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  • 1. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 1 PRESENTACIÓN Bienvenido al estudio de la materia, el átomo y las moléculas que componen todo lo que puedes tocar, ver u oler. Estos átomos están presentes en los materiales que utilizas todos los días. El conocimiento de las características e interacciones de estos materiales se sitúa en el corazón de la química, y esta se encuentra en todo el universo. Muchos de ustedes creen que la química es difícil. Como facilitador del conocimiento te digo que el estudio de la química es divertido y muy emocionante, y además, que es una ciencia muy útil y práctica. Estoy convencido de que tú también llegarás a apreciar la importancia que tiene la química en el desarrollo de la humanidad, y aprenderás a aplicar muchos de sus fundamentos si estás dispuesto a estudiar activamente. No basta con desear ser excelente estudiante. Sólo el trabajo arduo y constante produce los resultados deseados en cualquier campo que te desempeñe. Es importante que tomes la decisión consciente de triunfar y te fijes metas para alcanzarlas. Por ejemplo, una meta diaria podría ser leer cierta sección, resolver los ejercicios del módulo. Como estudiante, debes saber que los estudios sobre el aprendizaje han demostrado que pueden ser necesarios varios niveles de razonamiento para responder diversos tipos de pregunta o resolver ejercicios. Los procesos mentales que debe tener en cuenta son los siguientes: El conocimiento, comprensión, aplicación, el análisis, síntesis y la evaluación El razonamiento activo y creativo es indispensable para su estudio provechoso. Ver televisión, no exige mucho razonamiento activo. El aprendizaje se forma activo cuando lees y te planteas preguntas, cuando escuchas la clase y te formulas preguntas, cuando comentas con los demás lo que ha leído y escuchado y cuando desarrolla los ejercicios planteados. En el módulo encontrarás todos los temas que se analizarán en el Primer año de bachillerato común. Que están organizados sistemáticamente, de una manera fácil para que usted se apropie de estos conocimientos. Al finalizar cada unidad hay una evaluación que tienes que desarrollar y presentarla al profesor
  • 2. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 2 UNIDADES DE MEDIDAS Nombres de las unidades fundamentales SI y las unidades complementarias MAGNITUD FÍSICA NOMBRE DE LA UNIDAD SÍMBOLO MAGNITUD FÍSICA NOMBRE DE LA UNIDAD SÍMBOLO DE LA UNIDAD Longitud metro m Temperatura Centígrado C0 Masa Kilogramo Kg Densidad Gramo/litro g/L Volumen Metro cúbico m3 Velocidad Metro/segundo m s-1 Tiempo Segundo s Aceleración Metro/segundo2 m s2 Corriente Ampere A Fuerza Newton N (Kg m s2 Ctd materia Mol mol Superficie Metro cuadrado m2 Constantes fundamentales Constante Símbolo Valor Velocidad de la luz c 2.9979·108 m·s-1 Carga elemental e 1.6021·10-19 C Masa en reposo del electrón me 9.1091·10-31 kg Masa en reposo del protón mp 1.6725·10-27 kg Constante de Planck h 6.6256·10-34 J·s Constante de Avogadro NA 6.0225·1023 mol-1 Constante de Boltzmann k 1.3805·10-23 J·K-1 Constante de los gases R 8.3143 J·K-1 ·mol-1 Permitividad del vacío ε0 8.8544·10-12 N-1 ·m-2 ·C2 Permeabilidad del vacío μ0 1.2566·10-6 m·kg·C-2 Constante de gravitación G 6.670·10-11 N·m2 ·kg-2 Aceleración de la gravedad a nivel del mar g 9.7805 m·s-2
  • 3. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 3 TABLAS DE EQUIVALENCIAS PARA CONVERSION DE MEDIDAS PARA CONVERTIR EN MULTIPLICAR POR CAPACIDAD Litro Onzas (LS) 33.8147 LS galones Litros 3.7853 LONGITUD Centímetros pulgadas 0.3937 Centímetros Metros 0.01 Centímetros Milímetros 10 Metro Centímetros 100 Metro Pie 3.2808 Metro Pulgada 39.37 Metro Yarda 1.093613 Metro ³ Pie ³ 35.31 Metro ³ Pulgada ³ 61023,3779 Milímetro centímetros 0.1 Milímetro Pulgada 0.0394 Millas Yardas 1760 Millas Pies 5280 Millas Metros 1609.344 Millas Kilómetros 1.609344 Onza (US) milímetros 29.5729 Pie Centímetros 30.48 Pie Metros 0.3048 Pie Pulgadas 12 Pulgada Centímetros 2.54 Yardas Pie 3 Yardas Metros 0.9144 PESO Gramos Miligramos 1000 Kilogramos Libras 2.2046 Kilogramos por centímetro ² Libras por pulgada ² 14.2234 Libras Onzas 16 Libras Gramos 453.5924 Libras Kilos 0.4536 Kilogramos gramos 1000 Tonelada larga Kilogramos 1016
  • 4. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 4 TEMPERATURA Centígrados o Celsius Fahrenheit 9/5 y sumar 320 F Fahrenheit Centígrado o Celsius Restar 320 F mult. x 5/9 VOLUMEN Pie ³ centímetro ³ 28320 Pie ³ Pulgada ³ 1728 Pie ³ Litros 28.32 Pulgada ³ Centímetro ³ 16.38706 Pulgada ³ Onzas (LS) 0.5541
  • 5. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 5 UNIDAD. I TÍTULO: LA QUÍMICA EN EL DESARROLLO DE LA HUMANIDAD. OBJETIVO. Analizar la importancia de la química en el desarrollo de la humanidad, el proceso de evolución de esta ciencia a través de la lectura científica con la finalidad de comprender el proceso de transformación de la materia CONTENIDOS.  Lectura de introducción  ¿Qué es química?  Historia de la química  Importancia de la química y relación con otras ciencias  División de la química  El método científico  El laboratorio de química  Evaluación PARA REFLEXIONAR El aprendizaje se da en pasos pequeños. Comienza aquí y ahora, y no mañana, a estudiar y resolver problemas.
  • 6. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 6 1.1Efectos que produce la influencia de la química en el medio ambiente. Las propiedades de los aerosoles que más afectan a los proceso de contaminación atmosférica son el tamaño de sus partículas, la forma y la composición química. Como tóxico se entiende cualquier sustancia que, introducida en el cuerpo en una cierta cantidad, ocasiona la muerte o graves trastornos. Los efectos tóxicos pueden variar entre reacciones alérgicas más o menos leves y la muerte, con todo tipo de enfermedad o daño temporal o permanente en el entremedio. Son muy escasos los casos de que una contaminación ambiental causa una intoxicación tan grave que se produce la muerte instantánea o en poco tiempo (aunque se conocen casos extremos de este tipo). Más común es que contaminaciones del agua o del suelo producen algún tipo de enfermedad (incluyendo cáncer) o reacciones alérgicas. Existen numerosos sustancias que, en pequeña dosis, son necesarios o beneficiosos para el cuerpo / la salud y que ingeridas en dosis superior a un cierto límite pueden dañar al organismo. La ciencia que estudia las propiedades venenosas (o tóxicas) de las sustancias y sus efectos en seres vivos es la toxicología. La meta principal de la toxicología es la definición del límite (o sea, de la concentración) en que una sustancia comienza a tener efectos nocivos. Medio ambiente debe entenderse como el conjunto integrado por cultura, sociedad y naturaleza. Las personas pueden considerarse un medio interno que está en continua interacción con el medio exterior y esto determina su condición de salud-enfermedad. Si las actividades que realiza el hombre fueran positivas y constructivas, el medio en que viviría sería más saludable, pero si sus actividades son destructivas y negativas, el hombre se encuentra en un medio hostil, extraño y poco saludable. De ahí la decisión que el hombre tiene que adoptar conductas conservacionista para llegar a una armonía con la naturaleza
  • 7. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 7 1.2. ¿Qué es química? Química es una ciencia natural, que estudia la materia a un nivel atómico y molecular, sus propiedades, estructura y transformaciones. La ubicuidad de la química en las ciencias naturales hace que sea considerada como una de las ciencias básicas. La química es de gran importancia en muchos campos del conocimiento, como la ciencia de materiales, la biología, la farmacia, la medicina, la geología, la ingeniería y la astronomía, entre otros. Los procesos naturales estudiados por la química involucran partículas fundamentales (electrones, protones y neutrones), partículas compuestas (núcleos atómicos, átomos y moléculas) o estructuras microscópicas como cristales y superficies. Desde el punto de vista microscópico, las partículas involucradas en una reacción química pueden considerarse como un sistema cerrado que intercambia energía con su entorno. En procesos exotérmicos, el sistema libera energía a su entorno, mientras que un proceso endotérmico solamente puede ocurrir cuando el entorno aporta energía al sistema que reacciona. En la gran mayoría de las reacciones químicas hay flujo de energía entre el sistema y su campo de influencia, por lo cual podemos extender la definición de reacción química e involucrar la energía cinética (calor) como un reactivo o producto. 1.3. Historia de la química La historia de la química está ligada al desarrollo del hombre y el estudio de la naturaleza, ya que abarca desde todas las transformaciones de materias y las teorías correspondientes. 1.3.1. Primeros avances de la química. El principio del dominio de la química es el dominio del fuego. Hay indicios de que hace más de 500.000 años, en tiempos del homus erectus, algunas tribus consiguieron este logro que aún hoy es una de las tecnologías más importantes. No sólo daba calor en las noches de frío,
  • 8. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 8 también ayudaba a protegerse contra los animales salvajes y permitía la preparación de comida cocida. Esta contenía menos microorganismos patógenos y era más fácilmente digerirla. Así bajaba la mortalidad y se mejoraban las condiciones generales de vida. Nuevamente, resultó imprescindible para el desarrollo de la metalurgia, la madera, el carbón y la mayoría de los procesos químicos. Es así como la química es considerada una ciencia importante para la explicación de fenómenos de la vida cotidiana. 1.3.2. La metalurgia. La metalurgia es uno de los principales procesos de transformación de la materia utilizados hasta 1991. Comenzó con el descubrimiento del cobre, del oro y de la plata. Aunque existe en la naturaleza como elemento la mayor parte se halla en forma de minerales como la calcopirita, la azurita o la malaquita. Especialmente las últimas son fácilmente reducidas al metal. Se supone que unas joyas fabricadas de alguno de estos minerales y caídas accidentalmente al fuego llevaron al desarrollo de los procesos correspondientes para obtener el metal. Luego por experimentación o como resultado de mezclas accidentales se descubrió que las propiedades mecánicas del cobre se podían mejorar en sus aleaciones. Especialmente tuvo éxito la aleación del cobre con el estaño y trozos de otros elementos como el arsénico conocido como bronce que se consiguió de forma aparentemente independiente en oriente próximo y en China desde dónde se extendió por casi todo el mundo y que dio el nombre a la edad de bronce. Otro hito metalúrgico era la obtención del aluminio. Descubierto a principios del siglo XIX y en un principio obtenido por reducción de sus sales con metales alcalinos, destacó por su ligereza. Su precio superó el del oro y era tan apreciado que unos cubiertos regalados a la corte francesa se fabricaron de este metal. Con el descubrimiento de la síntesis por electrólisis y posteriormente el desarrollo de los generadores eléctricos su precio cayó abriéndose nuevos campos para su uso. 1.3.3. La cerámica. Otro campo de desarrollo que ha acompañado al hombre desde la antigüedad hasta el laboratorio moderno es el del vidrio y de la cerámica.
  • 9. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 9 Sus orígenes datan de la prehistoria cuando el hombre descubrió que los recipientes hechos de arcilla, cambiaron sus características mecánicas e incrementaron su resistencia frente al agua si eran calentados en el fuego. Para controlar mejor el proceso se desarrollaron diferentes tipos de hornos. En Egipto se descubrió que recubriendo la superficie con mezclas de determinados minerales (sobre todo mezclas basadas en feldespato y galena) esta se cubría con una capa muy dura y brillante, el esmalte, cuyo color se podía variar añadiendo pequeñas cantidades de otros minerales o las condiciones de aireación en el horno. Estas tecnologías se difundieron rápidamente. En China se perfeccionaron las tecnologías de fabricación de las cerámicas hasta dar con la porcelana en el siglo VII. Durante siglos china mantenía el monopolio en la fabricación de este producto. Tan sólo en el siglo XVIII Johann Friedrich Böttger reinventó el proceso en Europa. Relacionado con el desarrollo de la cerámica es el desarrollo del vidrio a partir de cuarzo y carbonato de sodio o potásico. Su desarrollo igualmente empezó en el antiguo Egipto y fue perfeccionado por los romanos. Su producción masiva a finales del siglo XVIII instó al gobierno francés a promocionar un concurso para la obtención del carbonato sódico ya que la fuente habitual -las cenizas de madera- no se obtuvieron en cantidades suficientes como para cubrir la creciente demanda. Sobre todo las necesidades de la industria óptica de vidrio de alta calidad llevaron al desarrollo de vidrios especiales con añadidos de boratos, aluminosilicatos, fosfatos etc. Así se consiguieron vidrios con constantes de expansión térmica especialmente bajas, índices de refracción muy elevados o muy pequeños etc. Este desarrollo empujó por ejemplo la química de los elementos de las tierras raras. Aún hoy en día la cerámica y el vidrio son campos abiertos de investigación. 1.3.4. La química como ciencia. El filósofo griego Aristóteles pensaba que las sustancias estaban formadas por cuatro elementos: tierra, aire, agua y fuego. Paralelamente discurría otra corriente, el atomismo, que postulaba que la materia
  • 10. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 10 estaba formada de átomos, partículas indivisibles que se podían considerar la unidad mínima de materia Entre los siglos III a. C. y el siglo XVI D.C la química estaba dominada por la alquimia. El objetivo de investigación más conocido de la alquimia era la búsqueda de la piedra filosofal, un método hipotético capaz de transformar los metales en oro y el elixir de la vida. En la investigación alquímica se desarrollaron nuevos productos químicos y métodos para la separación de elementos químicos. De este modo se fueron asentando los pilares básicos para el desarrollo de una futura química experimental. La química como tal comienza a desarrollarse entre los siglos XVI y XVII. En esta época se estudió el comportamiento y propiedades de los gases estableciéndose técnicas de medición. Poco a poco fue desarrollándose y refinándose el concepto de elemento como una sustancia elemental que no podía descomponerse en otras. También esta época se desarrolló la teoría del flogisto para explicar los procesos de combustión. A partir del siglo XVIII la química adquiere definitivamente las características de una ciencia experimental. Se desarrollan métodos de medición cuidadosos que permiten un mejor conocimiento de algunos fenómenos, como el de la combustión de la materia, descubriendo Lavoisier el oxígeno y sentando finalmente los pilares fundamentales de la química moderna. 1.3.5. El vitalismo y el comienzo de la química orgánica. Después de que se comprendieran los principios de la combustión, otro debate de gran importancia se apoderó de la química: el vitalismo y la distinción esencial entre la materia orgánica e inorgánica. Esta teoría asumía que la materia orgánica sólo puede ser producida por los seres vivos, atribuyendo este hecho a una vis vitalis inherente a la propia vida. Base de esta asunción era la dificultad de obtener materia orgánica a partir de precursores inorgánicos.
  • 11. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 11 Este debate fue revolucionado cuando Friedrich Wohler descubrió accidentalmente en 1828 cómo se podía sintetizar la urea partir de cianato de amonio, mostrando que la materia orgánica podía crearse de manera química. 1.4. Importancia de la química y relación con otras ciencias La industria química es uno de los sectores más productivos, considerada dentro del sector secundario de la economía, el cual corresponde a las industrias de transformación y procesamiento de materiales. Dada la tendencia mundial hacia la globalización comercial, la industria nacional deberá incrementar la productividad de sus plantas y elevar la calidad de sus productos para competir en el mercado internacional. La sociedad y la industria generan millones de toneladas de residuos peligrosos y no-peligrosos anualmente, por ello es indispensable el uso adecuado y eficiente de materias primas y energéticos, el desarrollo de nuevos procesos con tecnologías limpias, así como la optimización del uso de recursos y de la operación de los procesos existentes. Indudablemente la ingeniería química ha contribuido al bienestar económico moderno, y estos cambios lo transformarán en calidad de vida. Para lograr esto es necesario realizar investigación en áreas como: síntesis y catálisis química, ingeniería y ciencia de procesos, bioquímica y metrología. Esta investigación debe realizarse enfatizando el análisis, síntesis y desarrollo de tecnología considerando restricciones económicas, ambientales y energéticas. Con esto el rango de investigación-aplicación es considerable tomando en cuenta que en la actualidad los mayores problemas son generados por desechos industriales. Existen empresas con nuevos conceptos y retos para una agricultura inteligente. Que son conscientes de la necesidad que tiene la moderna agricultura de productos de acción específica para ayudar, tanto al técnico como al agricultor, a desarrollar técnicas para aumentar la calidad de los frutos y mejorar la producción.
  • 12. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 12 Para el medio ambiente y la ecología trabajan con los métodos más modernos para ofrecer al agricultor soluciones concretas, innovadoras y rentables en el ámbito de la nutrición y protección vegetal, compatibles con el medio ambiente para mantener sus cultivos sanos y hacerle partícipe de las últimas técnicas para conseguir el máximo beneficio. Una agricultura basada en el respeto al medio ambiente, elaboran productos que no deterioran la calidad de nuestra ecología, rechazando productos tóxicos y utilizando productos naturales en los métodos biotecnológicos de formulación. 1.5. División de la química Química General: Estudia los fenómenos comunes a toda la materia, sus propiedades y leyes. Química Inorgánica: Estudia las sustancias constituyentes de la materia sin vida. Química Orgánica: Estudia las sustancias de la materia viviente. Bromatología: Control y producción de alimentos Química Analítica: Estudia la comprensión y estructura de las sustancias. Bioquímica: Estudia los procesos químicos que ocurren en los seres vivos. Físico-Química: Estudia los fenómenos comunes a estas dos ciencias. Quimiurgia: Estudia la aplicación de la química en la agricultura. Astroquímica: Estudia la composición sustancial existente en el universo. Radioquímica: Estudia las transformaciones de los elementos y sustancias radioactivas.
  • 13. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 13 Química Aplicada: Estudia la utilización de elementos y compuestos en los diferentes campos. Petroquímica: Industria del petróleo Farmacéutica: Fabricación de medicina 1.6. El método científico 1.6. El laboratorio Un laboratorio es un lugar dotado de los medios necesarios para realizar investigaciones, experimentos, prácticas y trabajos de carácter científico, tecnológico o técnico. Los laboratorios están equipados con instrumentos de medidas o equipos con los que se realizan experimentos, investigaciones o prácticas diversas, según la rama de la ciencia a la que se dedique. También puede ser un aula o dependencia de cualquier centro docente acondicionada para el desarrollo de clases prácticas y otros trabajos relacionados con la enseñanza. MÉTODO CIENTÍFICO Observación Experimentación Ley Hipótesis Teoría Recolección y ordenamiento de datos Práctica en el laboratorio Comportamie nto de la observación Conjunto de conocimient o que de explicar el problema La confirmación de la hipótesis Es un proceso ordenado que nos permite investigar
  • 14. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 14 1.7. Evaluación formativa de la unidad: Para contestar y desarrollar las siguientes preguntas, tiene que realizar una lectura científica de los contenidos de la unidad e investigar en el internet, libros, profesores, tus padres y desarrollar el pensamiento lógico. Te deseo suerte. 1.- En un organizador del conocimiento realizar con tus propias palabras una definición de química y su clasificación. 2.- Escriba cuatro ejemplos de fenómenos químicos y físico, y establezca cuatro diferencias entre estas dos ciencias y cuatro semejanzas. 3.- ¿Qué es una reacción química? Escriba dos ejemplos 4.- Escriba una V o F en el paréntesis si considera que la respuesta es verdadera o falsa de los siguientes ítems. 1. ¿Química es transformación de materia? ( ) 2. ¿El metabolismo de la sustancias es proceso físico? ( ) 3. ¿La oxidación del hierro es un proceso físico? ( ) 4. ¿Los alquimistas buscaban petróleo? ( ) 5. ¿Del arroz se puede obtener combustible? ( ) 6. ¿La hipótesis es parte del método científico? ( ) 5.- En un cuadro de doble entrada realiza un resumen de la evolución de la química 6.- Realiza un resumen de la importancia que tiene la química y su relación con otras ciencias. 7.- Cree que la química contribuye en usted, en su hogar y en la salud. Argumente 8.- Utilizando el método científico investiga los materiales que se utilizan en el laboratorio de química, dibújalo, e indica sus usos, y cuáles son las normas que debes cumplir para la realización de prácticas. 9.- El ser humano desde que nace viene a contaminar el Ambiente. Explique qué haría usted para tratar de evitar hacerle menos daño a este planeta.
  • 15. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 15 UNIDAD II TÍTULO: PROPIEDADES Y TRANSFORMACIÓN DE LA MATERIA OBJETIVO: Interpretar que es materia, su transformación, cambios, composición, clasificación y unidades de medidas mediante el análisis y ejercicios con la finalidad de que comprenda el proceso de transformación que ocurre en la naturaleza. CONTENIDOS:  ¿Qué es materia?  División de la materia  Unidades de medida de la materia  Propiedades de la materia  Clasificación de la materia  Cambios de estados de la materia  Actividad PARA REFLEXIONAR: Asiste a todas las clases, tanto mental como físicamente. Donde quiera que estés, procura estar plenamente ahí. Sonríe. Aprender es estimulante y divertido. Aprende a aceptar y a estar satisfecho de ti mismo, de tu familia y de tus triunfos.
  • 16. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 16 Cuento sobre el agua "Todo por una gota de agua" Hace mucho tiempo por la rivera del río Teaone vivían muchas familias utilizaban el agua para lavar su ropa, para regar sembríos, lavar corrales y carros; sobre su rivera se ubicaron ganaderías chancheras, se les talaron los árboles por todo su alrededor, se implantaron piscinas recreativas, ciudadelas, refinería, fabricas Y todos sus afluentes descargaban en las aguas de este importante ecosistema acuático. Le echaban basura al río para que este se la lleve lejos, sin saber que estaban ensuciando el agua, contaminándolo con muchas sustancias tóxicos, detergentes, basuras y todo material sólido que utilizaban, un día se dieron cuenta que el río no tenía mucho caudal y poco apoco se estaba secando y cambiando de color, hasta que se secó y todos los animales empezaron a morirse y ellos también, entonces lloraron tanto que ya no tenían lagrimas y estaban sin fuerzas sus almacenes de agua se acabaron pronto. Entonces de tanto llorar la lágrima de un niño cayó como una gota de agua al suelo y sucedió un milagro, desde ese momento empezó a expandirse hasta convertirse en un río de agua dulce, todos se asombraron del milagro y preguntaron al niño de dónde había salido el agua y él contestó mis lágrimas se convirtieron en río. Desde ese momento comprendieron que el agua era el compuesto más importante en la vida de nuestro planeta y que era el regalo más preciado que dios nos había dado y que hay que cuidarlo mucho y no se debe contaminarlo con materiales sólidos y otros desechos para que todos gocemos del agua y la vida, así aprendieron la lección estas familias y aprendieron a cuidar el agua y vivieron muy felices
  • 17. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 17 2.1. ¿Qué es materia? MATERIA La materia es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio y tiene masa,
  • 18. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 18 2.2. División de la materia: La materia es discontinua por eso la podemos dividir de la siguiente manera: por método mecánico se obtiene partículas, por el método físico moléculas, por el método químico átomo y por el físico químico protones, neutrones y electrones 2.3.- Magnitudes de medida de la materia Una magnitud física es una propiedad o cualidad de un objeto sistema físico a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición cuantitativa. Seguramente entre las primeras magnitudes definidas resultan la longitud de un segmento y la superficie de un cuadrado. Las magnitudes físicas se cuantifican usando un patrón que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrón. Por ejemplo, se considera que la longitud del metro patrón es 1. Existen magnitudes básicas y derivadas, y constituyen ejemplos de magnitudes físicas: la masa, la longitud, el tiempo, la carga eléctrica, la densidad, la temperatura, la velocidad, la aceleración, y la energía. 2.3.1. Ejercicios de longitud para realizar: 1. Convertir 6km a m 2.- Convertir 38 pies a metros 3.- Un avión viaja de Esmeraldas a Quito a una altura de 12500pie determinar la altura en Km 6 Km 1000m 1km = 6000Km 38 pies 0.3048m 1pie = 11,58m
  • 19. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 19 4.- Convertir 15m a cm y pulgadas 5.- Determinar cuantos centímetros hay en 8 pies 6.- Convertir a m las siguientes equivalencias: 30050mm, 12 pulgadas 7.- ¿En 7 km cuantos metros, pies y centímetros hay? 2.3.2. Ejercicios propuestos de masa 1.- Convertir 100libras a Kilogramos y gramos 2.- ¿En 3Kg cuantos gramos hay? 3.- Determinar cuántos Kg tiene una persona si tiene de peso 186.5Lbrs 4.-Convertir 8976 gramos a mg, Kg y Lbrs 5.- ¿En 4 toneladas cuantos Kg hay? 2.3.3. Ejercicios propuestos de volumen. 1.- Convertir 6m3 a litros 2.- Un tanque tiene las siguientes dimensiones. 70.5 cm por 105mm por 0.6m. ¿Cuál es su volumen en litros 3.- ¿En 200barriles cuantos litros hay? 4.- Convertir 300litros a m3 5.- Investigue cuantos m3 de agua consume al mes en su hogar y cuanto debe pagar mensualmente, si el litro de agua cuesta $0.12 centavos de dólares 6.- Convertir 36 galones a litros 7.- En 6litros de leche cuantos cm3 hay 2.3.4. Ejercicios de densidad. En física y química, la densidad de una sustancia es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La densidad de una sustancia es el cociente entre la masa y el volumen: Densidad = Masa/Volumen d = m/V
  • 20. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 20 La masa y el volumen son propiedades generales o extensivas de la materia, es decir son comunes a todos los cuerpos materiales y además dependen de la cantidad o extensión del cuerpo. En cambio la densidad es una propiedad característica, ya que nos permite identificar distintas sustancias. Por ejemplo, muestras de cobre de diferentes pesos 1,00 g, 10,5 g, 264 g, ... todas tienen la misma densidad, 8,96 g/cm3 . 1.- Determinar la densidad de un cuerpo que pesa 462g que desplaza 62.6ml de agua 2.- La masa de un vaso vacío es 274 g. Se mide, con una probeta graduada, 200 ml de aceite de oliva y se vierten en el vaso. Se pesa el vaso con su contenido, obteniendo un valor de 456 g. ¿Cuál es la densidad del aceite? Exprésala en g / cm3, en kg / l y en unidades del SI. 3.- Completa la tabla siguiente: SUSTANCIAS MASA (g) VOLUMEN cm3 DENSIDAD (g/cm3 ) Hielo 184 0.92 Poliestireno expandido 10 1000 Vidrio 50 2.60 Agua de mar 510 1.02 4.- Calcula el volumen en litros que tendrán 2 kg de poliestireno expandido (densidad = 0,92 g / cm3). 5.- Calcula el volumen que tendrán 3 kg de vidrio (densidad = 2,60 g /ml) 6.- Un masa de azufre que pesa 11.00g, desplaza 5.4ml de agua. ¿Cuál es la densidad del azufre? 2.3.5. Temperatura. Es la medida de la cantidad de calor que tiene un cuerpo. La escala Celsius al igual que las escalas Fahrenheit y la escala Kelvin o absoluta sirven para determinar la temperatura de un cuerpo. Guardan la siguiente relación °C = 5/9 (°F – 32 ) °F = 9/5 °C + 32 °K = °C + 273
  • 21. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 21 comparación de los termómetros en las escalas Kelvin, Celsius y Fahrenheit Punto de ebullición del agua Punto de congelación del agua Cero absoluto de Temperatura 373 K 273 K 0 K 100°C 0°C -273°C 100° = 180°F 212°F 32°F -460°F Kelvin (escala absoluta) Celsius (centígrado) Fahrenheit 1.- Transformar las siguientes temperaturas:  75 C0 a F0  98,6 F0 a C0  230 F0 a K 2.- ¿A qué temperatura darán la misma lectura un termómetro Celsius y un termómetro Fahrenheit? 3.- la tempera tura promedio en la ciudad de Esmeraldas es de 28C0 . Transformar esa temperatura en Kelvin y Fahrenheit 4.- En la capital del Ecuador (Quito) un termómetro en la escala Celsius marca 12C0 . ¿Cuánto indicara un termómetro en la escala Fahrenheit? 5.- Transformar -40F0 a C0
  • 22. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 22 2.4. Propiedades de la materia Todo lo que nos rodea y que sabemos cómo es se le llama materia. Aquello que existe pero no sabemos cómo es se le llama no-materia o antimateria. Al observar la materia nos damos cuenta que existen muchas clases de ella porque la materia tiene propiedades generales y propiedades particulares.  Propiedades generales. Las propiedades generales son aquellas que presentan características iguales para todo tipo de materia. Dentro de las propiedades generales tenemos: Masa = Es la cantidad de materia que posee un cuerpo Peso = Es la fuerza de atracción llamada gravedad que ejerce la tierra sobre la materia para llevarla hacia su centro. Extensión = Es la propiedad que tienen los cuerpos de ocupar un lugar determinado en el espacio. Impenetrabilid ad = Es la propiedad que dice que dos cuerpos no ocupan el mismo tiempo o el mismo espacio. Inercia= Es la propiedad que indica que todo cuerpo va a permanecer en estado de reposo o movimiento mientras no exista una fuerza externa que cambie dicho estado de reposo o movimiento. Porosidad = Es la propiedad que dice que como la materia esta constituida por moléculas entre ellas hay un espacio que se llama poro. Elasticidad = Es la propiedad que indica que cuando a un cuerpo se le aplica una fuerza esta se deforma y que al dejar de aplicar dicha fuerza el cuerpo recupera su forma original; lógicamente sin pasar él limite de elasticidad. "limite de influenza " Divisibilidad = Esta propiedad demuestra que toda la materia se puede dividir.  Propiedades Específicas. Todas las sustancias al formarse como materia presentan unas propiedades que las distinguen de otras y esas propiedades reciben el nombre de especificas y dichas propiedades reciben el nombre de color, olor, sabor, estado de agregación, densidad, punto de ebullición, solubilidad, etc.
  • 23. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 23 El color, olor y sabor demuestra que toda la materia tiene diferentes colores, sabores u olores. El estado de de agregación indica que la materia se puede presentar en estado sólido, liquido o gaseoso. La densidad es la que indica que las sustancias tienen diferentes pesos y que por eso no se pueden unir fácilmente. 2.5. Clasificación de la materia Materia heterogéneo Es una mezcla de sustancias en más de una fase o que son físicamente distinguibles. EJEMPLO: mezcla de agua y aceite. Material homogéneo: Constituido por una sola sustancia o por varias que se encuentran en una sola fase EJEMPLO: mezcla de sal y agua.
  • 24. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 24 Solución: Es un material homogéneo constituido por más de una sustancia. Son transparentes, estables y no producen precipitaciones. Una característica muy importante es la composición, la cual es igual en todas sus partes. Sin embargo, con los mismos componentes es posible preparar muchas otras soluciones con solo variar la proporción de aquellos EJEMPLO: las gaseosas. Sustancia pura: Es un material homogéneo cuya composición química es invariable. EJEMPLO: alcohol (etanol) Elemento: Sustancia conformada por una sola clase de átomos EJEMPLO: nitrógeno gaseoso (N2), la plata (Ag) Compuesto: Sustancia conformada por varias clases de átomos EJEMPLO: dióxido de carbono (CO2) 2.6. Cambios de la materia  Cambio físico. Cambio que sufre la materia en su estado, volumen o forma sin alterar su composición. Emp. En la fusión del hielo, el agua pasa de estado sólido a líquido, pero su composición permanece inalterada  Cambio químico. Cambio en la naturaleza de la materia, variación en su composición. Emp. En la combustión de una hoja de papel, se genera CO, CO2 y H2O a partir de celulosa, cambiando la composición de la sustancia inicial. 2.7. Cambios de estado El estado en que se encuentre un material depende de las condiciones de presión y temperatura, modificando una de estas variables o ambas, se puede pasar la materia de un estado a otro. La materia se presenta en los estados de: sólido, liquido, gaseoso, plasma y radiante
  • 25. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 25 CARACTERÍSTICAS DE LOS DIFERENTES ESTADOS DE LA MATERIA SÓLIDOS LÍQUIDOS GASES COMPRESIBILIDAD No se pueden comprimir No se pueden comprimir Sí pueden comprimirse VOLUMEN No se adaptan al volumen del recipiente Se adaptan al volumen del recipiente Se adaptan al volumen del recipiente GRADOS DE LIBERTAD Vibración Vibración, rotación Vibración, rotación, traslación EXPANSIBILIDAD No se expanden No se expanden Sí se expanden
  • 26. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 26 2.8. Actividad Sobre las propiedades de la materia 1. Señala la afirmación correcta. a) El volumen es una propiedad específica de la materia. b) La masa es una propiedad general de la materia. c) La densidad es una propiedad general de la materia. 2. ¿Qué es la densidad? a) Masa dividida entre volumen. b) Volumen dividido entre masa. c) Masa por volumen. d) Ninguna de las respuestas es correcta 3. ¿Cuál o cuáles de estas afirmaciones son correctas? a) La densidad se mide en kg/m3 en el sistema internacional. b) El kg/m3 es igual al kg/l. c) El kg/m3 es superior al g/l d) El kg/l es mayor que el g/cm3 Estados de agregación * Estado de agregación en el que las fuerzas de atracción entre partículas son muy Débiles: (1) _______. * Estado de agregación con forma definida: (2) _______. * Estado de agregación con forma indefinida pero con volumen definido: (3) _______. Gas Líquido Sólido Cambios de estado (I). 1. En qué proceso un líquido se convierte en gas a) Fusión. b) Vaporización. c) Condensación. d) Sublimación. 2. ¿En qué proceso un líquido se convierte en sólido? a) Solidificación. b) Condensación. c) Sublimación regresiva. d) Fusión.
  • 27. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 27 Cambio de estado (II) corrija los errores Paso de sólido a líquido Vaporización Paso de líquido a gas Fusión Paso de gas a líquido Solidificación Paso de líquido a sólido Sublimación regresiva Paso de sólido a gas Condensación Paso de gas a sólido Sublimación Vaporización La vaporización es el paso de líquido a gas, que se puede producir de dos formas: por (1)___________ o por ebullición? La (2)___________ tiene lugar a cualquier temperatura mientras que la (3)___________ tiene lugar a una temperatura determinada. La (4)___________ tiene lugar en cualquier lugar del líquido mientras que la (5)___________ tiene lugar en la superficie. La (6)___________ se produce de forma tumultuosa mientras que la (7)___________ se Produce lentamente. ebullición ebullición ebullición evaporación evaporación evaporación Contaminación ambiental Escribe un cuento sobre contaminación ambiental con la ayuda de tu familia Defina cada uno de los estado de la materia
  • 28. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 28 UNIDAD. III TÍTULO: MEZCLA Y COMBINACIÓN DE SUSTANCIAS OBJETIVO. Diferenciar lo que es una mezcla de una combinación mediante la experimentación con la finalidad de comprobar los cambios que se producen CONTENIDOS.  Cuerpo puro  Mezcla  Combinación  Diferencias entre mezcla y combinación  Métodos de separación de mezclas  Actividad PARA REFLEXIONAR Cuida de ti mismo. Físicamente: necesitas dormir, hacer ejercicio y alimentarte correctamente. Mentalmente: ejercita tu cerebro leyendo, relacionando lo que aprende en diferentes clases y concentrando tu atención en cómo te incumbe todo ello
  • 29. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 29 Ecosistema Ecosistema es el conjunto de sistemas interactivos conformados por elementos bióticos y abióticos, cuyas interrelaciones permiten el equilibrio en el desarrollo de los procesos vitales naturales; el ecosistema es más, un sistema funcional que incluye una comunidad de seres vivos y su medio, según su permeabilidad se puede hablar de ecosistemas abiertos y cerrados. Cuando la permeabilidad es muy grande y los flujos externos ponen en peligro el equilibrio interno del ecosistema, se habla fragilidad. A nivel general se aplica el término fragilidad para aquellos ecosistemas que por acción del ser humano están en peligro de desaparecer. La mayor unidad ecológica marina la constituyen los océanos con sus costas y estuarios. En el océano se identifican sistemas ecológicos de diferente magnitud. Estos sistemas ecológicos tienen extensiones o límites que están dados por factores como: barreras físicas, que favorecen el mantenimiento de comunidades; factores del medio, que disminuyen el área de la comunidad biótica, la salinidad e incluso la capacidad reproductiva de la comunidad. El equilibrio dinámico entre los factores bióticos y abióticos son los que dan un grado de estabilidad y permanencia al océano. Las aguas oceánicas poseen sustancias sólidas (en disolución) que son utilizadas como alimento por las especies que allí habitan.
  • 30. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 30 3.1. Cuerpo puro Es aquel que no tiene la más mínima impureza y tiene valores fijos en sus constantes físicas como: el punto de fusión, de ebullición. Se llama QP químicamente puro. Un cuerpo puro puede ser un elemento químico o una molécula (compuesto). Ejemplos. El oro, plata, C12H22H11, H2O 3.2. Mezcla. Es la unión de dos o más cuerpos simples o compuestos que intervienen en cualquier cantidad, sin que los componentes sufran la más mínima transformación de su estructura molecular. 3.3. Combinación. Es una reacción química, donde sus componentes intervienen en cantidades fijas sufriendo una transformación de sus componentes. 3.3. Diferencias entre mezcla y combinación. MEZCLA COMBINACIÓN 1. Los componentes intervienen en cualquier cantidad 2. No hay alteración química de los componentes 3. Los componentes se separan fácil- mente 4. es un proceso físico 5. el producto final es igual a sus componentes 1. Los componentes intervienen en cantidades fijas 2. Hay alteración química de los componentes 3. los componentes son difícil de separarlos 4. es un proceso químico 5. el producto final es diferente a sus componentes 3.4. Métodos de separación de mezclas 3.4.1. Mezcla de sólido-sólido. Los componentes de una mezcla se pueden separar por método físico y mecánico:  Flotación. Es un método mecánico, consiste en disolver los componentes en un disolvente; uno de ellos se disuelve y flota el otro por mayor densidad
  • 31. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 31 se deposita en el fondo del recipiente y se procede a la separación, por ejemplo una mezcla de azufre con arena  Atracción mecánica. Es un proceso físico, se utiliza un imán y se acerca a la mezcla, ejemplo una mezcla de polvo de azufre con limadura de hierro  Solubilidad. Uno de los componentes de la mezcla se disuelve en un líquido.  Tamización. Un tamiz es un colador o una malla metálica que permite la separación de cuerpo sólidos de diferente tamaño o grosor. 3.4.2. Mezcla líquido-líquido  Decantación. Sirve para separar dos o más líquidos que no se mezclan; como el agua con el aceite, que tienen diferente densidades.  Destilación. Es un proceso físico que permite la separación de líquidos miscibles. hay destilación: simple, fraccionada y por arrastre de vapor (al vacío). Ejemplo destilación del petróleo 3.4.3. Mezcla de sólido-líquido.  Filtración. Consiste en hacer pasar a través de un cuerpo poroso como papel filtro una mezcla de sólido con líquido.  Centrifugación. Permite separar un sólido que ha formado una solución estable con el líquido. Ejemplo la separación de los componentes de la sangre. 3.4.5. Mezcla gas-gas.  Cromatografía. Permite destilar o separar mezclas muy complejas de gases 3.5. Actividad. 1. Subraye la respuesta correcta y explique él porque. Un fenómeno químico es:  Evaporación del agua  Mezcla de azúcar con agua  Destilación de alcohol  Dilatación de un metal por el calor  Oxidación del hierro con el aire
  • 32. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 32 2. Cuando la materia cambia de estado gaseoso al estado líquido, el fenómeno es:  Fusión  Condensación  Solidificación  Evaporación  Sublimación 3.- La oxidación del cobre es un cambio químico porque:  Se forma una nueva sustancia  Se descompone  Desprende calor  Absorbe calor  Tiene composición definida 4.- Un material que tiene propiedades similares en todas sus partes, tiene composición definida y no puede dividirse en partes más pequeñas es:  Una mezcla heterogénea  Una solución  Un elemento químico  Un compuesto  Una mezcla homogénea 5.- En el siguiente esquema la fusión y la sublimación están representados respectivamente por los números  1 y 2  2 y 3  1 y 5  2 y 5  1 y 6
  • 33. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 33 6.- Una forma de materia que tiene propiedades similares en todas sus partes es:  Una mezcla  Una emulsión  Una suspensión  Homogénea  Heterogénea 7.- La forma más conveniente de separar una mezcla homogénea líquido-líquido es:  Fusión  Decantación  Filtración  Destilación  Tamización 8.- Una mezcla difiere de un compuesto en que:  Su composición es fija  No se puede separar por medio químico  Siempre es heterogénea  Está formada por dos o más elemento 9.- En un esquema de doble entrada escriba 7 diferencias entre Mezcla y combinación. 10.- Explique dos ejemplo donde usted diariamente haya realizado una mezcla y como lo separaría 11.- ¿Qué ocurre cuando las sustancias combusten?
  • 34. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 34 UNIDAD IV TÍTULO: MATERIA Y ENERGÍA COMO PROCESO DE TRANSFORMACIÓN OBJETIVO: Comprender el proceso de transformación de la energía a través del análisis de los diferentes tipos de energía con la finalidad de determinar la importancia de esta en el desarrollo de la tecnología CONTENIDOS:  Termoquímica  ¿Qué es energía?  Equivalencia de unidades de energía  Leyes de conservación de la materia y energía  Clases de energía  Transformación de energía  Energía limpia  Actividad PARA REFLEXIONAR: Busca un compañero (a) de estudio o únete a un grupo de estudio. Las calificaciones aumentan cuando los estudiantes enseñan a los compañeros. Una mejor forma de aprender es enseñando.
  • 35. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 35 Problemas comunes de los humedales Los humedales han sido destruidos porque la sociedad erróneamente los ha considerado como tierras marginadas, inaccesibles, anegadas y plagadas de mosquitos portadores de enfermedades. Sin embargo, la perdida de humedales ha ocasionado un alto costo social. En gran parte esta pérdida ha sido deliberada, incluso planificada por autoridades locales y nacionales, quienes han tomado decisiones al margen del valor total que poseen estos ecosistemas en su estado natural. Son obstáculos para la conservación de los humedales, generalmente: escasa difusión de la información técnica, deficiente conceptos de planificación, políticas incongruentes, estructura institucional débil, inadecuada organización sectorial del manejo de los humedales, metodología de trabajo inapropiada, poco personal calificado, deficiente legislación específica y recursos económicos limitados. En corto tiempo los humedales se ven afectados en la población de peces y otras especies acuáticas, así como de aquellas que dependen de éstas para su supervivencia, éste es el caso de las aves migratorias. La sobrepesca afecta directamente al ciclo de vida de las especies utilizadas y otra capturas incidentales. Las comunidades locales y la demanda de otros usuarios agotan el recurso y al final sus necesidades económicas y alimentación se agravan. Al no haber esta fuente de alimento e ingresos, algunas familias se ven obligadas a emigrar dentro y fuera del país.
  • 36. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 36 4.1. Termoquímica Uno de los aspectos más importante de la química es la producción y flujo de energía. Nos alimentamos a fin de producir la energía necesaria para mantener nuestras funciones biológicas. Quemamos combustible fósiles con objeto de producir energía eléctrica, producir calor para nuestros hogares y generar potencia para aviones, carros, etc. Fabricamos explosivos y propelentes que liberan grandes cantidades de energía, con repercusiones tanto productivas como aterradoras. Las reacciones químicas implican cambios de energía, m{as del 90% de la energía producida en nuestra sociedad proviene de reacciones químicas, en su mayor parte de la combustión de la hulla, productos del petróleo y gas natural 4.2. Energía La energía es la capacidad que tiene un cuerpo o un sistema para realizar un trabajo. Se presenta en diferentes formas: potencial, cinética, eléctrica, calórica, lumínica, nuclear y química. 4.3. Equivalencias de las unidades de energía 1 caloría = 4.184 joule = 4.184 J 1 kilocaloría = 1000 calorías = 1kcal 1 joule = 1 newton x 1 metro (unidad de fuerza) (unidad de longitud) 1 newton = 1 kilogramo x 1 metro x ( 1 segundo) -2 1 joule = 1 kilogramo x 1 metro 2 x ( 1 segundo) -2 1 J = 1 kg m2 s-2
  • 37. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 37 Caloría = Es la cantidad de calor necesaria para elevar en 1º C un gramo de agua. Calor = Es una forma de energía que fluye entre cuerpos debido a una diferencia de temperatura. El calor fluye de un cuerpo caliente a uno frío, hasta que los dos alcanzan igual temperatura. Calor específico = Es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia en un grado centígrado. Ejemplo: Cp del oro: 0.129 J/ g ºC, lo cual indica que son necesarios 0.129 J para elevar en 1°C la temperatura de 1 g de oro. 4.4. Leyes de conservación de la masa y la energía PRIMERA: (Ley de Lavoisier) En una reacción química ordinaria la masa de todos los productos es igual a la masa de las sustancias reaccionantes SEGUNDA : (ley de la Termodinámica ) La energía no se crea ni se destruye , solo se transforma. TERCERA : ( Ley de Einstein ) La materia y al energía pueden transformarse mutuamente , pero la suma total de la materia y la energía del universo es constante 4.5. Clases de energía. Existen varios tipos de energía:  Energía potencial o de reposo: Es aquella energía almacenada que tiene un cuerpo cuando está en reposo, por ejemplo el agua estancada en una represa, etc  Energía cinética o de movimiento: es aquella que tiene un cuerpo o un sistema en movimiento, ejemplo el viento, un coche en movimiento, etc. Ec = ½ m * V2
  • 38. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 38  Energía térmica o calórica: está relacionada con la temperatura de un cuerpo, ejemplo un horno  Energía nuclear: es aquella que por efecto de ruptura o fusión del núcleo de los átomos radiactivo se libera 4.6. Trasformación de energía Los procesos que ocurren en el universo se reducen, en general, al cambio en el movimiento de algunos cuerpos. La energía es un concepto que usamos para analizar los procesos y no una cosa, la energía es algo que pasa de un cuerpo a otro, cambia de forma y se almacena. Así cuando un cuerpo cae decimos que la energía potencial gravitacional del mismo cuerpo-tierra se transforma en energía cin{ética y a la inversa cuando sube. Todos los cuerpos en el universo poseen cierta energía. Si consideramos un átomo, éste tiene energía cinética de traslación, energía cinética y potencial eléctrica de sus electrones y energía de su núcleo. Los procesos que el hombre produce o estimula, como consecuencia del desarrollo tecnológico, en su mayoría pretenden es producir movimiento de un cuerpo, de un líquido o de un gas. Es decir, transformar energía que posee un sistema con un momentum cero en energía; por ejemplo. En una estación hidroeléctrica, la energía cinética del agua, ganada a expensa de su energía potencial gravitacional al caer desde cierta altura, mueve un generador eléctrico, que a su vez pone en movimiento a los electrones en un cable, dando lugar a una corriente eléctrica 4.7. Energía limpia El efecto sobre el medio ambiente de la contaminación, por los residuos humo, gases, materiales radioactivos, etc, y los cambios climáticos, afectado por la necesidad de dispersar la energía degradada. Resulta imperioso, establecer una política global o mundial tendiente a nivelar el consumo de energía sin afectar la calidad de vida y reducir las diferencias entre los consumos de energía de los países desarrollados y de los países en vías de desarrollo. Entre las diferentes clases de energía tenemos:  Solar: producida por los rallos solares  Corriente marinas: por las mareas  Eólica: por los vientos  Hidráulica: por el agua
  • 39. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 39  Nuclear: fusión de los átomos  Biomasa: material orgánico 4.8. Actividad 1.- En la escala Farenheit el punto de ebullición del agua equivale  10000 F  1500 F  1800 F  2120 F  2200 F 2.- Determinar la energía cinética de un cuerpo que tiene una masa de 350g y se mueve a una velocidad de 75m/s2 3.- Escriba una V o F dentro del paréntesis si considera que el enunciado es verdadero o falso 1. La materia se destruye ( ) 2. La energía se transforma ( ) 3.-El relámpago tiene energía potencial ( ) 4.- Un cuerpo pesa igual en la tierra y en la luna ( ) 5.- La energía radiante se presenta en forma de luz ( ) 4.- Escriba 2 ejemplos de energía potencial y dos de energía cinética 5.- Realice un diagrama que explique la transformación de energía 6.- ¿qué es energía eólica? 7.- Explique porque la energía proveniente del carbono es contaminante 8.- ¿Qué tipo de energía propone usted para evitar la contaminación ambiental y por qué? Argumente 9.- Escriba 5 importancias de la energía
  • 40. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 40 UNIDAD V TÍTULO: CUERPOS SIMPLES Y COMPUESTOS OBJETIVO. Diferenciar entre cuerpo simple y compuestos a través de ejemplos con la finalidad de comprender como está formado el universo. CONTENIDOS.  ¿Qué es un elemento químico?  Nombre de algunos elementos químicos  Años en que se descubrieron los elementos químicos  ¿Qué es un compuesto?  Representación de los compuestos  Unidades químicas  Determinación de fórmulas mínimas y molecular  Actividad para desarrollar PARA REFLEXIONAR. Produce una inmensa tristeza pensar que la naturaleza habla mientras el género humano no escucha. Víctor Hugo
  • 41. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 41 La vejez. ¿Un problema de radicales libres? Una de las preocupaciones del ser humano desde época antigua ha sido el cómo detener el envejecimiento. La dos cosas que siempre buscaron los alquimistas fueron la piedra filosofal para convertir los metales en oro y el elixir de larga vida para conseguir la juventud perenne. Varias teorías se han esbozado para explicar el fenómeno de la vejez e incluso hay una ciencia, la gerontología, que estudia los achaques propios de esta etapa y trata de mejorar la vida del anciano. La vejez es una etapa de la vida caracterizada por el menoscabo en el funcionamiento de varios órganos vitales, en la rigidez de las articulaciones, en la aparición de arrugas, pérdida de la coloración del cabello, reducción del agua y de la grasa en el organismo, estrechamiento de las arterias y otros síntomas de deterioro. Los llamados radicales libres son átomos o grupos de átomos de carga eléctrica neutra que poseen un electrón libre y en consecuencia tienden a reaccionar de forma muy rápida con otras sustancias. Algunos de ellos son los radicales de hidrógeno, H+ , es decir un ión de hidrógeno con su único electrón desapareado, el radical metilo CH3 - , y en general todos los provenientes del carbono cuando pierden uno de sus sustituyentes. Algunos son más o menos estables. La teoría que explica la vejez como un problema de radicales libres establece que éstos se forman en el organismo por diversos factores ambientales tales como la luz, que en efecto se ha comprobado favorece dicha formación y las reacciones correspondientes, y la contaminación, sobre todo atmosférica, que llevan con el tiempo a causar reacciones químicas erróneas puesto que producen sustancias indeseables en la célula que causan su disfunción. La acumulación progresiva de tal tipo de sustancias es responsable del proceso de envejecimiento. Basta observar cómo envejece la piel expuesta en forma continua a la luz solar, que se ha comprobado favorece la formación de radicales libres. Tratamientos modernos para evitar o al menos retardar el envejecimiento, consisten en el suministro continuo al organismo de sustancias tales como las hidroxiladas, de comprobada eficacia contra los radicales libres.
  • 42. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 42 5.1. Elementos químicos Es un cuerpo simple formado por una sola clase de átomo 5.2. Nombre de algunos elementos químicos 5.2.1. En honor a planetas y asteroides Mercurio, su nombre se debe al planeta del mismo nombre, pero su abreviatura es Hg. Dioscórides lo llamaba plata acuática (en griego hydrárgyros). Uranio (U): del planeta Urano. Neptunio (Np): del planeta Neptuno. Plutonio (Pu): del planeta Plutón. Cerio (Ce): por el asteroide Ceres, descubierto dos años antes. (¿Sabíais que el cerio metálico se encuentra principalmente en una aleación de hierro que se utiliza en las piedras de los encendedores?). Titanio (Ti): de los Titanes, los primeros hijos de la Tierra según la mitología griega. 5.2.2. Nombres de lugares y similares Magnesio (Mg): de Magnesia, comarca de Tesalia (Grecia). Scandio (Sc), Escandinavia (por cierto, Vanadio (V): Vanadis, diosa escandinava). Cobre (Cu): cuprum, de la isla de Chipre. Galio (Ga): de Gallia, Francia. Germanio (Ge): de Germania, Alemania. Selenio (Se): de Selene, la Luna. Estroncio (Sr): Strontian, ciudad de Escocia. Rutenio (Ru): del latín Ruthenia, Rusia. Terbio (Tb): de Ytterby, pueblo de Suecia. Europio (Eu): de Europa. Holmio (Ho): del latín Holmia, Estocolmo. Tulio (Tm): de Thule, nombre antiguo de Escandinavia. (¿Pero porqué Tm?)
  • 43. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 43 Lutecio (Lu): de Lutetia, antiguo nombre de Pans. Polonio (Po): de Polonia, en honor de Marie Curie (polaca) codescubridora del elemento junto con su marido Pierre. Francio (Fr): de Francia. Americio (Am): de América. Berkelio (Bk): de Berkeley, universidad de California. Californio (Cf): de California (estado estadounidense). 5.2.3. Referente a propiedades Berilio (Be) de beriio, esmeralda de color verde. Hidrógneno (H): engendrador de agua. Nitrógeno (N): engendrador de nitratos (nitrum) Oxígeno (O): formador de ácidos Cloro (Cl) del griego chloros (amarillo verdoso). Argón (Ar) argos, inactivo Cromo (Cr): del griego chroma, color. Manganeso (Mg): de magnes, magnético. Bromo (Br): del griego bromos, hedor, peste. Zinc (Zn): del aleman zink, que significa origen oscuro. Arsenico (As): arsenikon, oropimente amarillo Zirconio (Zr): del árabe zargun, color dorado. Rubidio (Rb): de rubidius, rojo muy intenso (a la llama). Rodio (Rh): del griego rhodon, color rosado. Yodo (I): del griego iodes, violeta. Oro (Au): de aurum, aurora
  • 44. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 44 5.2.4. Nombres de científico Curio (Cm): en honor de Pierre y Marie Curie. Einstenio (Es): en honor de Albert Einstein. Fermio (Fm): en honor de Enrico Fermi. Mendelevio (Md): En honor al químico ruso Dmitri Ivánovich Mendeléiev Nobelio (No): en honor de Alfred Nobel. Lawrencio (Lr): en honor de E.O. Lawrence. 5.3. Años en que se descubrieron los elementos químicos Antes de 1700 1700-1799 1800-1849 1850- Antimonio Plata Arsénico Carbono Cobre Estaño Hierro Mercurio Oro Fósforo Plomo Azufre Nitrógeno Berilio Bismuto Cloro Cromo Cobalto Flúor Hidrógeno Manganeso Molibdeno Níquel Oxígeno Platino Estroncio Telurio Titanio Tungsteno Uranio Itrio Cinc Circonio Aluminio Bario Boro Bromo Cadmio Calcio Cerio Erbio Yodo Lantano Iridio Litio Magnesio Niobio Osmio Paladio Potasio Rubidio Selenio Silicio Sodio Tantalio Torio Vanadio Actinio Argón Cesio Disprosio Gadolinio Galio Germanio Helio Holmio Indio Criptón Neodimio Neón Polonio Praseodimio Radio Rodio Rutenio Samario Escandio Talio Tulio Xenón Iterbio
  • 45. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 45 5.4. Compuesto químicos. Sustancia pura formado por la unión de dos o más elementos químicos diferentes 5.5. Representación de los compuestos Símbolo: es la letra o letras que se emplean para representar elementos químicos. EJEMPLO: Al (aluminio) Molécula: se forman por enlaces químicos de dos o más átomos y siempre en proporciones definidas y constantes. Son la estructura fundamental de un compuesto. 5.5.1. Fórmula: Fórmula química Fórmula empírica o mínima Fórmula molecular Fórmula estructural : Fórmula de Lewis o electrónica: Es la representación de un compuesto e indica la clase y la cantidad de átomos que forman una molécula. Está constituido por el símbolo de cada elemento presente en la sustancia, seguido por un subíndice que índica el número relativo de átomos. Informa sobre el tipo de átomos que forman la molécula y la relación mínima en la cual estos se combinan. Expresa la composición real de un compuesto, indicando el número de átomos de cada especie que forma la molécula. La fórmula molecular es un múltiplo de la empírica. Muestra el ordenamiento geométrico o posición que ocupa cada átomo dentro de la molécula. Representa la molécula incluyendo todos los electrones de valencia de los átomos constituyentes, estén o no comprometidos en enlaces.
  • 46. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 46 EJEMPLO: Fe2O3 La fórmula mínima del etano (C2H6) es CH3 5.6. Unidades químicas:  Mol: Es el número de partículas igual al número de Avogadro  Número de Avogadro: 6.023 x 1023 partículas  Peso atómico: Es el peso de una mol de átomos de un elemento. Ejemplo En un mol de Fe (hierro) hay 6.023 x 1023 átomos de hierro y estos pesan en total 55.8 g  1mol = 6.023 x 1023 = peso atómico del elemento.  Unidades de Masa Atómica u.m.a Peso molecular: Es el peso de una mol de moléculas de un compuesto. Se obtiene sumando el peso atómico de todos los átomos que forman la molécula. Ejemplo En un mol de H2SO4 (ácido sulfúrico) hay 6.023 x 1023 moléculas de ácido y estas pesan 98 g. Este resultado se obtiene teniendo en cuenta el número de átomos y sus pesos atómicos, así hidrógeno 2 x 1 = 2 azufre 1 x 32 = 32 oxígeno 4 x 16 = 64 Peso = 98 5.7. Determinación de formulas empíricas y moleculares Ejemplo: Determine la Fórmula Empírica y la Fórmula Molecular de un compuesto que contiene 40.0 % de C, 6.67 % de H y 53.3 % de O y tiene un peso molecular de 180.2 g/mol . 5.7.1 Para determinar la fórmula empírica: Cuando los datos se expresan como porcentaje, se pueden considerar 100 gramos del compuesto para realizar los cálculos. Los pesos atómicos son: C = 12.0, O = 16.0 y H = 1.0 El primer paso para el cálculo es determinar el número de moles de cada elemento.
  • 47. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 47 # Moles de C = 40/12.0 = 3.33 # Moles de O = 53.3/16.0 = 3.33 # Moles de H = 6.67/1.0 = 6.67 El siguiente paso consiste en dividir cada valor entre el valor más pequeño. C = 3.33/3.33 = 1 O = 3.33/3.33 = 1 H = 6.67/3.33 = 2 Puede apreciarse que los valores obtenidos son los números enteros más pequeños y la fórmula empírica será: C1H2O1 o bien, CH2O. 5.7.2. Para determinar la formula molecular: Para obtener la Fórmula Molecular, calculemos el peso de la Fórmula empírica: C = (12.0) x (1) = 12.0 H = (1.0) x (2) = 2.0 O = (16.0) x (1) = 16.0 Suma = 30.0 Ahora se divide el Peso Molecular entre el Peso de la Fórmula Empírica 180/30 = 6 La Fórmula Molecular será igual a 6 veces la Fórmula empírica: C6H12O6 En los casos en que una fórmula empírica dé una fracción, como por ejemplo: PO2.5 habrá que multiplicar por un número entero que nos proporcione la relación buscada, por ejemplo 2: P2O5
  • 48. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 48 5.8 Actividad para desarrollar 1.- Calcule el peso fórmula del cloruro de bario (BaCl2) 2.- ¿Cuántos moles de Aluminio hay en 125 gramos de Aluminio? 3.- Un hidrocarburo contiene 85.63% de carbono y 14.37% de hidrogeno. Deducir su formula empírica. 4.- Un compuesto contiene 63.53% de hierro y 36.47 % de azufre. Deducir su formula empírica. (Para facilidad de los cálculos tómese por pesos atómicos Fe= 55.8 y S=32.1) 5.- Determinar el porcentaje de cada uno de los elementos que están constituyendo la molécula de glucosa C6H12O6 6.- Determinar el peso molecular del sulfato de aluminio Al2(SO4)3 7.- Determinar la composición centesimal de los componentes del agua 8.- calcular el peso fórmula del carbonato férrico Fe2 (CO3)3 9.- Calcular la fórmula mínima y molecular, con los siguientes datos: C = 61%; O = 27.12%; H = 11.88% Masa molecular = 118g
  • 49. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 49 UNIDAD VI TÍTULO: EL ÁTOMO OBJETIVO: Interpretar como se encuentra estructurado el átomo mediante el análisis y el desarrollo de ejercicios con la finalidad de comprender su importancia en el desarrollo de la tecnología. CONTENIDOS:  Definición de átomo  Modelos atómicos  Conceptos atómicos  Estructura atómica  Distribución electrónica  Números cuánticos  Actividad para desarrollar PARA REFLEXIONAR: Para ser buen químico necesita, ser un buen observador y detallista trabajar ordenadamente y con limpieza; anotar la mínima modificación que observes; cualquier pequeño detalle puede ser el principio de un descubrimiento.
  • 50. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 50 El riñón artificial El organismo humano posee dos riñones que actúan a manera de filtros dejando pasar al exterior en forma selectiva todos los productos de desecho que han ingresado por las vías digestivas y han experimentado por lo tanto, los procesos metabólicos necesarios para llegar a ser desechos. Entre las sustancias que elimina el riñón y que son desechos metabólicos se encuentran el agua, el bicarbonato de sodio, la urea, el ácido úrico y algunos aminoácidos no asimilados por el organismo. Todos estos compuestos forman la orina que es expulsada desde la vejiga. El intercambio de sustancias entre las células renales y los vasos sanguíneos se lleva a cabo por un proceso de osmosis o diálisis, que surge por la propiedad de semipermeabilidad de las membranas celulares, es decir la propiedad de dejar pasar en forma selectiva a algunas moléculas y otras no. Las enfermedades renales, de uno o de los dos riñones, hacen que el organismo pierda su capacidad de eliminar toxinas provenientes de los productos finales del metabolismo de los diferentes nutrientes. Es así como, por ejemplo, si no se elimina la urea, esta pasa a la sangre y causa una grave enfermedad que puede llegar a ser mortal, llamada uremia. El ingenio humano ha logrado construir un riñón artificial, que no es otra cosa que una membrana semipermeable a través de la cual se bombea y recircula la sangre con el fin de eliminar las sustancias tóxicas que la envenenan. En un principio el riñón artificial o dializador era un aparato muy grande y costoso que poseían unos pocos hospitales. En la actualidad hay riñones artificiales que son para uso individual y aunque causan algunas incomodidades a los pacientes, les permiten sobrevivir.
  • 51. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 51 6.1. El átomo. En química y física, átomo es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue postulado por la escuela atomista en la antigua Grecia. Sin embargo, su existencia no quedó demostrada hasta el siglo XIX. Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas. 6.2. Modelos atómicos. La concepción del átomo que se ha tenido a lo largo de la historia ha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados en el campo de la física y la química. A continuación se hará una exposición de los modelos atómicos propuestos por los científicos de diferentes épocas. Algunos de ellos son completamente obsoletos para explicar los fenómenos observados actualmente, pero se incluyen a manera de reseña histórica. 6.2.1. Modelo de Dalton Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1805 por John Dalton, quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas. Este primer modelo atómico postulaba: La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes. Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
  • 52. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 52 Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos. Sin embargo desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones (p+). 6.2.2. Modelo de Thomson (1904) Se le considera descubridor del electrón; propuso un átomo considerándolo una esfera de 10-6 cm de diámetro cargado positivamente en toda su masa y flotando las cargas negativas en igual número; por lo tanto el átomo es neutro 6.2.3. Modelo de Rutherford (1911) Experimentando la proyección de rayos alfa (positivos) sobre una lámina de oro, descubrió que en su mayor parte la atravesaban en líneas recta y algunas con desviaciones leves. Propuso un átomo similar al sistema planetario. Se le considera el descubridor del núcleo y del protón. Los postulados dicen: El átomo está formado por un núcleo positivo y corteza negativa En el núcleo reside la masa del átomo, está constituido por los nucleones (protones y neutrones) A gran distancia del núcleo, se encuentran los electrones (-) girando en orbitas, en forma similar a los satélites planetarios, los cuales emiten energía continua en forma radiante El átomo es eléctricamente neutro, por lo tanto el número de protones es igual al de los electrones.
  • 53. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 53 6.2.4. Modelo de Bohr Este modelo es estrictamente un modelo del átomo de hidrógeno tomando como punto de partida el modelo de Rutherford, Niels Bohr trata de incorporar los fenómenos de absorción y emisión de los gases, así como la nueva teoría de la cuantización de la energía desarrollada por Max Planck y el fenómeno del efecto fotoeléctrico observado por Albert Einsten. “El átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro y electrones moviéndose alrededor del núcleo en órbitas bien definidas.” Las órbitas están cuantizadas (los e- pueden estar solo en ciertas órbitas) Cada órbita tiene una energía asociada. La más externa es la de mayor energía. Los electrones no radian energía (luz) mientras permanezcan en órbitas estables. Los electrones pueden saltar de una a otra órbita. Si lo hace desde una de menor energía a una de mayor energía absorbe un cuanto de energía (una cantidad) igual a la diferencia de energía asociada a cada órbita. Si pasa de una de mayor a una de menor, pierde energía en forma de radiación (luz). El mayor éxito de Bohr fue dar la explicación al espectro de emisión del hidrógeno. Pero solo la luz de este elemento. Proporciona una base para el carácter cuántico de la luz, el fotón es emitido cuando un electrón cae de una órbita a otra, siendo un pulso de energía radiada. 6.2.5. Modelo de Sommerfeld. (1915) Analizando el espectro del hidrógeno, descubrió nuevas líneas más finas que no habían sido prevista por Bohr, Sommerfeld, los considero como resultado de que el electrón también se desplaza en orbitas elípticas en regiones denominadas subniveles de energía.
  • 54. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 54 6.2.6. Modelo de Schrödinger: modelo actual Después de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924 cual fue generalizada por Erwin Schrödinger en 1926, se actualizó nuevamente el modelo del átomo En el modelo de Schrödinger se abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia a nivel macroscópico hacia las diminutas dimensiones del átomo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital 6.3. Conceptos atómicos.  Número atómico (Z). Indica el número de protones que tiene un átomo en su núcleo, en átomos neutros es igual a los electrones.  Número de masa (A). Indica la suma de protones y neutrones que tiene un átomo en su núcleo A = p + n  Isótopos o hílidos. Son conjuntos de átomos que pertenecen a un elemento y que tienen igual número atómico y diferente número de masa, difieren en el número de neutrones. Los isótopos tienen igual número de masa. Protio 1 1H = p = 1, n = 0 Deuterio 2 1H = p = 1; n = 1 Tritio 3 1H = p = 1; n = 2  Isóbaros. Son conjuntos de átomos de elementos diferentes que tienen igual número de masa y diferente número atómico; tienen diferentes propiedades. 30 14Si y 30 15P  Isótonos. Conjuntos de átomos que pertenecen a elementos diferentes, poseen igual número de neutrones.
  • 55. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 55  Isoelectrónicos. Son especies químicas (átomos e iones) que tienen igual número de electrones y similar estructura electrónica. 12Mg+2 = 10ệ y 13Al+3 = 10 ệ  Ión. Átomo con carga eléctrica positiva o negativa  Anión. Ión con carga negativa, ha ganado electrones, se reduce 17Cl-1  Catión. Ión con carga positiva, ha perdido electrones, se oxida 11Na+1 Ejercicios para desarrollar: 1.- Un átomo tiene en su núcleo 19 protones. Determinar:  Número atómico  Carga nuclear  ¿Qué elemento es? 2.-determinar la masa atómica de un elemento que tiene como número atómico 17 y 18.45 neutrones en su núcleo 3.- ¿Cuál es el número de neutrones de un átomo que tiene como masa atómica 72.59 uma? 4.- El átomo de calcio neutro contiene 20 protones y 20 electrones. Cuando este átomo pasa a formar el catión 20Ca+2 ¿Qué ha variado? 5.- Cuantos electrones tienen los siguientes iones y clasifique en cationes y aniones:  17Cl-1 ; 26Fe+3 ; 7N-3 ; 8O-2 ; 16S-2 ; 29Cu+2 6.- Compruebe si los siguientes iones son isoelectronicos o no  (NO3)-1 ; (CO3)-2 7.- Si la suma de electrones de los iones A-3 y B+2 es 58. Hallar la suma de electrones de los iones A+1 y B-4
  • 56. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 56 8.- si el ión X+3 es isoelectronico con 33Y-3 . Calcular el número de masa del átomo X si contiene 42 neutrones 6.4. Estructura atómica La teoría aceptada hoy es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleones, alrededor del cual se encuentra una envoltura o niveles de energía donde se alojan los electrones de carga negativa. ÁTOMO Es una partícula muy pequeña de un cuerpo que conserva las propiedades del mismo, mediante el intercambio de electrones forma compuestos con otros átomos diferentes Núcleo Envoltura Nucleones Niveles de energía Orbitales Partículas Alfa Beta Gamma Protones Neutrones Heliones Positrones Electrones
  • 57. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 57 6.4.1. El núcleo atómico El núcleo del átomo se encuentra formado por nucleones, los cuales pueden ser de dos clases:  Protones: Partícula de carga eléctrica positiva igual a una carga elemental, y 1,67262 × 10–27 kg y una masa 1837 veces mayor que la del electrón.  Neutrones: Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un poco mayor que la del protón (1,67493 × 10–27 kg). 6.4.2. Nube electrónica Alrededor del núcleo se encuentran los electrones que son partículas elementales de carga negativa igual a una carga elemental y con una masa de 9,10 × 10–31 kg. La cantidad de electrones de un átomo en su estado basal es igual a la cantidad de protones que contiene en el núcleo, es decir, al número atómico, por lo que un átomo en estas condiciones tiene una carga eléctrica neta igual a 0. A diferencia de los nucleones, un átomo puede perder o adquirir algunos de sus electrones sin modificar su identidad química, transformándose en un ión, una partícula con carga neta diferente de cero. El concepto de que los electrones se encuentran en órbitas satelitales alrededor del núcleo se ha abandonado en favor de la concepción de una nube de electrones des localizados o difusos en el espacio, el cual representa mejor el comportamiento de los electrones descrito por la mecánica cuántica únicamente como funciones de densidad de probabilidad de encontrar un electrón en una región finita de espacio alrededor del núcleo.
  • 58. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 58  Capa o nivel (n): son las regiones de mayor energía determinadas por el electrón y en el espectro se representa por: Capas: K L M N O P Q Nivel (n): 1 2 3 4 5 6 7  Subcapa o subnivel (l): son regiones de menor energía y forma elíptica, y en el espectro se representa por las letras: s, p, d, f  Orbital o Reempe (m): son regiones de mínima energía y una probabilidad del 98% para encontrar a los electrones; como máximo contiene 2e Subnivel s p d f N0 Orbitales (m) 1 3 5 7 N0 Máximo de e 2 6 10 14 6.5. Distribución electrónica  Regla de Rydberg Stoner: se aplica para obtener el número máximo de electrones: m = 2(n)2  Regla de Moller o del serrucho: se usa para distribuir el total de electrones en la nube electrónica, usando la diferencia de energía ente los subniveles 1s2 ; 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p6 , 4s2 ,3d10 , 4p6 , 5s2 , 4d10 , 5p6 ,6s2 ,4f14 ……….. N = 1 2 3 4 5 6 7 s s s s s s s p p p p p p d d d d d f f f f
  • 59. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 59  Fórmula para distribución electrónica : ns2 ; (n-2)f14 ; (n-1)d10 ; np6  Número atómico de los gases nobles: Ne = 10 Ar = 18 Kr = 36 Xe = 54 Rn = 86 Anomalías de configuración electrónica  Se presenta en elementos de los grupos VIB y IB Ejemplo: Grupo VIB: 24Cr: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d4: es incorrecto 24Cr: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d5: es correcto Grupo IB 29Cu: 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p6 , 4s2 , 3d9 : es incorrecto 29Cu: 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p6 , 4s1 , 3d10 : es correcto  Un gran número de elementos de transición interna presentan este fenómeno, donde el subnivel <<f>> debe hacer transición al próximo subnivel <<d>> 92U: (86Rn) 7s2 , 5f4 : es incorrecto 92U: (86Rn) 7s2, 5f3, 6d1 : es correcto 64Gd: (54Xe) 6s2 , 4f8 : es incorrecto 64Gd: (54Xe) 6s2 , 4f7 , 5d1 : es correcto Ejercicios 1.- realizar la distribución electrónica del sodio 11Na = 1s2 ; 2s2 , 2p6 ; 3s1
  • 60. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 60 2.- realizar la distribución electrónica del hierro 3.- Establecer la distribución electrónica de los siguientes elementos químicos: Cl, S, P, Ca, k 4.- Realizar la distribución electrónica de los siguientes átomos: O, C, N, Mg, Cu y determinar: período, grupo y valencias 5.- ¿Qué valor del número cuántico, es el que permite solamente orbitales s, p y d 6.- Cuantos electrones tiene un átomo en los subniveles s, sí en su configuración electrónica posee 8 orbitales p apareados 6.6. Números cuánticos Son 4 parámetros que se usan para determinar la probabilidad del átomo, forma y orientación de la nube electrónica y son:  Número cuántico principal (n): determina el tamaño de la nube electrónica y fija el valor de energía{ N = 1 2 3 4 5 6 7  Número cuántico secundario o acimutal (l): determina la forma de la nube electrónica y fija el valor del subnivel de energía  Número cuántico magnético (m): determina la orientación de la nube electrónica y fija el valor del orbital m = - l………….o………..+ l  Número cuántico de rotación o spin (s): determina el sentido de giro del electrón sobre su propio eje; sus valores son: S = +1/2; S = -1/2 6.6.1. Principio de exclusión de Pauli: en un átomo no es posible tener 2 electrones con sus cuatros números cuánticos iguales, al menos deberán diferenciarse en su spin L = s p d f Valor = 0 1 2 3
  • 61. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 61 6.6.2. Regla de Hund o de la máxima multiplicidad: en un subnivel, los electrones se distribuyen desapareando a todos sus orbitales antes de ser apareado a uno de ellos. 6.7. Actividad. 1.- Determinar los 4 números cuánticos del último electrón del átomo de aluminio. 2.- Determinar los 4 números cuánticos del último electrón de los siguientes átomos. P, Br, Fe, I, N 3.- Obtener el número atómico de un átomo; si los 4 números cuánticos de su último electrón son: n = 4; l = 2; m = 0; s = -1/2 4.- Si los 4 números cuánticos del último electrón de un átomo son: n = 5; l = 2; m = +2; s = +1/2. Determinar su masa atómica si contiene 62 neutrones 5.- determinar cuatro importancias del átomo 6.- Complete. Los átomos de un mismo elemento químico todos tienen en su núcleo el mismo número de……………………..? 7.- Un átomo tiene 12 protones, 13 neutrones y 12 electrones. ¿Cuál es su número atómico?  12  13  24  25 8.- Determinar los 4 números cuánticos de un anfígeno período 5
  • 62. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 62 UNIDAD. VII TÍTULO: TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS Y ENLACES QUÍMICOS OBJETIVO Leer e interpretar las propiedades de la tabla periódica de los elementos químico a través del análisis con la finalidad de entender el comportamiento de los elementos químicos en la formación de compuestos. CONTENIDOS:  Definición  Historia  Familia de los elementos químicos  Propiedades de la tabla  Enlace químico  Clases de enlaces  Actividad. PARA REFLEXIONAR: La observación contemplativa es la piedra angular del acercamiento a las manifestaciones de Dios
  • 63. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 63 EL AIRE QUE RESPIRAMOS La población, puede hacer mucho para mejorar el aire que respiramos el uso excesivo del automóvil provoca un alto grado de contaminación y si a eso le sumamos que muchos de ellos se encuentran en mal estado y despiden gran número de contaminantes que afectan directamente a la salud de los individuos, podremos darnos cuenta de lo mucho que podemos contribuir al medio ambiente. El aire que respiramos está compuesto por 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 0.093% de argón y una porción de vapor de aire, cuando hablamos de contaminación, nos referimos a la alteración de esta composición, producida por causas naturales o por el hombre, las primeras no se pueden evitar, pero las segundas, es nuestra obligación evitarlas. La industria y el transporte son las dos principales fuentes de contaminación atmosférica. Datos oficiales revelan que el transporte público de pasajeros, de carga y particulares, genera el 80 % del total de los contaminantes a la atmósfera, el 3% lo representa la industria y el 10% restante el comercio y los servicios. Se consumen 43 millones de litros de combustible al día, el 10% del presupuesto oficial, se destina al sector salud, donde predomina la atención a enfermedades cardiovasculares Y respiratorias Los principales contaminantes que despiden los vehículos automotores y que afectan la salud de la población, son: El monóxido de carbono, que se forma debido a la combustión incompleta en los motores de los vehículos que usan gasolina, Los hidrocarburos, que se forman por componentes de la gasolina y otros derivados del petróleo, Los óxidos de nitrógeno, son contaminantes que por sí mismos no representan problema, pero al hacer contacto con la luz solar, producen compuestos tóxicos, El ozono, forma parte de la capa superior de la tierra, y ayuda a filtrar los rayos ultravioletas provenientes del sol, pero si se encuentra a nivel del suelo se convierte en un contaminante muy poderoso, El plomo, se origina a partir de los combustibles, es usado como aditivo antidetonante para gasolina y Las partículas, que pueden flotar o sedimentarse y se conocen como partículas suspendidas totales. Para tener un aire más limpio, es necesario que contribuyamos a mejorar nuestro entorno, la naturaleza es de todos y está en nuestras manos conservarla para legar a nuestros hijos un ambiente sano.
  • 64. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 64 7.1. Tabla periódica. La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características. 7.2. Historia Tabla de los elementos escrita en orden secuencial de peso o número atómico y dispuesta en hileras horizontales (periodos) y columnas verticales (grupos), para ilustrar las semejanzas que se dan en las propiedades de los elementos como una función periódica de la secuencia. Cada elemento, representado por un símbolo y número atómico, ocupa un cuadro separado, y la disposición secuencial sigue el orden del número atómico. La tabla divide los elementos en nueve grupos, designados por encabezamientos numéricos en cada columna, y en siete periodos. Siete de los nueve grupos se suelen dividir, además, en las categorías A y B; los elementos A se clasifican como grupo principal y los B como subgrupo. Dos hileras (lantánidos o tierras raras y actínidos) ocupan posiciones especiales fuera del cuerpo principal de la tabla, porque no pueden ser incluidos de manera adecuada en los periodos seis y siete. En general, los elementos de un mismo grupo exhiben una valencia semejante. La tabla periódica efectúa también una división natural de los elementos en su estado elemental o no combinado en metales y no metales. Entre el área ocupada por los elementos meramente metálicos y la ocupada por los no metales hay un límite mal definido de elementos cuyas propiedades son transicionales entre los elementos metálicos y los no metálicos. A estos elementos indefinidos se les llama metaloides. Pocas sistematizaciones en la historia de la ciencia pueden rivalizar con el concepto La historia de la tabla periódica está íntimamente relacionada con varios aspectos del desarrollo de la química y la física:  El descubrimiento de los elementos químicosde la tabla periódica  El estudio de las propiedades comunes y la clasificación de los elementos  La noción de masa atómica (inicialmente denominada "peso atómico") y, posteriormente, ya en el siglo XX, de número atómico  Las relaciones entre la masa atómica y las propiedades periódicas de los elementos.
  • 65. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 65 7.3. Clasificación Se clasifica en grupos y periodos 7.3.1. Grupos. A las columnas verticales de la tabla periódica se les conoce como grupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia atómica, y por ello, tienen características o propiedades similares entre sí. Por ejemplo, los elementos en el grupo IA tienen valencia de 1 (un electrón en su último nivel de energía) y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su último nivel de energía (regla del octeto) y, por ello, son todos extremadamente no reactivos. Numerados de izquierda a derecha utilizando números arábigos, según la última recomendación de la IUPAC, los grupos de la tabla periódica son: Grupo 1 (I A): los metales alcalinos Grupo 2 (II A): los metales alcalinotérreos Grupo 3 (III B): Familia del Escandio Grupo 4 (IV B): Familia del Titanio Grupo 5 (V B): Familia del Vanadio Grupo 6 (VI B): Familia del Cromo Grupo 7 (VII B): Familia del Manganeso Grupo 8 (VIII B): Familia del Hierro Grupo 9 (VIII B): Familia del Cobalto Grupo 10 (VIII B): Familia del Níquel Grupo 11 (I B): Familia del Cobre Grupo 12 (II B): Familia del Zinc Grupo 13 (III A): los térreos Grupo 14 (IV A): los carbonoideos Grupo 15 (V A): los nitrogenoideos Grupo 16 (VI A): los calcógenos o anfígenos
  • 66. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 66 Grupo 17 (VII A): los halógenos Grupo 18 (VIII A): los gases nobles 7.3.2 Períodos. Los períodos son 7 que indican los niveles de energía que tiene un elemento químico 7.4. Propiedades Periódica. Muchas propiedades físicas y químicas de los elementos varían con regularidad periódica cuando se ordenan estos por orden creciente de su número atómico, las propiedades son:  La configuración electrónica.  La energía de ionización.  La afinidad electrónica.  La electronegatividad.  El volumen atómico.  El carácter metálico y no metálico.  El número de oxidación. 7.4.1. Configuración electrónica. Los electrones están distribuidos en cada átomo en niveles o capas de energía. Los elementos de un mismo período tienen todos el mismo número de niveles electrónicos (completos o no), y este número coincide con el número del período. El número máximo de electrones que caben en un nivel es 2n2 , siendo n el número de nivel. 7.4.2. Energía de ionización. La energía de ionización se suele medir en electronvoltios. El electronvoltio (eV) es la energía que tiene un electrón sometido a la diferencia de potencial. Se llama energía o potencial de ionización a la energía necesaria para separar totalmente el electrón más externo del átomo en estado gaseoso, convirtiéndolo en un ion positivo o catión. Como es lógico, cuanto menor sea su valor, tanto más fácil será conseguir que un átomo pierda un electrón.  En el sistema periódico, la energía de ionización aumenta dentro de un grupo de abajo hacia arriba, porque cuanto más cerca del nucleo esté el electrón que se quiere separar, tanto más atraido estará por aquel. Esto hace, por ejemplo, que la energía de ionización del Cs, situado al final del segundo grupo, sea 1,4 veces más pequeña que la del Li, situado por el principio de ese mismo grupo (elementos alcalinos).
  • 67. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 67  En un periodo, el análisis de la variación de la energía de ionización es más complicado. En general, podemos decir que aumenta de izquierda a derecha. En resumen, cuanto menor sea la energía de ionización de un elemento, tanto más fácilmente podrá perder un electrón y formar un ion positivo. Los elementos más metálicos (que son los situados más a la izquierda y hacia abajo del sistema periódico) son los que más fácilmente formarán iones positivos (son más electropositivos), mientras que los más no metálicos (los situados más arriba y a la derecha del sistema periódico) serán los que menos fácilmente pueden formar iones positivos 7.4.3. Afinidad electrónica. Se llama afinidad electrónica, AE (o electroafinidad), a la energía que libera un átomo en estado gaseoso cuando capta un electrón y se transforma en un ion con carga -1, también en estado gaseoso. Si un átomo tiene baja energía de ionización, cede con facilidad un electrón (no tiende a ganarlo); por ello, su afinidad electrónica será baja. Cuando un átomo tiene alta su energía de ionización, no tiene tendencia a perder electrones y sí a ganarlos. La afinidad electrónica varía en el sistema periódico igual que la energía de ionización. La electronegatividad es una propiedad de los átomos que relaciona las magnitudes anteriores y que tiene un gran interés desde el punto de vista químico. Se dice que un elemento es muy electronegativo cuando la energía de ionización y la afinidad electrónica son altas. En general, la electronegatividad varía periódicamente, de forma que los elementos situados más arriba y a la derecha del sistema periódico son los más electronegativos y los situados más hacia abajo y a la izquierda son los menos electronegativos. El elemento más electronegativo (más no metálico) es el flúor, seguido del oxígeno y del cloro. El menos electronegativo (más metálico) es el cesio. Los gases nobles son muy inertes, no se habla de electronegatividad de estos elementos. 7.4.4. Volumen atómico. El volumen atómico fue definido por Meyer como el espacio que ocupa el átomo de un elemento, y lo calculó dividiendo la masa atómica del elemento entre su densidad. Pero como un mismo elemento químico puede presentar varias estructuras sólidas diferentes, tendrá varios volúmenes atómicos, según la definición de Meyer; de ahí que se caracterice ahora el tamaño
  • 68. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 68 de los átomos mediante el radio atómico, calculado en función de las distancias a que se sitúan los átomos cuando forman enlaces para unirse entre sí. El radio atómico da una idea del volumen atómico y se mide en nanómetros. La variación del volumen atómico de los elementos es paralela a la de los radios atómicos, y en un grupo del sistema periódico va creciendo a medida que aumenta su número atómico. En un período. 7.4.5. Carácter metálico. Un elemento se considera metal desde un punto de vista electrónico cuando cede fácilmente electrones y no tiene tendencia a ganarlos; es decir, los metales son muy poco electronegativos. Un no metal es todo elemento que difícilmente cede electrones y sí tiene tendencia a ganarlos; es muy electronegativo. Los gases nobles no tienen ni carácter metálico ni no metálico. 7.4.6. Número de oxidación. La capacidad de combinación o valencia de los elementos se concreta en el número de oxidación. El número de oxidación de un elemento es el número de electrones que gana, cede o comparte cuando se une con otro u otros elementos. Puede ser positivo, negativo o nulo. Los electrones del último nivel son los responsables de las propiedades de los elementos, fundamentalmente de la reactividad. Los alcalinos son los metales más reactivos. Ceden con muchísima facilidad el electrón solitario que tienen en su último nivel y se combinan con otros elementos. Los alcalinotérreos son algo menos reactivos, ya que reaccionan cediendo sus dos electrones del último nivel, y esto es más complicado. Entre los no metales, los más reactivos son los halógenos, grupo 17, con siete electrones externos. A continuación, el grupo 16 del oxígeno. Los primeros tienden a captar solo un electrón, y los segundos, dos. Además de las ya nombradas, hay más propiedades que varían periódicamente. Por ejemplo: los puntos de fusión, de ebullición y la densidad.
  • 69. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 69 7.7 Actividad 1.- Completar el siguiente cuadro 2.- El Br, como vemos en la tabla periódica tiene una masa cercana a 80, pero el 80 Br no se encuentra en la naturaleza. ¿Cómo podemos explicar este concepto? 3).- El oxígeno tiene 3 isótopos 16 8O (99,759%) con masa atómica 15,99491 umas, 17 8O (0,037%) con un masa atómica de 16,99914 umas y 18 8O (0,204%) con una masa de 17,99916. ¿Cuál es la masa atómica del oxígeno? 4.-) Indique cuál de estas especies son isoelectrónios entre sí: S-2 , O-2 , F- , K+ , Br - , Li+ , Ar , Cl- , Ne, Al+3 , Na+ , Ca+2 Símbolo Z A p e- n Configuración Electrónica C 6 6 Fe 56 26 S 32 16 K+ 20 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 O-2 10 8 Mn 25 55 Ag 108 [Kr] 5s2 4d9 Rb+ 85 37 Zn 30 35
  • 70. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 70 8) Completar la siguiente tabla, donde la columna de masas atómicas está referida a los que aparecen en la tabla periódica: Elemento Masa atómica umas Masa de un mol de átomos umas gramos Ca 79.904 umas 51.9961 P 5.- Dadas las siguientes configuraciones electrónicas: i. 1s2 2s2 2p6 3s1 ii. 1s2 2s2 2p4 Indicar: a) Grupo y período al que pertenecen los elementos b) Número de protones c) Indicar si la electronegatividad, potencial de ionización y carácter metálico serán grandes o no. 6.- Determinar período grupo, familia y valencia de Z = 43 7.- Hallar los 4 números cuánticos probables del último electrón de un átomo de la familia carbonoides período 4 8.- Dando el siguiente esquema de la Tabla Periódica en forma genérica, en la que las letras no representan los símbolos de los elementos, encuadre la letra V si la proposición es verdadera y la F si es falsa:
  • 71. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 71 a) A y B son elementos no metálicos V - F b) N y E son elementos representativos V - F c) Z pertenece al quinto período V - F d) La electronegatividad de L es menor que la de N V - F e) C es un elemento del segundo grupo V - F f) Los elementos A, D, E, F y G pertenecen al primer período V - F g) Los átomos del elemento L tienen menor electroafinidad que los de A V - F h) El P.I. de F es menor que la de B V – F 10.- Un ion bivalente positivo posee 18 electrones y A = 41. a) Cuántos neutrones, protones y electrones tienen el átomo neutro y el ion?. b) Escriba la configuración electrónica del átomo neutro e indique en que grupo y período se encuentra en la tabla periódica c) Dar la fórmula química del compuesto que forma con el oxígeno e indicar: i) si conducirá la corriente eléctrica, ii) en qué estado de agregación se encuentra a temperatura ambiente y 1 atm de presión.
  • 72. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 72 7.8. Enlaces químicos. Prácticamente todas las sustancias que encontramos en la naturaleza están formadas por átomos unidos. Las intensas fuerzas que mantienen unidos los átomos en las distintas sustancias se denominan enlaces químicos. 7.8.1. ¿Por qué se unen los átomos? Los átomos se unen porque, al estar unidos, adquieren una situación más estable que cuando estaban separados y completar el octeto 7.8.2. Tipos de enlaces Existen tres tipos principales de enlaces químicos: enlace iónico, enlace covalente y enlace metálico. Estos enlaces, al condicionar las propiedades de las sustancias que los presentan, permiten clasificarlas en: iónicas, covalentes y metálicas o metales.
  • 73. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 73 7.8.2.1. Enlace iónico. Este enlace se produce cuando átomos de elementos metálicos (especialmente los situados más a la izquierda en la tabla periódica -períodos 1, 2 y 3) se encuentran con átomos no metálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica -especialmente los períodos 16 y 17). En este caso los átomos del metal ceden electrones a los átomos del no metal, transformándose en iones positivos y negativos, respectivamente. Al formarse iones de carga opuesta éstos se atraen por fuerzas eléctricas intensas, quedando fuertemente unidos y dando lugar a un compuesto iónico. Estas fuerzas eléctricas las llamamos enlaces iónicos. 7.8.2.2. Enlace covalente. Los enlaces covalentes son las fuerzas que mantienen unidos entre sí los átomos no metálicos los elementos situados a la derecha en la tabla periódica -C, O, F, Cl, Estos átomos tienen muchos electrones en su nivel más externo (electrones de valencia) y tienen tendencia a ganar electrones más que a cederlos, para adquirir la estabilidad de la estructura electrónica de gas noble. Por tanto, los átomos no metálicos no pueden cederse electrones entre sí para formar iones de signo opuesto. En este caso el enlace se forma al compartir un par de electrones entre los dos átomos, uno procedente de cada átomo. El par de electrones compartido es común a los dos átomos y los mantiene unidos, de manera que ambos adquieren la estructura electrónica de gas noble. Se forman así habitualmente moléculas: pequeños grupos de átomos unidos entre sí por enlaces covalentes. 7.8.2.3. Metálico Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1, 2 ó 3. Estos átomos pierden fácilmente esos electrones (electrones de valencia) y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na+ , Cu2+ , Mg2+ . Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metálica. Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve.
  • 74. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 74 7.9. Actividad. 1.- ¿Qué mantiene unidos a los átomos? 2.- Los iones Na+ y Cl- libres no son abundantes en la naturaleza, sin embargo ¿por qué existe tanta sal (NaCl) en el mundo? 3.- Realiza la configuración electrónica de los gases nobles y señala que coincidencias hay entre éstas. ¿Qué conducta podemos esperar de estos átomos con relación a la formación de enlaces químicos? 4.- Con la ayuda de la Tabla Periódica, completa el siguiente cuadro. ELEMENTO ELECTRONES DE VALENCIA ESTRUCTURA DE LEWIS SODIO 1 Na* MAGNESIO ALUMINIO SILICIO FÓSFORO AZUFRE ARGÓN CLORO LITIO CALCIO 5.- A partir de los datos del cuadro anterior. Explica ¿qué representa la estructura de Lewis? 6.- Explique cuáles familias del sistema periódico formarán más fácilmente iones positivos, indicando su carga respectiva. Haga lo mismo para los iones negativos. 7.- Presenta el diagrama, utilizando las estructuras de Lewis, para la formación del NaCl (cloruro de sodio) a partir del ión cloruro, Cl- , y el ión sodio, Na+ . 8.- El agua pura y la sal no conducen la electricidad, sin embargo cuando disolvemos
  • 75. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 75 sal en agua obtenemos una sustancia que resulta ser buena conductora de la electricidad;¿Cuál supones que sea la causa de esto? 9.- ¿Qué relación hay entre la electronegatividad de un elemento y su tendencia a ceder electrones? 10.- El enlace iónico, ¿qué propiedades da a un compuesto? 11.- El cloro existe en la naturaleza como molécula diatómica (Cl2). ¿Cómo esperarías que cada átomo de cloro adquiera configuración electrónica estable? Dibuja la estructura de Lewis para la molécula de Cl2. 12.- El hidrógeno, oxígeno y nitrógeno existen en su estado libre como moléculas diatómicas. Escribe la estructura de Lewis para cada molécula e identifica el tipo de enlace formado en cada caso y la cantidad de electrones compartidos 13.- Dibuja una posible estructura de Lewis para el dióxido de carbono (CO2). 14.- ¿Cómo se forma un enlace covalente coordinado? 15.- A partir de la utilización del enlace covalente coordinado justifica las fórmulas de los siguientes compuestos: N2O5 ; y Cl2O3 16.- ¿Qué implicaciones tuvo para la humanidad el descubrimiento de metales como el cobre y el hierro y la puesta a punto de técnicas adecuadas para extraerlos y trabajarlos? 17.- Con la ayuda de tu tabla periódica indica si la electronegatividad de los elementos de cada compuesto iónico es alta o baja. Ordena los compuestos iónicos según el incremento de polaridad del enlace. Compuesto Metal No Metal NaCl CaO LiF0 Ordenamiento: --------------------------------------------------------------------------
  • 76. Dr. Miguel Ángel Mosquera Guagua.MsC Página 76 BIBLIOGRAFÍA 1. CABADA Robert. Química General 2. Diccionario Enciclopédico de química 3. Química Central 4. ARMENDÁRIS. Química general 5. Nuestros humedales y sus secretos