la sustancia sobre la cual acta. Ejemplo: al congelar agua se pasa de estado lquido a slido, al descongelarse nuevamente vuelve al estado lquido, consecuentemente el agua no ha sufrido ningn cambio. De la misma forma, el agua puede transformarse en vapor por calentamiento y este vapor se puede condensar, es decir vuelve a ser agua en estado lquido.FENMENO QUMICO.- Es aquel cambio significativo que altera la sustancia sobre la cual acta, transformndola en una nueva sustancia con propiedades diferentes al cuerpo inicial. Ejemplo: cuando se quema un papel, se reduce a cenizas y gases, se puede recoger las cenizas y los gases pero el papel ya no se restituye. Otro ejemplo es la transformacin del vino en vinagre, la fermentacin alcohlica, etc.

Los fenmenos fsicos y qumicos se diferencian fundamentalmente en los siguientes aspectos:

a) Los cambios qumicos, son generalmente permanentes, mientras que los cambios fsicos persisten nicamente mientras acta la causa que los origina.

b) Los cambios qumicos van acompaados por una alteracin profunda de las propiedades, mientras que los cambios fsicos ocasionan una alteracin parcial.

c) Los cambios qumicos van acompaados por una variacin importante de energa, mientras que los cambios fsicos estn unidos a una variacin de energa relativamente pequea.

FENOMENO ALOTROPICO.- No es precisamente un cambio o transformacin, la alotropa es la propiedad que presentan ciertos elementos de hallarse en el mismo estado fsico en dos o ms formas con distintas propiedades. As el fsforo se presenta en dos formas alotrpicas al estado slido: fsforo blanco que arde a 14 C despidiendo gases txicos y el fsforo rojo que es estable a condiciones de ambiente. El oxgeno propiamente (O2) necesario en nuestra respiracin y el ozono (O3) txico al aspirarse.EJERCICIOS

1.- Cuales son los estados de la materia y que propiedades diferencian uno de otro.

2.- Como se logra realizar un cambio de estado?.

3.- Que propiedades presenta una sustancia pura?

4.- Que es el gas licuado?5.- Pesa lo mismo un cuerpo en la tierra y en la luna?

6.- Por qu varia el peso?

7.- Un objeto que a nivel del mar y 45 de latitud tiene un peso de 50 g Qu masa posee?

8.- En dos vasos de precipitacin hay agua y alcohol Qu propiedades especficas permiten identificar el agua y el alcohol?9.- Indica en los siguientes sistemas cuales son homogneos y cuales heterogneos.

a) Agua destiladab) Agua y aceite

c) Agua con hielo

d) Agua y arena

e) Dilucin de sal en aguaf) Sal comn

10.- Da dos ejemplos de sistemas homogneos slidos, lquidos y gaseosos.

11.- Clasifica los siguientes fenmenos en fsicos y qumicos.

a) Ebullicin del agua

b) Disolucin de sal en agua

c) Combustin del papel

d) Destilacin del agua

e) Calentamiento del hierro

g) Descomposicin del xido de mercurio.

12.- Da dos ejemplos de sustancias simples y compuestas.

13.- Da dos ejemplos de transformaciones fsicas.

14.- Da dos ejemplos de transformaciones qumicas.

15.- Indica cual de las afirmaciones siguientes es correcta (o si ambas son correctas o incorrectas)

a) Las sustancias simples son siempre elementos.

b) Los elementos son siempre sustancias simples.

16.- Nombra dos variedades alotrpicas de un mismo elemento.

UNIDAD IIESTRUCTURA ATMICAOBJETIVOS: Al trmino de esta unidad el estudiante debe ser capaz de:

1.- Describir La estructura interna del tomo

2.- Dar una descripcin del modelo atmico moderno mecnico cuntico.

3.- Describir la tabla peridica moderna.

4.- Aplicar los principios necesarios para establecer la configuracin electrnica.

EL TOMO

La concepcin de los tomos surge como idea filosfica en Grecia, aproximadamente en el siglo V a de C con los filsofos Leucipo y Demcrito, porque se crea que todos los elementos estaban formados por pequeas partculas INDIVISIBLES. tomo, en griego, significa INDIVISIBLE. Es la porcin ms pequea de la materia.

En la actualidad se considera al tomo como un sistema energtico en equilibrio, constituido por una parte central denominada ncleo, donde prcticamente se concentra toda su masa y una regin de espacio exterior que es la nube electrnica donde se hallan los electrones movindose a grandes velocidades.

En el tomo existen una serie de partculas subatmicas siendo las ms estables los protones, neutrones y electrones.

El radio atmico resulta del orden de 1 a 2 ngstrom y su masa sumamente pequea, as por ejemplo:

Masa del tomo de carbono = 1.993 x 10 -23 g

Masa del tomo de sodio = 3.82 x 10 -23 g

EL NUCLEO.- Es la regin central del tomo, su tamao es aproximadamente 10000 veces mas pequeo que el tomo total. En el ncleo se hallan los protones y los neutrones a los cuales tambin se los llama nucleones.

PROTONES (P+).- Son partculas elementales de carga positiva, se hallan en el ncleo atmico, sus principales caractersticas son:

Masa del protn = 1.6725 x 10-24 g

Carga del protn = 1.6 x 10-19 coulomb

NEUTRONES (no).- Son partculas elementales sin carga elctrica, se hallan en el ncleo atmico, su masa es aproximadamente igual a la del protn.

NMERO ATMICO (Z).- Es igual al nmero de protones que existe en el ncleo, y si el tomo es neutro es tambin igual al nmero de electrones.

Z = #p+ = # e-NMERO DE MASA (A).- Es igual a la suma de protones y neutrones en el ncleo de un tomo

A = #p+ + #noEl nmero de neutrones de un elemento qumico se puede calcular como A - Z, es decir, como la diferencia entre el nmero msico y el nmero atmico. ELEMENTO QUMICO.- Es la sustancia qumica simple en cuya composicin solo existen tomos con el mismo nmero atmico.

Representacin ZEA

E = smbolo del elemento

Z = nmero atmico

A = nmero de masa

ISTOPOS.- Son tomos de un mismo elemento que tienen diferente nmero de masa, esto debido a la variacin del nmero de neutrones.

Ej. 6C12, 6C13 , 6C14 La masa atmica de un elemento es una media de las masas de sus istopos naturales ponderada de acuerdo a su abundancia relativa.

A = masa atmica del elemento natural

Ai = masa atmica de cada istopo

xi = porcentaje de cada istopo en la mezcla

ISBAROS.- Son tomos de diferentes elementos que tienen el mismo nmero de masa.

Ej. 30Zn60, 29Cu60ISTONOS.- Son tomos de diferentes elementos que tienen igual nmero de neutrones.

Ej. 5B11, 6C12 # n = 6LA NUBE ELECTRONICA.- Es la regin de espacio exterior al ncleo atmico donde se hallan los electrones en movimiento, comprende niveles de energa, subniveles de energa y orbitales.

ELECTRONES (e-).- Son partculas elementales de carga elctrica negativa que se hallan en movimiento en la nube electrnica.

Masa del electrn = 9.1 x 10-28 g

Carga del electron = 1.6 x 10-19 coulomb

NIVEL DE ENERGA O CAPA (n) .- Es la regin en la nube electrnica donde se hallan los electrones con similar valor de energa.

n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

nivel = K, L, M, N, O, P, Q

En cada nivel solo se puede alojar un nmero determinado de electrones y hasta el cuarto nivel lo determina la regla de Rydberg.

Regla de Rydberg

Nivel (n)Regla de Rydberg# mximo de electrones

K ( 1 )2 x 122

L ( 2 )2 x 228

M ( 3 )2 x 3218

N ( 4 )2 x 4232

O ( 5 )---32

P ( 6 )---18

Q ( 7 )---8

SUBNIVELES DE ENERGA (l).- En un mismo nivel existen electrones que se diferencian ligeramente en su valor de energa, por ello los niveles se hallan constituidos por uno ms subniveles.

Designacin l = 0, 1, 2, 3

Subnivel s, p, d, f

Subnivel ( l )regla# mximo de electrones

S ( l = 0 )2 (2x0 + 1)2

P ( l = 1 )2 (2x1 + 1)6

d ( l = 2 )2 (2x2 + 1)10

f ( l = 3 )2 (2x3 + 1)14

ORBITALES.- Son regiones de espacio en la nube electrnica donde existe la mxima probabilidad de hallar un electrn

En un orbital como mximo puede haber dos electrones, si este se halla apareado necesariamente los dos electrones tendrn spin contrarios.

El SPIN indica el sentido de giro del electrn sobre su propio eje, unos giran en un sentido y otros en sentido contrario, los mismos que se representa de la siguiente manera.

Representacin:

orbital vaco orbital desapareado orbital apareado

Cada subnivel s tiene 1 orbital

Cada subnivel p tiene 3 orbitales

Cada subnivel d tiene 5 orbitales

Cada subnivel f tiene 7 orbitalesTABLA PERIODICA.- La tabla peridica agrupa a todos los elementos qumicos conocidos actualmente, adems de los obtenidos por reacciones nucleares.

DESCRIPCION:

Los elementos se hallan ubicados en orden creciente a su nmero atmico

Existen columnas verticales o grupos (I, II, III, IV..VIII)

Subgrupo A (IA, IIA, IIIA,..VIIIA) denominados elementos representativos.

Subgrupo B (IB, IIB, IIIB,VIIIB) denominados elementos de transicin.

Para los elementos representativos el nmero de grupo indica el nmero de electrones de valencia; electrones de valencia son los que se encuentran en el ltimo nivel.

# de grupo = # de electrones de valencia

Para los elementos de transicin los electrones de valencia son los del penltimo y ultimo nivel debido a que los dos ltimos niveles se hallan incompletos.

Existen filas horizontales o periodos (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)

Periodos cortos 1,2 y 3, periodos largos 4, 5, 6, 7

Los periodos 6 y 7 tienen una prolongacin en la parte inferior de 14 elementos cada uno, que en su conjunto se llaman tierras raras.

El nmero de periodo indica el nmero de niveles de energa o capas de los tomos.

Electronegatividad (EN).- Es la capacidad que tienen los tomos de atraer electrones, varia de 0,7 a 4

El valor de la EN de los elementos en la tabla peridica aumenta hacia la derecha y hacia arriba.

Energa de ionizacin (EI).- Es la energa mnima necesaria que aplicada a un tomo logra que este pierda un electrn de su ltimo nivel de energa.

El valor de la EI en la tabla aumenta hacia la derecha y hacia arriba.

Radio atmico (RA).- Es la distancia entre el ncleo y el lmite efectivo de la nube electrnica.

En la tabla peridica aumenta hacia abajo en cada grupo y disminuye hacia la derecha en cada periodo.

Radio inico.- El radio del catin es menor que el de su tomo y el radio del anin es mayor que el de su tomo.

Gases nobles.- Se encuentran al final de cada periodo, se caracterizan por se qumicamente no reactivos y diamagnticos.

CONFIGURACIN ELECTRNICA.- La configuracin electrnica de un tomo expresa la distribucin de los electrones en la nube electrnica, indicando los niveles, subniveles y orbitales.

Para saber el orden de energa de los orbitales se usa el diagrama de Mouller. bien se sigue esta regla: "Los orbitales menos energticos son los de menor valor de n+l. Si los orbitales tienen el mismo valor de n+l, tendr menos energa los de menor valor de n".

De acuerdo con estas reglas el orden es el siguiente:

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s

DIAGRAMA DE MOULLER (REGLA DEL SERRUCHO)

Ej. Realizar la configuracin electrnica del tomo de calcio.

Solucin:

De la tabla peridica el nmero atmico del calcio Z = 20

Luego se distribuyen los electrones siguiendo el sentido de las flechas indicadas en el diagrama de Mouller o regla del serrucho, una vez llenado un subnivel se puede pasar al prximo, hasta que la suma de los electrones empleados (suma de los superndices) coincida con el nmero atmico.

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2Ej. Realizar la configuracin electrnica del elemento Z = 56

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2EJERCICIOS

1.- A qu se llama nmero de masa.2.- El I-123 es un istopo radiactivo que se utiliza como herramienta de diagnstico por imgenes. Cuntos neutrones hay en el I-123?3.- Para el tomo de aluminio (nmero atmico 13; nmero msico 27). Cual es el nmero de protones, neutrones y electrones.4.- Los tomos X, Y, Z y R tienen las siguientes composiciones nucleares: 186X410; 183Y410; 186Z412;185R412; Indique cuales son istopos, isbaros e Istonos.5.- Un istopo del cobalto (Co) es utilizado en radioterapia para algunos tipos de cncer. Escriba los smbolos nucleares de tres tipos de istopos del cobalto (Z=27) en los que hay 29, 31 y 33 neutrones, respectivamente.6.- El tomo de potasio, K, se convierte en in potasio perdiendo un electrn. Por tanto si el peso atmico del K es 39. Cual ser el peso atmico del in potasio.7.- Si un elemento representativo se encuentra en el sexto grupo y cuarto periodo. Que podemos afirmar de este elemento.8.- A que se llama electronegatividad y como varia en la tabla.9.- Como varia el radio atmico en la tabla.10.- Cierto tomo neutro tiene cinco electrones en su cuarto nivel de energa, si su nmero de masa es 75. Cuantos neutrones tiene.11.- Realice la configuracin electrnica de los siguientes elementos: K, Fe, Sr, Cd, Au

UNIDAD IIINOMENCLATURA Y FORMULACIN DE LOS COMPUESTOS INORGNICOSOBJETIVOS: Al trmino de esta unidad el estudiante debe ser capaz de:

1.- Darle a la sustancia un nombre qumico2.- Predecir y escribir la frmula de un compuesto utilizando la simbologa y nomenclatura recomendada.3.- Determinar la familia a que pertenece

4.- Su posibilidad de lograr una reaccin qumica

Las sustancias deben identificarse mediante nombres especficos. Este NOMBRE debe llevar inherente la mayor informacin posible sobre la sustancia referida. Ya sea de acuerdo a su composicin molecular, sus propiedades fsicas o a la familia a que pertenece, establecindose as una SISTEMATIZACION de todas ellas que facilite su NOMENCLATURA.

PREDICCIN DE FRMULAS QUMICAS

Para escribir la frmula qumica de una sustancia inorgnica, se debe saber que se forma por medio de enlaces qumicos de tipo inico, es decir se unen partculas inicas positivas (llamadas cationes) con partculas inicas negativas (llamadas aniones), por atracciones electrostticas.

Los cationes son los tomos que por su baja electronegatividad pierden electrones de la ltima capa de su configuracin electrnica y los aniones son los que por su alta electronegatividad ganan electrones en el intento del enlace qumico, para lograr cada uno tener ocho electrones en su ltima capa como lo tienen los gases inertes.

Al escribir la frmula qumica, el catin se coloca del lado izquierdo y el anin del lado derecho. La cantidad de electrones que pierde el tomo es la carga elctrica positiva que adquiere el catin y la cantidad de electrones que gana el tomo es la carga elctrica negativa que adquiere el anin. A esta carga elctrica se le llama nmero de oxidacin.Por ejemplo:

La sal comn (o de cocina), que en la nomenclatura qumica es cloruro sdico el tomo de sodio cede un electrn al tomo de cloro, por lo dicho el sodio tiene un nmero de oxidacin (valencia) de +1 y el cloro de -1.

Para formular con soltura y rapidez es, por lo tanto, necesario conocer las valencias de los distintos elementos qumicos, al menos las de los que intervienen en los compuestos de uso ms frecuente, pues los otros forman compuestos de aplicaciones muy especficas y su valencia podemos deducirla por su posicin en el sistema peridico.

La formula qumica y el nombre de las sustancias se escriben aplicando las reglas establecidas por la UNION INTERNACIONAL DE QUIMICA PURA Y APLICADA (siglas en ingls I. U. P. A. C.).

NMEROS DE OXIDACIN El nmero de oxidacin es la carga elctrica (positiva o negativa) con la cual un tomo (elemento qumico) participa en la formacin de una molcula por atraccin electrosttica.

Aunque los nmeros de oxidacin se pueden obtener directamente de la T.P., es necesario memorizar el smbolo y las valencias de los elementos ms corrientes.METALES.

VALENCIA 1+VALENCIA 2+VALENCIA 3+

Litio

Sodio

Potasio

Rubidio

Cesio

Francio

PlataamonioLi

Na

K

Rb

Cs

Fr

AgNH4+Berilio

Magnesio

Calcio

Estroncio

Zinc

Cadmio

Bario

RadioBe

Mg

Ca

Sr

Zn

Cd

Ba

RaAluminioBismutoAlBi

VALENCIAS1+, 2+VALENCIAS1+, 3+VALENCIAS 2+, 3+

Cobre

MercurioCu

HgOro

TalioAu

TlNquel

Cobalto

HierroCromo

ManganesoNi

Co

FeCr

Mn

VALENCIAS 2+, 4+

Platino

Plomo

EstaoPt

Pb

Sn

Los metales siempre tienen valencias positivas y combinan con elementos negativos

HIDRGENO.

VALENCIA 1+, 1-

HidrgenoH

NO METALES.

VALENCIA 1-VALENCIAS 1-, 1+, 3+, 5+, 7+ VALENCIA 2-, 1-

FlorFCloro

Bromo

YodoCl

Br

IOxgenoO

VALENCIAS 2-, 2+, 4+, 6+VALENCIAS 3-, (1+), (2+), 3+, (4+), 5+VALENCIAS 3-, 3+, 5+

Azufre

Selenio

TeluroS

Se

TeNitrgenoNFsforo

Arsnico

AntimonioP

As

Sb

VALENCIAS 2-, 2+, 4+VALENCIA 4-, 4+VALENCIA 3-, 3+

CarbonoCSilicioSiBoroB

ELEMENTOS ANFOTEROS

Bismuto 5+

Cromo 6+

Manganeso 4+ 6+ 7+

SUSTANCIAS SIMPLES Y COMPUESTAS

Dentro de la gran diversidad de sustancias existentes en la naturaleza y que son estables en condiciones ambientales, se puede distinguir dos grupos: SUSTANCIAS SIMPLES o ELEMENTALES y SUSTANCIAS COMPUESTAS. Una SUSTANCIA es SIMPLE cuando no puede ser descompuesta en otra ms sencilla por ningn mtodo fsico o qumico reconocido como de uso comn. Las sustancias simples son llamadas tambin ELEMENTOS y se representan mediante SIMBOLOS donde siempre la primera letra del nombre es escrita en mayscula pudiendo estar acompaada de una segunda letra en minscula. Ejemplos: Cu (cobre), Al (aluminio), Na (sodio), K (Potasio), Ca (Calcio), Pb (Plomo), P (Fsforo), C (Carbono), Au (Oro), He (Helio) .

Son tambin sustancias simples las que estn conformadas con Molculas sencillas, o sea aquellas que estn formadas por un tomo o por la asociacin de tomos de un slo tipo.

O2 (molcula de Oxgeno), O3 (molcula de Ozono), Cl2 (molcula de Cloro), H2 (molcula Hidrgeno),

Las SUSTANCIAS COMPUESTAS pueden descomponerse en sustancias simples y se representan mediante FRMULAS las cuales estn conformadas por cantidades y smbolos de los tomos que forman al compuesto, de tal manera, que la frmula nos brinde informacin tanto cualitativa como cuantitativa sobre la composicin de la sustancia:

H2O (Agua ): 2 tomos de Hidrogeno y un tomo de oxgeno

NH3 (Amonaco): 1 tomo de nitrgeno y tres tomos de hidrgeno

Otros ejemplos: Na2O (xido de Sodio), CaS (Sulfuro de Calcio), CO (Monxido de Carbono), KBr (Bromuro de Potasio).

Las sustancias compuestas son aglomerados de Molculas compuestas, es decir aquellas que estn formadas por asociacin entre tomos de elementos diferentes; y se pueden clasificar en:

Compuestos binarios.- Estn formados por tomos de dos elementos diferentes. Se escribe a la izquierda el menos electronegativo, y a la derecha el ms electronegativo:

H2O (Agua)

K2O (xido de Potasio)

NaCl (Cloruro de Sodio)

Compuestos ternarios.- Estn formados por tres elementos diferentes. En este tipo de compuestos suelen formarse grupos de elementos que deben escribirse cerrados en parntesis para representar el nmero de veces que se repita dicho grupo, al igual que en los BINARIOS se escribe primero el elemento o grupo de elementos menos electronegativo:

(NH4) 2S Sulfuro de Amonio

Ca(OH) 2 Hidrxido de Calcio

Al2(SO4) 3 Sulfato de Aluminio

Compuestos cuaternarios.- Constituidos por ms de tres elementos diferentes.

(NH4) 2CO3 (Carbonato de Amonio)

LiNaSO4 (Sulfato de Litio y Sodio)

NOMENCLATURA Para nombrar los compuestos qumicos inorgnicos se siguen las normas de la IUPAC (unin internacional de qumica pura y aplicada). Se aceptan tres tipos de nomenclaturas para los compuestos inorgnicos; la nomenclatura tradicional, la nomenclatura de stock y la nomenclatura sistemtica.

1.- Las sustancias sencillas o libres se nombran indicando el nombre simple del elemento: Cu (cobre), Au (oro); H2 (Hidrgeno), etc..

2.- Las sustancias o molculas compuestas se nombran indicando primeramente el nombre del anin, seguido del nombre del catin:

Al2(SO4)3 Sulfato de

Al2(O)3 Oxido de

Al(OH)3 Hidrxido de

3.- Despus del nombre del anin sigue el nombre del catin con las siguientes variantes:

a) Si el catin acta con un solo nmero de oxidacin, a su nombre se le antepone la palabra: de

Al2(SO4)3 Sulfato de aluminio

b) Si el catin acta con dos nmeros de oxidacin, al de menor nmero, el nombre del catin termina en: oso. Y el otro termina en: ico.

Ejemplo: Cuproso y cprico

c) Si el catin acta con tres nmeros de oxidacin, al de menor nmero, el nombre del catin termina en: hipo-nombre-oso.

Hipo-nombre-oso

-nombre-oso

-nombre-ico

d) Si el catin acta con cuatro nmeros de oxidacin, al de menor nmero, el nombre del catin termina en: hipo-nombre-oso.

Hipo-nombre-oso

-nombre-oso

-nombre-ico

Per-nombre-ico

FAMILIAS DE SUSTANCIAS QUIMICAS

Si bien hemos visto que las sustancias se clasifican en simples y compuestas segn contengan molculas simples o compuestas. Estas clasificaciones son de gran ayuda en la escritura de las frmulas, pero es poca la informacin que nos brindan sobre las propiedades tanto fsicas como qumicas de la sustancia, es por ello que resulta indispensable otra clasificacin que los agrupe de acuerdo a sus propiedades qumicas comunes; para tal efecto surgen las siguientes funciones qumicas y grupos funcionales.

OXIDOS

Son compuestos binarios formados por la combinacin del oxgeno con otro elemento, si el elemento es un METAL se le conoce como OXIDO METALICO o tambin como OXIDO BASICO casi todos son compuestos inicos; el metal es el ion positivo, y el ion oxido O2-, el negativo.

NOTACION.- Se escriben los smbolos del metal y del oxigeno, y se igualan sus nmeros de oxidacin.

Obtencin:

2Mg + O2 ( 2MgO oxido de magnesioMg2+ con O2- los nmeros de oxidacin quedan igualados y resulta MgO

4Al +3O2 ( 2Al2O3 oxido de aluminio

Al3+ con O2- se debe igualar los N de oxd. para ello se intercambian Al3+ O2- se

coloca como sub ndice resultando Al 2 O3 para igualar las cargas de la molcula Pb + O2 ( PbO2 Oxido plmbico Pb4+ con O2- simplificando e intercambiando resulta PbO2Nomenclatura tradicional:

xido del metal (si el metal posee ms de un estado de oxidacin posible se utilizar oso para el menor estado de oxidacin e ico para el mayor).

Ejemplos:

FeO (xido Ferroso)

Fe2O3 (xido Frrico)

Nomenclatura de stock:xido del metal utilizando numeral de stock indicando el estado de oxidacin del metal cuando este presenta ms de un estado de oxidacin posible.

Ejemplos:

FeO (xido de hierro (II)),

Fe2O3 (xido de hierro (III) )

Nomenclatura sistemtica:

xido del metal utilizando prefijos que indiquen la cantidad de tomos de cada elemento.Para el caso de los xidos, este tipo de nomenclatura es la mas utilizada, dado que para un metal pueden existir varios tipos de xidos, para los cuales el utilizar los otros tipos de nomenclatura lleva a confusiones.

Ejemplos:

FeO (monxido de hierro)

Fe2O3 (Trixido de dihierro)

OXIDOS MIXTOS

Son xidos que parecen estar formados por la suma de los dos xidos normales de un mismo metal, constituyen un caso especial que solo se da con algunos metales, a saber: Fe, Co, Ni, Cr, Mn, y Pb.Para escribir la formula de los xidos mixtos ms comunes se usa la frmula general.Ejemplo:

(+2) FeO Oxido ferroso

(+2) PbO Oxido Plumboso

(+3) Fe2O3 Oxido ferrico

(+2) PbO Oxido Plumboso

Fe3O4 Oxido ferroso-frrico (+4) PbO2 Oxido Plmbico Pb3O4 Oxido Plumboso-Plmbico

Formula General:

M3O4 Donde M metal 3, y O oxigeno 4Nomenclatura tradicional:

xido del metal (si el metal posee ms de un estado de oxidacin posible se utilizar oso para el menor estado de oxidacin e ico para el mayor).

Ejemplos:

Fe3O4 Oxido ferroso-frrico Pb3O4 Oxido Plumboso-Plmbico Nomenclatura de stock:

xido del metal utilizando numeral de stock indicando el estado de oxidacin del metal cuando este presenta ms de un estado de oxidacin posible.

Ejemplos:

Fe3O4 Oxido de hierro (II,III) Pb3O4 Oxido de plomo (II, IV)Nomenclatura sistemtica:

xido del metal utilizando prefijos que indiquen la cantidad de tomos de cada elemento.

Ejemplos:

Fe3O4 Tetroxido de trihierro Pb3O4 Tetroxido de triplomo PEROXIDOSSon compuestos binarios que contienen un metal unido al ion peroxido, O22-, donde el oxigeno trabaja con el numero de oxidacin (-1), el grupo peroxido consta de dos tomos de oxigeno por lo tanto el numero de oxidacin total es (-2)

Para escribir la formula de los perxidos se anota el smbolo del metal seguido del grupo perxidoEjemplo: 2Na + H2O2 ( Na2 O2 + H2

Na+1 O22- intercambiando los nmeros de oxidacin Na+1 O22- resulta Na2O2

Ca + H2O2 ( Ca O2 + H2

Ca+2 O22- simplificando e intercambiando los nmeros de oxidacin resulta Ca O2

Formula General: M O2 Donde M metal que trabaja con numero de oxidacin positivo solo forma con el grupo I (alcalinos +1) y el grupo II (alcalinos trreos +2) y O22- ion peroxidoNomenclatura tradicional:

Peroxido del metal se nombra el anion peroxido el articulo de y el nombre del metalEjemplos: Na2 O2 peroxido de sodio Ca O2 Peroxido de calcio Nomenclatura de stock:

xido del metal utilizando numeral de stock indicando el estado de oxidacin del metal cuando este presenta ms de un estado de oxidacin posible.

Ejemplos:

Na2 O2 Peroxido de sodio Ca O2 Peroxido de calcio Nomenclatura sistemtica:

xido del metal utilizando prefijos que indiquen la cantidad de tomos de cada elemento.Ejemplos:

Na2 O2 Dixido de disodio Ca O2 Dixido de calcioHIDROXIDOS

Son compuestos que contienen un metal unido al grupo hidroxilo, OH-, que consta de un tomo de oxigeno y uno de hidrogeno, y tiene numero de oxidacin total -1. Los hidrxidos son compuestos inicos: el metal es el ion (+), y el ion hidroxilo OH-,(-).NOTACION.- Se escriben los smbolos del metal y del grupo hidrxilo, y se igualan sus nmeros de oxidacin. El metal trabaja con nmero de oxidacin positivo, y el grupo hidrxilo, con -1.Si son necesarios dos o ms grupos hidroxilos, se los encierra entre parntesis, con el respectivo subndice fuera.

Obtencin:

MgO + H2O ---> Mg(OH) 2

(Oxido de Magnesio) (Hidrxido de Magnesio)Mg+2 OH1- intercambiando para igualar el N de oxidacin Mg2+ OH1- resulta Mg(OH)2

K2O + H2O ( 2 KOH

Oxido de Potasio Hidrxido de Potasio

K+ OH1- intercambiando para igualar el N de oxidacin K+ OH1- resulta KOH

Formula General:

M (OH)n Donde M: metal, y n corresponde al nmero de iones oxidrilo (OH), que corresponde al estado de oxidacin del metal.

Nomenclatura tradicional:

Hidrxido del metal, utilizando los prefijos oso e ico cuando el metal presenta ms de un estado de oxidacin posible.

Ejemplos: NaOH (hidrxido de sodio)

Ca(OH)2 (Hidrxido de calcio)

Fe(OH)3 (hidrxido ferrico),Nomenclatura de stock:

Hidrxido del metal utilizando numeral de stock cuando el metal presenta mas de un estado de oxidacin posible.

Ejemplos: Ca(OH)2 (hidrxido de calcio)

Fe(OH)3 (hidrxido de hierro (III) ) CuOH (hidrxido de cobre (I) )Nomenclatura sistemtica:

Prefijos indicando la cantidad de iones oxidrilo presentes en el compuesto.Ejemplos: Cu(OH)2 (dihidrxido de cobre)

NaOH (monohidrxido de sodio) Fe(OH)3 (Trihidrxido de hierro)OXIDOS NO METALICOS

Son xidos que contienen un no metal unido a oxigeno. Se escribe los smbolos del no metal y del oxigeno y se iguala sus nmeros de oxidacin. El no metal trabaja con nmeros de oxidacin positivo, y el oxigeno con nmeros de oxidacin negativo -2

Obtencin:

2 Cl2 + O2 ( 2 Cl2OCl1+ O2- intercambiando Cl1+ O2- resulta Cl2O (xido hipocloroso) S + O2 ( SO2S4+ O2- simplificando e intercambiando S2+ O1- resulta S O2 (xido sulfuroso)

Frmula general:Nm O con los respectivos coeficientes estequiomtricos indicando la cantidad de tomos de cada elemento.Nomenclatura tradicional:xido del no metal (si el no metal posee ms de un estado de oxidacin posible se utilizar oso para el menor estado de oxidacin e ico para el mayor).Ejemplos: Cl2O (Anhdrido hipocloroso)

SO2 (Anhdrido sulfuroso)

SO3 (Anhdrido sulfrico)

CO (Anhdrido carbonoso)

CO2 (Anhdrido carbnico)Nomenclatura de stock:xido del no metal utilizando numeral de stock indicando el estado de oxidacin del no metal cuando este presenta ms de un estado de oxidacin posible.Ejemplos: Cl2O (xido de cloro) (I),

SO2 (xido de azufre (IV) )

SO3 (xido de azufre (VI) )

CO (xido de carbono (II) )

CO2(xido de carbono(IV)

Nomenclatura sistemtica:

xido del no metal utilizando prefijos que indiquen la cantidad de tomos de cada elemento.Para el caso de los xidos, este tipo de nomenclatura es la mas utilizada, dado que para un no-metal pueden existir varios tipos de xidos, para los cuales el utilizar los otros tipos de nomenclatura lleva a confusiones.Ejemplos: Cl2O (monxido de dicloro)

CO2 (dixido de carbono)

CO monxido de carbono)

SO2 (dixido de azufre)

SO3 (trixido de azufre)

LOS OXACIDOSSon cidos que contienen hidrogeno unido a un no metal y oxigeno derivan de los OXIDOS, cuya funcin qumica es (O- 2), siendo compuestos BINARIOS se combinan con el agua para producir compuestos TERNARIOS. Los OXIDOS ACIDOS reciben este nombre por contener oxigeno en su molcula y porque al reaccionar con el agua producen sustancias con caractersticas ACIDAS, a las que se les llama OXIACIDOS.

NOTACION.-Se lee con la palabra cido y el nombre del no metal, utilizando de manera exactamente igual que para los anhdridos (nomenclatura clsica).

Para nombrar la formula se escribe el nombre genrico cido el nombre del no metal dependiendo con el nmero de oxidacin que este trabajando usaremos los siguientes prefijos y terminaciones:

Mnimo numero de oxidacin hipo(prefijo) oso (terminacin) ( trabaja con (1 2)

Menor numero de oxidacin oso (terminacin)

mayor numero de oxidacin ico (terminacin)

mximo numero de oxidacin per(prefijo) oso (terminacin) ( trabaja con (7)

Obtencin:

SO3 + H2O ( H2SO4Oxido de azufre VI Anhdrido sulfrico cido sulfrico

CO2 + H2O ( H2CO3Oxido de carbono IV Anhdrido carbnico cido carbnico

Regla para escribir formula de cidos

Se escribe los smbolos de Hidrogeno H, no metal X y oxigeno O: HXO Si el numero de oxidacin del no metal es impar, escribir un hidrogeno H si es par dos hidrgenos H2 Sumar el nmero de oxidacin del no metal con los hidrgenos; la mitad del resultado es el subndice del oxgeno.

Ejemplo:

Acido ntrico: el nitrgeno trabaja con 5 por esto anotamos 1 hidrogeno: 5+1=6 la mitad 3 es el subndice del oxgeno.H1 N5 O (5+1=6) ( H N O (6/2=3 H N O3

Acido Sulfuroso: trabaja con 4 por ser par anotamos 2 hidrogeno: 4+2=6 la mitad 3 es el subndice del oxgeno.H2 S4 O (4+2=6) ( H2 S O (6/2=3 H2 S O3Excepto: fosforo P,Arsnico As, Antimonio Sb, Boro B, Silicio SiLOS OXACIDOS CASOS ESPECIALESLos elementos : fsforo P,Arsnico As, Antimonio Sb, Boro B Forman cidos meta, piro, orto, , Silicio Si Forman cidos meta y ortoMeta:

Los cinco elementos responden a este caso de la siguiente manera: P, As, Sb, B, Si.

Se escribe los smbolos de Hidrogeno H, no metal X y oxigeno O: HXO Si el numero de oxidacin del no metal es impar, escribir un hidrogeno H si es par dos hidrgenos H2 Sumar el nmero de oxidacin del no metal con los hidrgenos; la mitad del resultado es el subndice del oxgeno.

Para nombrar la formula se escribe el nombre genrico cido el nombre del no metal anteponiendo el prefijo meta dependiendo con el nmero de oxidacin que este trabajando el no metal usaremos las siguientes terminaciones:

Menor numero de oxidacin oso (terminacin)

mayor numero de oxidacin ico (terminacin)

Ejemplo:

Para P5+ el fsforo trabaja con 5 por esto anotamos 1 hidrogeno: 5+1=6 la mitad 3 es el subndice del oxgenoH1 P5 O (5+1=6) ( H P O ((6/2=3) ( H P O3 acido meta fosforico

P2O5 + H2O ( 2 HPO3Oxido de fsforo V Anhdrido fosfrico cido metafosfrico

Piro:

Los cuatro elementos responden a este caso de la siguiente manera: P, As, Sb, B.

Se escribe los smbolos de Hidrogeno H con subndice 4 , no metal X con subndice 2 y oxigeno su subndice depende del numero de oxidacin del no metal: HXO El numero de oxidacin del no metal se multiplica por el subndice del mismo y se suma cuatro hidrogeno H4; la mitad del resultado es el subndice del oxgeno.

Para nombrar la formula se escribe el nombre genrico cido el nombre del no metal anteponiendo el prefijo piro dependiendo con el numero de oxidacin que este trabajando el no metal usaremos las siguientes terminaciones:

Menor numero de oxidacin oso (terminacin)

mayor numero de oxidacin ico (terminacin)

Ejemplo:

Para P5+ el fsforo trabaja con 5 su terminacin ser en ico se anotamos 4 hidrogeno por que es el caso piro: 5*2+4=14 la mitad 7 es el subndice del oxgeno.H4 P25 O (5*2+4=14) ( H4 P2 O ((14/2=7) ( H4 P2 O7 acido pirofosfrico

P2O5 + 2 H2O ( 2 H4P2O7Oxido de fsforo V Anhdrido fosfrico cido pirofosfrico

orto:

Los cinco elementos responden a este caso de la siguiente manera: P, As, Sb, B, Si.

Se escribe los smbolos de Hidrogeno H, no metal X y oxigeno O: HXO Si el numero de oxidacin del no metal es impar, escribir tres hidrogeno H3 si es par cuatro hidrgenos H4 Sumar el nmero de oxidacin del no metal con los hidrgenos; la mitad del resultado es el subndice del oxgeno.

Para nombrar la frmula se escribe el nombre genrico cido el nombre del no metal anteponiendo el prefijo orto tambin se puede nombrar como un acido simple y dependiendo con el nmero de oxidacin que este trabajando el no metal usaremos las siguientes terminaciones:

Menor nmero de oxidacin oso (terminacin)

mayor nmero de oxidacin ico (terminacin)

Ejemplo: Para P5+ el fsforo trabaja con 5 por esto anotamos 3 hidrogeno: 5+3=8 la mitad 4 es el subndice del oxigeno.H3 P5 O (5+3=8) ( H3 P O ((8/2=4) ( H3 P O4 acido ortofosfrico

P2O5 + 3 H2O ( 2H3PO4Oxido de fsforo V Anhdrido fosfrico cido ortofosfrico o cido fosfrico

LOS ACIDOS HIDRACIDOSSon cidos que contienen hidrogeno unido a un no metal solo es posible realizar con la familia de los halgenos (grupo VII), y los calcgenos (grupo VI) excepto el oxigeno del grupo VINOTACIN Se escriben los smbolos del hidrogeno y del no metal, y se igualan sus nmeros de oxidacin. El hidrogeno trabaja con (+1) y el no metal con nmero de oxidacin negativo.

NOMENCLATURA Se leen con el nombre genrico cido el nombre del no metal y su terminacin en hdrico.

Si el numero de oxidacin del no metal es impar, escribir un hidrogeno H si es par dos hidrgenos H2 y a continuacin se escribe el smbolo del no metal.

Obtencin:

Hidrogeno + no metal ( Acido

H2 + Cl2 ( 2HClHidrogeno cloro Acido clorhdrico

SALES Los ACIDOS, cuya funcin qumica es (H3O)+1 pueden ser compuestos binarios o ternarios. Formados por la combinacin del HIDROGENO con otro elemento o grupos de elementos de gran electronegatividad cuya principal caracterstica es el aumento de IONES HIDRONIO (H3O) + 1 al ser disueltos en agua. Esto les confiere la propiedad de neutralizar los IONES HIDROXILO (OH) - 1 liberados en las soluciones de las BASES formndose AGUA, adems de una SAL producto de la combinacin del ION negativo (ANION) y el positivo (CATION) liberados por el ACIDO y la BASE respectivamente.

H2SO4 + Mg(OH) 2 ( MgSO4 + 2 H2O

cido Base Sal(sulfato de magnesio) AguaHCl + NaOH ( NaCl + H2O

cido base sal(cloruro de sodio) agua

Otra caracterstica de los ACIDOS es la liberacin del HIDROGENO presente en ellos cuando reaccionan con algn METAL formndose tambin una SAL.

Zn + H2SO4 ( ZnSO4 + H2 Metal cido sal hidrgenoFe + HCl ( FeCl2 + H2Metal cido sal hidrgeno

Las BASES o HIDROXIDOS, cuya funcin qumica es (OH) - 1 al ser liberadoras del ANION HIDROXIDO (OH) - 1 sern capaces de neutralizar a los ACIDOS los cuales liberan el CATION de HIDROGENO (H) +1 formando AGUA, por lo que MUTUAMENTE SE NEUTRALIZAN originando sustancias de una relativa estabilidad.

2 Fe(OH) 3 + H2SO4 ---> Fe2(SO4) 3 + 6 H2O

base cido sal aguaAl(OH) 3 + 3 HCl ---> AlCl3 + 3 H2O

Base cido sal agua

Como se puede apreciar, las bases son compuestos TERNARIOS con la participacin de un METAL el cual es realmente el que cede el electrn y que le confiere la carga negativa al ANION (OH) - 1, quedando l como un CATION. Esto origina que en interacciones entre compuestos que por su frmula sean llamados hidrxidos, alguno de ellos tenga un comportamiento ACIDO, lo cual depende de la capacidad de ceder electrones de los metales. Aquel que tenga una mayor electronegatividad se comportara como NO METAL (Al) y el compuesto que lo posea se comportara como un ACIDO.

3 NaOH + Al(OH) 3 ---> Na3AlO3 + 3 H2O

base cido sal agua

A los elementos que dependiendo de las condiciones pueden adquirir caractersticas de METAL o de NO METAL se le conoce como METALOIDE o ANFOTERO. Ejemplos: Zn, Mn, Al, Cr, W, As, Sb, etc.

Las SALES son sustancias que se componen de un catin y un anin y son de una relativa estabilidad; su solubilidad y actividad qumica depende de los elementos que la integran. El CATION proviene de una BASE y el ANION su origen quiz sea un ACIDO, de los cuales se ha obtenido por NEUTRALIZACION de las caractersticas de ACIDO y BASE. Pueden ser compuestos BINARIOS, TERNARIOS o CUATERNARIOS.

K2SO4 (sal ternaria) sulfato de potasioNaI (sal binaria) yoduro de sodioa) Las sales en solucin pueden reaccionar entre s para dar productos que a su vez son sales pero de mayor estabilidad:

AgNO3 + KCl ( AgCl + KNO3 Sal sal sal sal Nitrato de plata cloruro de sodio cloruro de plata nitrato de potasiob) En compuestos con CATIONES o ANIONES multivalentes es posible que se den NEUTRALIZACIONES PARCIALES y por lo tanto las sales que as se originen podrn tener caractersticas cidas o bsicas.

NaOH + H2CO3 ---> NaHCO3 + H2O

sal cida

Mg(OH) 2 + HCl ---> Mg(OH)Cl + H2O

sal bsica

Este tipo de sales pueden ser neutralizadas con un in diferente originando SALES MIXTAS.

NaHCO3 + KOH ---> KNaCO3 + H2O

sal cida base sal mixta

Mg(OHCl + HBr ---> MgBrCl + H2O

sal bsica cido sal mixta

d) Sales HIDRATADAS.- En ocasiones las sales cristalizan absorbiendo molculas de agua; a estas se les conoce como SALES HIDRATADAS, su frmula se escribe anexndole el nmero de molculas de agua a la cual se le conoce como AGUA DE CRISTALIZACION.

CaSO4 2 H2O (Sulfato de Calcio dihidratado)

CuSO4 5 H2O (Sulfato cprico penta hidratado)

EJERCICIOS

1. Escriba la frmula de los siguientes xidos

a) Oxido de sodio

d) Oxido mercuriosog) Oxido niqulico

b) Oxido de estroncio

e) Oxido cprico

h) Oxido ferroso

c) Oxido de aluminio

f) Oxido auroso

i) Oxido estannoso

2. Indicar el nombre de los siguientes xidos

a) Ag2O

d) CdO g) Cr2O3 b) ZnO

e) CuO

h) PtO2c) Bi2O3

f) CoO

i) PbO

3. Escribir la formula de los siguientes perxidos:

a) Perxido de hidrgeno

c) Perxido de bario

b) Perxido de plata

d) Perxido de magnesio

4. Nombrar los siguientes compuestos:

a) Na2O2

c) CaO2

e) K2O2b) H2O2

d) Li2O25. Escribir la formula de los siguientes anhdridos

a) Anhdrido hipoclorosoe) Anhdrido sulfurosoi) Anhdrido brico

b) Anhdrido bromoso f) Anhdrido telricoj) Anhdrido carbnico

c) Anhdrido ydico g) Anhdrido arsenioso k) Anhdrido bismtico

d) Anhdrido perclrico h) Anhdrido antimnicol) Anhdrido crmico

6. Indicar el nombre de los siguientes compuestos

a) I2O

e) SO3

i) SiO2b) Cl2O

f) SeO2

j) CO

c) Br2O5

g) Sb2O3

k) CrO3d) I2O7

h) P2O5

l) Mn2O7

7. Escribir la formula de los siguientes compuestos

a) Dixido de carbono

d) Tetraxido de dinitrgeno

b) Trixido de azufre

e) Heptaxido de dicloro

c) Monxido de nitrgeno

8. Nombrar los siguientes compuestos

a) SO2 b) CO

c) P2O3

d) NO29. Escribir la formula de los siguientes hidrxidos

a) Hidrxido de sodio e) Hidrxido mercurioso h) Hidrxido niqulico b) Hidrxido magnesico f) Hidrxido urico

i) Hidrxido estnnico

c) Hidrxido de aluminio g) Hidrxido manganoso j) Hidrxido platinoso

d) Hidrxido cdmico

10. Indicar el nombre de los siguientes compuestos

a) KOH

e) Cd(OH)2

b) Ra(OH)2

f) AuOH

c) Bi(OH)3

g) Pt(OH)4

d) CuOH

h) Pb(OH)2

11. Escriba la formula de los siguientes cidos:

a) cido hipoclorosoh) cido sulfhdrico

o) cido brico

b) cido clorhdrico

i) cido telrico

p) cido mangnico

c) cido ydico

j) cido ntrico q) cido dicrmico

d) cido bromoso

k) cido arsnico

r) cido selenhdrico

e) cido fluorhdricol) cido fosfrico

s) cido antimnico

f) cido perbrmicom) cido bismtico

t) cido permanganico

g) cido sulfuroso

n) cido carbnico

12. Indicar el nombre de los siguientes compuestos

a) HBrO

g) HlO4

l) HBrO3

b) HI

h) HPO3

m) HNO3

c) HClO2

I) HF

n) H2CrO4

d) HAsO2

J) H2SO4

o) H2MnO4

e) H2S

k) H2MnO3

p) H2SiO3

f) H2TeO313. Escriba la formula de los siguientes cidos especiales

a) cido orto silcico

e) cido orto - antimonioso

b) cido piro fosforoso

f) cido piro - fosfrico

c) cido meta arsnico

g) cido orto - brico

d) cido piro brico

h) cido meta arsenioso

14. Nombrar los siguientes compuestos:

a) H3AsO3

d) H2SiO3

g) HPO3

b) H4P2O5

e) H3PO4

h) H3SbO5

c) HSbO3

f) H4AsO7

15. Escriba la formula de las siguientes sales:

a) Hipoclorito estannoso

d) Cloruro ferroso

b) Yoduro de sodio

e) peryodato cprico

c) Bromato cobltico

f) Clorito de calcio

16. Nombre los siguientes compuestos:

a) Na3PO4

b) Ni3(AsO4)2c) Na3BO3

d) NaHCO3

e) CaK(MnO4)3f) ZnHPO4

UNIDAD IVDEFINICIONES QUMICAS

OBJETIVOS: Al trmino de esta unidad el estudiante debe ser capaz de:

1.- Expresar emplear las definiciones qumicas de: peso atmico, nmero de avogadro y volumen molar.

2.- Realizar clculos utilizando pesos moleculares, nmeros de tomos, nmero de moles, densidad, etc.PESO ATMICO O MASA ATMICA.- Es la masa relativa de un tomo con respecto a la unidad de masa atmica (u.m.a.) Cada elemento qumico tiene un peso atmico particular representado por el promedio de masa de sus istopos, cuyos valores estn especificados en la tabla peridica.

PESO MOLECULAR O MASA MOLECULAR.- Es la masa relativa de una molcula con respecto a la unidad de masa atmica.

Se halla sumando los pesos atmicos de todos los tomos que forman la molcula.TOMO GRAMO O MASA DE UN MOL DE ATOMOS (A).- Es igual al peso atmico de un elemento expresado en gramos.Ejemplo:

Un at-g de cloro equivale a 35.5 g

Un at-g de hidrgeno equivale a 1,008 g

_

MOLCULA GRAMO O MASA DE UN MOL DE MOLCULAS (M).- Es el peso molecular de una sustancia expresada en gramos. Ejemplo:El peso molecular del agua es:

H2O..M= 2 (peso atmico del H) + 1 (peso atmico del O) = 2 (1) + 1(16) = 18 g

18 g de agua equivale a 1 mol de molculas de agua

El peso molecular del H2SO4 es:

H + S + O4 = 98

2 + 32 + 64 = 98 g

NMERO DE AVOGADRO

Representa el nmero de tomos que existen en un tomo gramo (mol de tomos) de cualquier elemento o el nmero de molculas que existe en un mol de molculas de cualquier sustancia, este nmero es 6,023 x 1023 .Por ejemplo:

1 mol de molculas = 6,023 x 1023 molculas

1 at g (mol de tomos) = 6,023 x 1023 tomos

En los siguientes cuadros se muestran equivalencias entre pesos atmicos, tomo gramo, peso molecular, nmero de tomos y nmero de molculas.

ELEMENTOPESO ATMICOTOMO GRAMONMERO DE TOMOS

H1,0081,008 g6,023 x 1023

O16,0016,00 g6,023 x 1023

Cl35,535,5 g6,023 x 1023

Ag107,87107,87 g6,023 x 1023

MOLCULAS DE COMPUESTOSPESO MOLECULARMOLCULA GRAMO NMERO DE MOLCULAS

CO12 + 16 = 2828 g6,023 x 1023

HCl1,008 + 35,5 = 36,536,5 g6,023 x 1023

NH314 + 3(1,008) = 17,0217,02 g6,023 x 1023

COMPUESTO NMERO DE MOLESPESO EN GRAMOSNMERO DE MOLCULAS

CO21446,023 x 1023

CO222(44)2(6,023 x 1023)

CO20,50,5(44)0,5(6,023 x 1023)

NMERO DE ATOMO GRAMO O NMERO DE UN MOL DE ATOMOS (# at-g).- Se halla dividiendo el peso de un elemento en gramos entre su respectivo peso atmico.

# at-g = Peso en gramos del elemento

Peso atmico del elemento

NUMERO DE MOL GRAMO O NUMERO DE MOLES DE MOLCULAS (n).- Se halla dividiendo el peso de una sustancia entre su respectivo peso molecular.

n = Peso en gramos de la sustancia Peso molecular de la sustancia

NMERO DE EQUIVALENTE GRAMO (#Eq-g).- Se halla dividiendo el peso de una sustancia entre su respectivo equivalente gramo.

# Eq-g = Peso en gramos de la sustancia Equivalente gramoEQUIVALENTE GRAMO.- De un elemento como la masa del mismo que se combina con 8 gramos de oxgeno o con 1 gramo de hidrgeno, o con la masa de otro elemento capaz de combinarse a su vez con 8 gramos de oxgeno o con un 1 gramo de hidrgeno.

Peso equivalente

REGLAS PARA CALCULAR EL PESO EQUIVALENTE

1.- Para un elemento simple: Es el peso atmico dividido por la valencia

Ejemplo: para el aluminioPeso atmico del Al = 27 g

9 g

2.- Cuando se trata de un cido, el peso molecular se divide por el nmero de hidrgenos sustituibles.

Ejemplo: para el cido sulfrico

Peso molecular del H2SO4 = 2 + 32 + 64 = 98 g

49 g

3.- Cuando se trata de un hidrxido, el peso molecular se divide por el nmero de oxhidrilos.

Ejemplo: Para el hidrxido frrico Peso molecular del Fe(OH)3 = 56 + 3(16+1) = 107

35,6 g

4.- Cuando se trata de una sal, el peso molecular se divide por el nmero de cargas positivas o negativas (del catin o del anin). Ejemplo: para el carbonato de calcio

Peso molecular del CaCo3 = 100 g

Carga del catin Ca2+ = 2 Carga del anin CO3 2- = -2

50 g

Ejemplo:

Para el cloruro de aluminio AlCl3

44,5 g

VOLUMEN MOLAR (Vm).- Es el volumen ocupado por un mol de molculas de una sustancia gaseosa, su valor depende de la temperatura y de la presin. En condiciones normales de temperatura y presin CNTP (0 C y 760 mmHg), un mol de molculas de cualquier sustancia gaseosa ocupa un mismo volumen, denominado volumen molar, cuyo valor es 22,4 litros.

Segn la hiptesis de Avogrado, 22,4 litros de cualquier sustancia gaseosa en CNTP contendrn el mismo nmero de molculas, es decir 6,022 x 1023 (Nmero de Avogrado). Por lo tanto el peso de 22,4 litros de cualquier gas en CNTP ser su peso molecular.

DENSIDAD ABSOLUTA.- La densidad de una sustancia es una propiedad que representa, la masa que tiene un cuerpo por cada unidad de volumen.Cuando se trata de slidos y lquidos se expresa en gramos por cm3. La densidad de un gas se expresa en gramos por litro, kilogramos por m3 libras por pie3.

Para calcular la densidad absoluta de un gas, se debe conocer su peso molecular. Segn el principio de Avogrado, un mol de molculas de cualquier gas ocupa un volumen de 22,4 litros medidos en C.N. luego:

Ejemplos:

Considerando volumen molar y en condiciones normales de temperatura y presin.La densidad absoluta del oxigeno ser:

El peso molecular del oxigeno (O2) es 32 gEl volumen de un mol de molculas de oxigeno en CNTP es 22,4 litros

1,429

(peso de 1 litro de oxigeno en C.N.)

La densidad absoluta del hidrgeno ser:

El P.M del H2 es 2 g

0,0899

DENSIDAD RELATIVA.- Es la relacin que existe entre las densidades absolutas de dos cuerpos y es adimensional. Para sustancias gaseosas, es la relacin entre la densidad del gas y la densidad de otra sustancia gaseosa tomada como referencia. Normalmente se emplea como patrn o referencia, el hidrgeno, el oxigeno o el aire.Ejemplo:

Calcular la densidad relativa del oxigeno con respecto al aire:

1,105

Significa que el oxigeno es 1,105 veces ms pesado que un volumen igual de aire.

Cuando se trata de calcular densidades relativas de cuerpos slidos o lquidos normalmente se utiliza como referencia la densidad de agua.

Ejemplo:

Calcular el peso de 5 litros de dixido de azufre medidos en condiciones normales.

Primero se determina el peso molecular:

-M SO2 = 32 + 32 = 64 g/mol.

Luego:64 g de SO2 ocupan 22,4 litros

X g de SO2 ocupan 5 litros

14,28 g de SO2EJERCICIOS

1.- Halla el peso molecular de los siguientes compuestos:

a) cido sulfuroso

b) hidrxido de calcio

c) cido fosfrico

d) carbonato de sodio

e) nitrito de bario

f) Permanganato de ptasio2.- Cuantos moles de molculas hay en:

a) 980 gramos de cido sulfrico

b) 800 gramos de sulfato frrico

c) 500 gramos de carbonato de calcio

d) 148 gramos de hidrxido de calcio

e) 500 gramos de nitrato de plata

f) 700 gramos de ortoarseniato de sodio

3.- Cual es la masa de:

a) 1 mol de molculas de oxigeno

b) 2 moles de molculas de cido ntrico

c) 3.5 moles de molculas de agua

d) 5 moles de molculas de carbonato de sodio. e) 2 moles de molculas de cido metafosfrico

f) 0,5 moles de hidrxido de calcio4.- Calcular el volumen ocupado en CNTP por:

a) 4 moles de molculas de oxigeno

b) 98 gramos de cido sulfrico

c) 34 gramos de amoniaco

d) 2 moles de molculas de dixido de carbono.

e) 44 gramos de dixiodo de carbono

f) 2 moles de molculas de amoniaco

5.- Cuantas molculas hay en una gota de agua de 0,1 gramos.

6.- Cuanto pesa una molcula de cido sulfrico.7.- Si 2.7 gramos de aluminio se combinan con 2.4 gramos de oxgeno. Hallar el equivalente gramo del aluminio.

8.- Cual es el valor del equivalente gramo del calcio en el carbonato de calcio

9.- Calcule el equivalente gramo de las siguientes sustancias:

a) cido sulfrico

b) cido clorhidrico

c) cido ntrico

d) cido ortoforfrico

e) hidrxido de calcio

f) hidrxido de magnesio

g) hidrxido de sodio

h) nitrato de plata

i) sulfato de aluminio

j) nitrato de calcio

10.- Sabiendo que el peso molecular del cloro es 71 y conociendo su volumen molar en CN, calcular la densidad del cloro.

11.- Si la densidad relativa de un aceite con respecto al agua es 0,70 Cul es la densidad absoluta del aceite?

UNIDAD V

GASES

OBJETIVOS: Al trmino de esta unidad el estudiante debe ser capaz de:

1.- Explicar las propiedades principales de los gases

2.- Reconocer las unidades con que se mide la presin y calcular la presin absoluta.

2.- Aplicar en la solucin de problemas las leyes de los procesos: isotrmicos, isobricos e isocricos.

3.- Aplicar en la solucin de problemas la ecuacin general de los gases.

4.- Aplicar en la solucin de problemas la ecuacin universal de los gases.GAS.- Es toda sustancia que en condiciones ambientales no presentan forma ni volumen definido, ello se debe a que las fuerzas repulsivas intermoleculares son de mayor intensidad que las fuerzas atractivas.

GAS IDEAL.- Es un modelo terico de gas que cumple exactamente con las leyes de Boyle- Mariotte, Charles y Gay Lussac. GAS REAL.- Es todo gas que existe en la naturaleza, estos gases a bajas presiones y altas temperaturas tienen un comportamiento muy aproximado al gas ideal.

VARIABLES DE ESTADO DE UN GAS.- Son la presin (P), el volumen (V) y la temperatura (T), la medida de estas magnitudes nos da informacin de la condicin fsica de un gas.

PROCESO GASEOSO.- Es aquel proceso donde ocurre que un gas cambia la medida de sus variables de estado.

Un proceso gaseoso restringido es aquel tipo de proceso donde una de sus variables de estado (presin, volumen o temperatura) permanece constante, los mismos que tienen un nombre caracterstico y se hallan regidos por tres leyes fundamentales.

Proceso isotrmico------Temperatura constante-----------Ley de Boyle-Mariotte

Proceso isobrico--------Presin constante------------------Ley de Charles.

Proceso isocrico-------- Volumen constante----------------Ley de Gay LussacPRESIN.- Es la magnitud fsica que expresa la relacin que existe entre una fuerza y el rea sobre la que acta dicha fuerza.

Equivalencia de unidades:

1 atm. = 760 mm Hg = 760 Torr.

1 atm. = 14,7 lbf/pulg2 = 14,7 p.s.i

1 atm. = 10,33 m H2O = 29,9 pulg H2O

1 atm. = 1,033 Kg/cm21 atm. = 101,3 x 103 N/m21 atm. = 101,3 KPa = 101,3 x 103 Pa

PRESIN ATMOSFRICA (Pb).- Es la presin que ejerce la atmsfera sobre la superficie de la tierra y sobre cualquier cuerpo que se halle bajo su efecto. Esta presin se mide con el barmetro por este motivo es llamada presin baromtrica. A medida que aumenta la altura sobre el nivel del mar, la presin atmosfrica disminuye.PRESIN MANOMETRICA (Pm).- Es toda presin que no es debida a la atmsfera, la presin manomtrica es la presin que ejerce un gas encerrado y se mide con un manmetro.

PRESIN ABSOLUTA.-Es la presin total que soporta un cuerpo, su medida se halla sumando la presin manomtrica y la atmosfrica.

P = Pm + PbTEMPERATURA.- Es el grado de nivel trmico perceptible por nuestro sentido o La medida del flujo de calor de un cuerpo.Las escalas de medicin de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tipos, las absolutas y relativas. Ya que los valores que puede adoptar la temperatura de los sistemas, an que no tienen un mximo, s tienen un nivel mnimo, el cero absoluto.[] Las escalas relativas usan como punto de referencia dos fenmenos que ocurren siempre a la misma temperatura, generalmente los puntos de congelacin y ebullicin del agua, las mas empleadas son la escala Celsius o centgrada y la escala FahrenheitLa escala internacional para la medicin de temperatura es una escala absoluta, parte del cero absoluto, que es un punto terico no alcanzado aun por ningn cuerpo y donde hipotticamente se sostiene que no habra movimiento molecular. (escala Kelvin K, y escala Rankine R)

La escala Kelvin se inicia en el cero absoluto y cuando la presin exterior es una atmsfera, marca 273 en el punto de congelacin del agua y 373 en el punto de ebullicin del agua.

Cuadro comparativo entre las diferentes escalas: EscalaCero AbsolutoFusin del HieloEbullicin del agua

Kelvin

Rankine

Centgrada

Fahrenheit0 K

0 R

-273 C

-460 F273 K

492 R

0 C

32 F373 K

672 R

100 C

212 F

Cuadro para cambiar la lectura de una a otra escalaDehacia Fahrenheithacia Celsiushacia Kelvin

FF(F - 32)/1.8(F-32)*5/9+273

C(C * 1.8) + 32CC + 273

K(K-273 )*9/5+32K 273 K

PROCESOS GASEOSOS

LEY DE BOYLE-MARIOTTE (TEMPERATURA CONSTANTE)Los volmenes ocupados por una masa gaseosa manteniendo la temperatura constante, son inversamente proporcionales a las presiones que soportan. Esta ley se relaciona con la propiedad de gran compresibilidad que presentan los gases. En trminos matemticos, el producto presin x volumen de una cantidad determinada de gas permanece constante. Por tanto, al comparar las propiedades de una cantidad determinada de un gas ideal bajo dos condiciones, conocidas como estado inicial y final, se puede representar la siguiente ecuacin a temperatura constantePV (Inicial) = PV (Final) P1V1 = P2V2Ejemplo:

Una masa de nitrgeno ocupa 10 litros bajo un presin de 700 mm Hg. Determine el volumen que ocupar a 770 mm Hg si la temperatura permanece constante.

El aumento de pesin de 700 a 770 mm Hg d lugar a una disminucin de volumen.

P1V1 = P2V2700 mm Hg x 10 litros = 770 mm Hg V2V2

9 litros

LEY DE CHARLES (PRESIN CONSTANTE)

Los volmenes ocupados por una masa gaseosas manteniendo la presin constante, son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas. Esta ley se refiere a la capacidad que tienen los gases de poderse expandir o dilatarse trmicamente.

Ejemplo:

Determinar el volumen que ocuparn 260 litros de helio a 35 C si el gas a un principio se encuentra a 12C.

La temperatura debe convertirse:

35 + 273 = 308 K

12 + 273 = 285 K

Luego reemplazando en la ecuacin:

LEY DE GAY LUSSAC (VOLUMEN CONSTANTE)

Manteniendo el volumen constante, la presin de una masa dada de gas vara directamente proporcional con la temperatura absoluta

La presin ejercida por una masa gaseosa, depende de la velocidad de las molculas, a su vez la velocidad de las molculas depende de la temperatura, por lo tanto la presin ejercida por un sistema gaseoso cambia de acuerdo con la temperatura del gas siempre que el volumen se mantenga constante.

Ejemplo:

Un tanque de acero contiene SO2 a 25 C y una presin de 10 atm. Determine la presin del gas a 95 C.

25 + 273 = 298 K

95 + 273 = 368 K

El aumento de temperatura ocasiona, aumento de presin.

ECUACIN GENERAL DE LOS GASES (LEY COMBINADA)

Los cambios de volumen de una masa de gas, tienen lugar con frecuencia por cambios simultneos de presin y temperatura. La ecuacin general de los gases o Ley combinada, rene en un solo enunciado dos de las tres leyes anteriores. Es decir, por combinacin de dos leyes, se obtiene una ley que se aplica a todas las posibles combinaciones de cambios.

La obtencin de la ecuacin general de los gases se realiza a partir de la Ley de Boyle y de Charles. Se considera el proceso de expansin de un gas en dos etapas:

La ecuacin general de los gases se puede expresar tambin en funcin de la densidad.

Multiplicando ambos miembros de la ecuacin por la masa del gas

Luego

;

Reemplazando:

Significa que: las densidades de los gases, son directamente proporcionales a sus presiones e inversamente proporcionales a sus temperaturas absolutas.

PRESIONES PARCIALES (LEY DE DALTON)

A temperatura constante, la presin ejercida por un gas, es directamente proporcional al nmero de molculas del gas en ese volumen.

Cuando una o ms muestras gaseosas se introducen en el espacio ocupado previamente por un solo gas, la presin sobre las paredes del recipiente aumentar. La presin parcial de un gas en una mezcla gaseosa es igual a la presin que ejercera ese gas si ocupara el volumen el solo.

La presin total ser igual a la suma de las presiones parciales ejercidas por cada uno de los gases. Si varios gases, A, B y C, se colocan en un mismo recipiente, acaban formando una mezcla homognea. La presin que cada gas ejerce individualmente en una mezcla se denomina presin parcial.La ley de Dalton de las presiones parciales se expresa:

Ptotal = PA + PB + PC Tanto la mezcla de los gases como cada componente individual cumplen la ecuacin de los gases ideales o perfectos:

Ptotal V = (nA + nB + nC) RTCuando se realizan trabajos de laboratorio con gases, estos se pueden recoger sobre agua, en estos casos, la presin del gas hmedo contribuye a la presin total de la mezcla.

La presin parcial del vapor de agua est definida para cada temperatura y es independiente de la naturaleza del gas, este valor definido se encuentra en tablas. La presin de vapor de agua debe restarse de la presin total para obtener la presin parcial efectiva del gas que se est midiendo.

PRESIN DEL GAS = PRESIN TOTAL - PRESIN DE VAPOR DE AGUA

ECUACIN DE ESTADO

Las leyes de Boyle, de Charles y el principio o hiptesis de Avogrado, pueden combinarse para obtener una expresin general que relacione V P T y nmero de moles de una masa gaseosa. Esta expresin recibe el nombre de Ecuacin de estado debido a que demuestra como se combinan las cuatro variables V, P, T y n (nmero de moles) al pasar el gas de un estado a otro en la expresin:

= Constante

Asumiendo: condiciones normales de presin y temperatura y para un mol

P0 = 1 atm.

T0 = 273 K.

V0 = 22,4 L = Vm.

Reemplazando valores

Este valor se representa por la letra R y se asume como la constante universal de los gases, por lo tanto se tendr:

P V = R T

Luego para n moles de gas

(Ecuacin universal de los gases)

El nmero de moles n en un volumen de gas puede ser reemplazado por m/M siendo m los gramos de la sustancia gaseosa y M su peso molecular. La expresin ser:

Despejando M:

Significa que se puede conocer el peso molecular M de una sustancia en funcin de magnitudes que pueden determinarse. Se conoce tambin que m/v es la densidad absoluta del gas.

Expresin que permite calcular el peso molecular conociendo la densidad.

Ejemplo:

A 20 C y 758 mm Hg, 1,29 litros de un gas pesa 2,71 g. Calcule el peso molecular aproximado del gas.T: 273 + 80 = 293 K.

P: 758 mm Hg conociendo que 1 atm = 760 mm Hg

760 mm Hg

P = 0,997 atm

M = 50

EJERCICIOS

1.- El volumen de gas a 20 C y presin de 750 mm Hg es de 280 litros. Hallar el volumen que ocupar si la temperatura aumenta a 50 C y la presin disminuye a 650 mm Hg

R. 354,2 litros

2.- Una masa de nitrgeno ocupa 10 litros bajo una presin de 640 mm Hg. Determinar el volumen que ocupar el gas si la presin llega a 1.5 atm, la temperatura permanece constante

R. 5,61 litros

3.- Una masa de oxigeno ocupa un volumen de 13 litros a una presin de 725 mmHg Calcule el volumen de dicho gas a presin estndar si la temperatura se mantiene constante.

R. 12,40 litros

4.- Una masa de un gas ocupa un volumen de 170 cm3 a 110 C. Calcular el volumen que ocupar el mismo gas a 0 C si la presin se mantiene constante

R. 121,17 cm35.- 7 litros de amoniaco se encuentran a 15 C y 760 torr. Calcule el volumen cuando la temperatura cambie a 30 C y la presin sea 750 torr

R. 7,46 litros

6.- En un recipiente de 3 pie3 se encuentra dixido de nitrgeno a 15 C y 900 torr. Calcular el volumen en C.N.

R. 3,36 pie37.- Calcule la presin en atmsferas que ejercern 16 gramos de He cuando estn confinados en un recipiente de 4 litros a 220 C R. 40,42 atm

8.- Gas metano se encuentra contenido en un recipiente de 13 litros a una temperatura de 17 C. y una presin de 510 torr. La masa de metano a cuantos moles equivalen

R. 0,37 moles

9.- Una mezcla de gases se encuentra a una presin de 760 torr. La mezcla est compuesta de la siguiente manera en volumen: nitrgeno 70 %; oxigeno 12 %; y dixido de azufre 18 %. Determine la presin parcial de cada gas en torr

R. Presin parcial de N2 = 532 torr

Presin parcial de O2 = 91,2 torr

Presin parcial de SO2 = 136,8 torr

10.- Se recogen 250 cm3 de oxigeno sobre agua a 23 C y 790 torr; calcular el volumen de oxigeno seco en C.N. La presin de vapor de agua a 23 C es 21,1 torr. (valor de tabla)

R. 233,2 cm3UNIDAD VIECUACIONES QUMICAS ESTEQUIOMETRA

OBJETIVOS: Al trmino de esta unidad el estudiante debe ser capaz de:

1.- Identificar cuando ocurre una reaccin qumica

2.- Identificar el nmero de oxidacin de los elementos en un compuesto.

3.- Balancear ecuaciones qumicas por el mtodo redox.

4.- Identificar al reactivo limitante en una ecuacin qumica.

5.- Aplicar en problemas las relaciones estequiomtricas, calcular el rendimiento de una reaccin qumica.REACCIONES QUMICAS

Una Reaccin qumica es un proceso en el cual una sustancia (o sustancias) desaparece para formar una o ms sustancias nuevas.

Las ecuaciones qumicas son el modo de representar a las reacciones qumicas.

Por ejemplo el hidrgeno gas (H2) puede reaccionar con oxgeno gas (O2) para dar agua (H20). La ecuacin qumica para esta reaccin se escribe: 2H2 + O2 ( 2H2OEl "+" se lee como "reacciona con"

La flecha significa "produce".

Las frmulas qumicas a la izquierda de la flecha representan las sustancias de partida denominadas reactivos.

A la derecha de la flecha estn las formulas qumicas de las sustancias producidas denominadas productos.

Los nmeros al lado de las formulas son los coeficientes (el coeficiente 1 se omite).Las reacciones qumicas pueden clasificarse de la siguiente forma:

1.- Por su mecanismo

2.- Por la transferencia de electrones entre tomos

3.- Por su extensin

4.- Por los cambios de energa calorfica

ESTEQUIOMETRA DE LA REACCIN QUMICA

Las transformaciones que ocurren en una reaccin qumica se rigen por la Ley de la conservacin de la masa: Los tomos no se crean ni se destruyen durante una reaccin qumica. Entonces, el mismo conjunto de tomos est presente antes, durante y despus de la reaccin. Los cambios que ocurren en una reaccin qumica simplemente consisten en una reordenacin de los tomos. Por lo tanto una ecuacin qumica ha de tener el mismo nmero de tomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Se dice entonces que la ecuacin est balanceada.2H2+O22H2O

ReactivosProductos

4Hy2O=4H + 2O

BALANCE DE ECUACIONES

Todas las reacciones qumicas para ser vlidas, deben cumplir con la ley de la conservacin de la materia, es decir, el nmero de tomo de cada elemento sea el mismo en los reactantes y productos.

En el presente nos limitaremos a estudiar los siguientes mtodos de balance de ecuaciones qumicas (igualacin de ecuaciones qumicas):

- De tanteo

- Redox

MTODO DE TANTEO

Es un mtodo utilizado cuando las reacciones son sencillas. En este mtodo, es recomendable iniciar el balance por los elementos metlicos o aquellos elementos que menos se repiten. Los hidrgenos y oxgenos se deben dejar para lo ltimo. Si un coeficiente no es entero, se multiplican todos por el mayor denominador.

Ejemplo:

Fe + HCl ( FeCl3 + H2- El Fe est igualado en ambos miembros

- Existen 3 tomos de cloro a la derecha por lo tanto se coloca un coeficiente de 3 delante del HCl

1Fe + 3HCl ( 1 FeCl3 + H2

- Luego se balancean los hidrgenos colocando 3/2 delante del hidrgeno.

1Fe + 3HCl 1FeCl3 + 3/2H2- El coeficiente del hidrgeno debe ser transformado en nmero entero, para ello toda la ecuacin se multiplica por 2

2Fe + 6HCl 2 FeCl3 + 3H2Ejemplo:

HCl + MnO2 ( MnCl2 + Cl2 + H2O

- Est equilibrado el nmero de Mn

- En el lado derecho existen 4 tomos de cloro por lo tanto se debe ajustar colocando 4 delante del HCl.

4HCl + MnO2 ( MnCl2 + Cl2 + H2O

- Finalmente para el hidrgeno se tiene un coeficiente definido de 4 en el HCl por lo tanto corresponde colocar un coeficiente de 2 al agua

4HCl + MnO2 ( MnCl2 + Cl2 + 2H2O

MTODO REDOX

Las reacciones Redox son aquellas en las cuales se produce transferencia de electrones.

Oxidacin.- Es un proceso en el cual una especie pierde electrones.

Reduccin.-Es un proceso en el cual una especie gana electrones.

Oxidante.- Es toda especie qumica que puede provocar una oxidacin. En la reaccin el oxidante se reduce.

Reductor.- Es toda especie qumica que puede provocar una reduccin. En la reaccin el reductor se oxida.

Siempre que una especie qumica gana electrones, existe otra que los pierde. El nmero de electrones ganados por el oxidante coincide con el nmero de electrones perdidos por el reductor.

Ejemplo:

Oxidacin:

Cu0 - 2e- ( Cu+2

(prdida de electrones)

(cobre metlico)

Reduccin:

Ag+1 + 1e- ( Ag0

(ganancia de electrones)

(in plata)

El proceso de oxidacin se multiplica por (1) y el proceso de reduccin se multiplica por (2)

1Cu0 ( 1Cu+2 + (1)2e-2Ag+1 + 2e- ( 2Ag0Sumando ambas semi-reacciones:

Cu0 + 2Ag+1 ( Cu+2 + 2Ag0Para igualar una ecuacin redox se deben seguir los siguientes pasos:

1.- Se identifican los elementos que al reaccionar han cambiado su nmero de oxidacin indicando la variacin de carga.

2.- Se expresa el cambio de nmero de oxidacin escribiendo las semireacciones electrnicas parciales, una de reduccin y otra de oxidacin.

3.- El nmero de electrones ganados o perdidos, se intercambia en ambas semireacciones.

4.- Se suman ambas semireacciones obtenindose la ecuacin inica.

5.- Se colocan los coeficientes correspondientes en la ecuacin original molecular y se hacen reajustes finales.

Ejemplo: Igualar la siguiente reaccin

o 5+ 2+ 2+ Cu + HNO3 ( Cu (NO3)2 + NO + H2OEl nitrgeno y el cobre cambian en su nmero de oxidacin

El nitrgeno cambia de +5 a +2 (oxidante)

El cobre cambia de 0 a +2 (reductor)

Semi-reaccin para el agente reductor:

Cu0 ( Cu+2 + 2e-(Ecuacin 1)

Semi-reaccin para el agente oxidante

3e- + N+5 ( N+2

(Ecuacin 2)

Se intercambia la variacin de carga electrnica

La ecuacin (1) se multiplica por 3

3Cu0 ( 3Cu+2 + 6e-La ecuacin (2) se multiplica por 2

6e- + 2N+5 ( 2N+2Sumando ambas reacciones

3Cu0 ( 3Cu+2 + 6e-6e- + 2N+5 ( 2N+23Cu0 + 2N+5 ( 3Cu+2 + 2N+2Luego se colocan estos coeficientes en la ecuacin original o molecular (con preferencia en los productos) luego se hacen los reajustes necesarios.

+ 3Cu + 8HNO3 ( 3Cu (NO3)2 + 2NO + 4H2O

(ecuacin final)

En forma directa:

o 5+ 2+ 2+ Cu + HNO3 ( Cu (NO3)2 + NO + H2O 2x1=2 3x1=3 (corresponde a nmero de electrones ganados y perdidos multiplicados por su atomicidad)

Luego se intercambia dichos nmeros, el 3 como coeficiente del Cu (NO3)2 y el 2 como coeficiente del NO 0 +5 +2 +2

Cu + HNO3 ( 3 Cu (NO3)2 + 2 NO + H2O

2x1=2 3x1=3 Tenemos 3 Cu en la derecha, colocamos 3 Cu en la izquierda

Tenemos 8 N en la derecha, colocamos 8 en el HNO3 en la izquierda

3 Cu + 8HNO3 ( 3 Cu (NO3)2 + 2 NO + H2OLuego igualamos los hidrgenos o los oxgenos, al igualar uno de ellos el otro queda automticamente igualado, por ejemplo hay 8 H en la izquierda, colocamos 4 en el H2O. 3 Cu + 8HNO3 ( 3 Cu (NO3)2 + 2 NO + 4 H2OEjemplo: Igualar la siguiente ecuacin:HNO3 + H2S ( S + NO + H2O

El N gana 3 electrones x su atomicidad 1= 3

El S pierde 2 electrones x su atomicidad 1= 2Intercambiando: tenemos HNO3 + H2S ( 3S + 2NO + H2O

Luego por tanteo: tenemos 2HNO3 + 3H2S ( 3S + 2 NO + 4 H2O

ESTEQUIOMETRA

Es el estudio de las relaciones cuantitativas entre reactantes y productos que participan en una reaccin qumica. Las sustancias pueden ser slidas, lquidas o gaseosas y las relaciones estarn referidas a pesos o volmenes.

CLCULOS MEDIANTE ECUACIONES QUMICAS

Se pueden establecer tres relaciones basadas en clculos estequiomtricos:

Relacin peso peso

Relacin peso volumen

Relacin volumen volumen

RELACIN PESO PESO

Ejemplo:

Encuentre el peso de CaO que puede obtenerse al calentar 300 g de CaCO3.

La reaccin corresponde a la descomposicin por calentamiento del CaCO3. CaCO3 + Calor ( CaO + CO2Peso molar

peso molar

100 g

56 g

significa que 100 g de CaCO3 forman 56 g de CaO, los 300 g de CaCO3 forman X g de CaO

100 g CaCO3 56 g CaO

300 g CaCO3 X

g de CaO

X = 168 g de CaO (resultado)

O bien por el mtodo de factores de conversin:

Con la descomposicin de 300 g de CaCO3 se formarn 168 g de CaO.

RELACIN PESO VOLUMENDetermine el volumen en litros de CO2 medidos en C.N que pueden obtenerse al calentar los 300 g de CaCO3. CaCO3 + Calor ( CaO + CO2Peso molar

22,4 litros

100 g

(volumen molar)

significa que 100 g de CaCO3 dan lugar a la formacin de 22,4 litros de CO2, luego los 300 g de CaCO3 darn lugar a X litros de CO2.

100 g CaCO3 22,4 litros de CO2300 g CaCO3 X

litros de CO2X = 67,2 litros de CO2

Por factores de conversin:

RELACIN VOLUMEN VOLUMENEjemplo:Calcular el volumen de oxigeno necesario para quemar 30 litros de metano. Los volmenes de ambos gases, estn medidos en las mismas condiciones de presin y temperatura (C.N).

La ecuacin es: CH4 + 2O2 ( CO2 + 2H2O

22,4 L 2x22,4 Lluego: 22,4 litros CH4 consumen 2 x 22,4 litros de O2 30 litros CH4 consumiran X litros de O2

litros de O2X = 60 litros de Oxigeno.Calculando por factores de conversin:

El resultado nos indica que para quemar 30 litros de CH4 en C.N se requieren 60 litros de oxigeno.

PUREZA, REACTIVO LMITE Y RENDIMIENTO

Gran parte de las sustancias qumicas utilizadas en las reacciones no son completamente puras o no tienen una pureza del 100 %. Por este motivo, en estos casos, las cantidades a utilizar no siempre estn representadas por los resultados estequiomtricos si no que debe considerarse la pureza correspondiente.

En una reaccin qumica, la sustancia que primero se consume se llama reactivo lmite debido a que determina o limita la reaccin, o cantidad de producto que se forma. Pueden sobrar uno o ms reactivos los cuales son llamados reactantes o reactivos en exceso.

La cantidad de producto calculado que debe formarse cuando el reactivo lmite o limitante ha reaccionado se denomina rendimiento terico. En cambio la cantidad de producto que realmente se obtiene en una reaccin, se llama rendimiento real, este ltimo, generalmente es menos que el rendimiento terico por diferentes razones:

No siempre es posible recuperar todo el producto de la reaccin o por que se producen otras reacciones secundarias.

Ejemplo:

1.- Segn la reaccin indicada, calcule la cantidad de N2SO4 que se puede obtener a partir de 370 g de NaCl al 85 % de pureza.

2NaCl + H2SO4 ( Na2SO4 + 2HCl

Pasos a seguir:

Se balancea la ecuacin, se determinan pesos moleculares de las sustancias de inters y luego se hacen las relaciones estequiomtricas considerando la pureza del NaCl.

Pesos moleculares:

Na2SO4 = 142 g/mol. Cantidad real de NaCl = 370 x 0,85 = 314,5 g

NaCl = 58,5 g/mol.

2NaCl + H2SO4 ( Na2SO4 + 2HCl

2(58,5 g) 142 g

314,5 g X

X = 381,70 g de Na2SO4 (resultado)

2.- Segn la siguiente reaccin HCl + MnO2 ( MnCl2 + Cl2 + H2O

Cuando reaccionan 0,86