Apuntes para la asignatura de Química I
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Apuntes para la asignatura de Química I

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Apuntes de la asignatura de Química I con base al Programa de Estudios del Bachillerato General

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    Apuntes para la asignatura de Química I Apuntes para la asignatura de Química I Document Transcript

    • APUNTES DE QUÍMICA 1BACHILLERATO GENERALElaboró:Ma. Guadalupe Peña Castro. Noviembre del 2012
    • ÍNDICE CONTENIDO PÁGINA Presentación. i Fundamentación didáctica iiBloque I Reconoces a la Química como una herramienta para la vida. 1 La química, una ciencia interdisciplinaria. 1 Relación con otras ciencias. 1Bloque II Comprendes la interrelación de la materia y la Energías 5 Materia. 5 Características y manifestaciones de la materia. 5 Propiedades de la materia. 7 Estados de agregación. 9 Cambios de estado de agregación. 11 Cambios en la materia 14 Ejercicios de retroalimentación 16 Energía. 20 Características y manifestaciones de la energía. 20 Beneficios y riesgos en el consumo de energía. 21 Aplicaciones de las energías no contaminantes. 22 Ejercicios de retroalimentación. 24Bloque III. Explicas el modelo atómico actual y sus aplicaciones 25 Primeras aproximaciones al modelo atómico actual. 25 Leyes ponderales y teoría atómica de Dalton. 25 Partículas subatómicas. 28 El protón y los rayos canales. 29
    • El electrón y el modelo atómico de Thomson. 29 El protón y los experimentos de Chadwick. 29 Número atómico, masa atómica y número de masa. 30 Isótopos y sus aplicaciones. 32 La radicación y el modelo de Rutherford. 33 Modelo atómico actual. 34 Los números cuánticos (n,l,m) y los modelos de Bohr y Sommerfeld. 34 Los orbitales atómicos. 36 La configuración electrónica. 38 Ejercicios de retroalimentación 40Bloque IV Interpretas la tabla periódica 50 Evolución histórica. 50 Ubicación y clasificación de los elementos. 51 Grupos, periodos, bloques. 52 Metales, no metales y semimetales. Su importancia socioeconómica. 54 Ejercicios de retroalimentación. 59Bloque V. Interpretas enlaces químicos e interacciones 61intermoleculares Enlaces químicos 61 Regla del octeto 63 Estructura de Lewis. 63 Formación de iones y las propiedades periódicas. 63 Propiedades de los compuestos iónicos. 65 El modelo del enlace covalente. 66 Estructura de Lewis y electronegatividad. 67 Geometría molecular y polaridad. 68 Propiedades de los compuestos covalentes. 69
    • El modelo del enlace metálico. 70 Los electrones libres y la teoría de las bandas. 70 Propiedades de los metales. 71 Fuerzas intermoleculares. 71 Enlace por puente de hidrógeno. 72 Características del agua. 73 Otros compuestos que presentan puente de hidrógeno. 73 Nuevos materiales. 74 Principales características y usos. 74 Impacto en la sociedad. 75Bloque VI Manejas la nomenclatura de Química Inorgánica 76 Lenguaje de la química. 76 Símbolos y fórmulas químicas. 76 Compuestos inorgánicos 76 Ejercicios de retroalimentación 85BLOQUE VII Representas y operas reacciones químicas 91 Ecuación química. 91 Tipos de reacciones químicas inorgánicas. 92 Reacciones de síntesis. 92 Reacciones de descomposición. 92 Reacciones de sustitución. 93 Balanceo de ecuaciones. 94 Ejercicios de retroalimentación 97Bloque VIII Comprendes los procesos asociados con el calor y la 99velocidad de las reacciones químicas Cambios energéticos. 99 Entalpía de reacción. 100
    • Velocidad de reacción. 101 Teoría de las colisiones. 102 Factores que afectan la velocidad de reacción. 102 Consumismo e impacto ambiental. 104 Desarrollo sustentable. 104 Riesgos de la ciencia y la tecnología. 104 Ejercicios de retroalimentación. 104Bibliografía consultada. 106Anexo 1 Tabla de Entalpías.
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. PRESENTACIÓN.Los apuntes de la asignatura de Química I han sido elaborados con la finalidad de que losalumnos tengan a la mano los contenidos programáticos básicos de la asignatura y a unmaterial que les apoyará en el aprender de la química durante el primer semestre.A su vez, los materiales, al ser elaborados puntualmente acordes a los contenidosasignaturales, apoyan la labor del asesor virtual ya que le proporcionan a los estudiantes lainformación fundamental para realizar las diferentes evidencias que les serán solicitadas.Los resúmenes se encuentran estructurados en los ocho bloques que conforman el programaasignatural de Química I.En el Bloque I “Reconoces la Química como una herramienta para la vida”, se inicia con losconceptos generales acerca de Ciencia Química, su carácter interdisciplinario y el métodocientífico.El Bloque II “Comprendes la interrelación de la materia y la energía”, atiende los conceptos demateria y energía, su relación y las propiedades de la materia que permiten entender su actuar.Durante el Bloque III “Explicas el modelo atómico actual y sus aplicaciones”, se revisan loscontenidos temáticos acerca de la historia de los descubrimientos que permitieron estructuraraun modelo atómico, los científicos que estuvieron involucrados, sus experimentos yaportaciones, hasta llegar a la propuesta del modelo atómico actual, construyéndolo con base alos números cuánticos y las configuraciones electrónicas.Ma. Guadalupe Peña Castro Página i
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Posteriormente, en el Bloque IV “Interpretas la Tabla Periódica”, se hace una interpretación dela Tabla Periódica y se analizan los antecedentes que le dieron lugar, finalizando con el estudiode los metales y no metales más importantes del país desde el punto de vista socioeconómico.En el Bloque V “Interpretas enlaces químicos e interacciones intermoleculares”, se revisan lasbases de los enlaces químicos, revisando los modelos de enlace iónico, covalente y metálico.Posteriormente, se estudian los modelos de enlaces entre las moléculas y su intervención en laelaboración de los nuevos materiales, atendiendo a su importancia social, económica yecológica, así como su impacto en la sociedad.En el Bloque VI, “Manejas la nomenclatura química inorgánica”, la principal atención se pone enel aprendizaje de la nomenclatura y escritura de las fórmulas de los compuestos químicosinorgánicos.El Bloque VII, “Representas y operas reacciones químicas”, comprende la descripción de losdiferentes tipos de reacciones químicas, se aplica la Ley de la Conservación de la materia paraescribir las ecuaciones químicas, se revisa su clasificación y los procedimientos parabalancearlas.Finalmente, el Bloque VIII “Comprendes los procesos asociados con el calor y la velocidad delas reacciones químicas” permite el estudio de los factores que afectan las velocidades de lasreacciones y los cambios de energía involucrados en ellas. Se concluye, con el análisis yreflexión acerca de las repercusiones sociales, económicas y ecológicas de las reaccionesquímicas.Ma. Guadalupe Peña Castro Página ii
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. FUNDAMENTACIÓN DIDÁCTICA.En estos apuntes los contenidos han sido seleccionados y organizados con la finalidad depresentar una secuencia lógica y sencilla al estudiante, evitando excesos de informacióncomplementaria que puede distraerlo, se pretende así ayudar a comprender mejor loscontenidos ya que se propicia el razonamiento activo y continuo.La información se encuentra en forma ordenada y secuencial acorde al temario generalmarcado en el programa asignatural. Se ha tratado de elaborarla con base en párrafos cortosdonde se desarrolló sólo una idea principal y se tiene definidos los puntos más importantes decada tema. Presentan una visión global pero sintética de lo que dicen diversos autores respectode un tema, ya que fueron elaborados consultando diversas fuentes de información.Sin embargo, se debe de considerar que los apuntes no contienen toda la información, sólocapturan la información esencial por lo que sólo son un recurso adicional para el estudio yaprendizaje.Por lo anterior, se requerirá que el alumno realice ejercicios de consolidación complementariosy/o de retroalimentación para completar el ciclo de aprendizaje, para ello deberá seguir lasindicaciones de la guía de aprendizaje y realizar las actividades que en ella se indican comoconsultar la bibliografía recomendada y los diversos recursos que se señalan.No hay que olvidar que todo material puede ser o no efectivo, lo cual depende de la creatividaddel asesor al guiar a sus estudiantes en el camino de su aprendizaje. Por lo anterior, se esperaque estos apuntes sean base de un trabajo conjunto en el proceso de aprender y enseñar.Ma. Guadalupe Peña Castro Página iii
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. CONTENIDOS BLOQUE I RECONOCES LA QUÍMICA COMO UNA HERRAMIENTA PARA LA VIDALA QUÍMICA: UNA CIENCIA INTERDISCIPLINARIA.La química es de las ciencias más antiguas, desde épocas remotas el hombre ya conocía losfenómenos naturales que acontecían en su entorno y los percibía a través de sus sentidos. Elfuego cambió sustancialmente la forma de vivir del hombre y le posibilitó el uso de los metales yla cocción de los alimentos. A partir de este conocimiento, el ser humano profundizó en lautilización de los fenómenos químicos durante su evolución, sin interesarse demasiado por unconocimiento sistemático, sino simplemente para obtener materiales utilitarios, así se obtuvo lapólvora, tinturas, medicamentos y cientos de productos.A lo largo de la historia donde participaron hombres de las distintas culturas como la China, laEgipcia, la árabe, la Fenicia, la Griega se fue construyendo la ciencia Química.Posteriormente la química medieval consistió en métodos y materiales a los que se les llamóalquimia, nombre dado por los árabes, quienes conjuntaron los conocimientos de los griegos yde los egipcios llegando a manipular la materia.La química como ciencia nace del estudio racional utilizando el método científico y con la ayudade otras ciencias como la matemática y la física ha profundizado en el estudio de la materia porello se le define como: ciencia que estudia la materia, su estructura íntima, sus cambios,sus relaciones con la energía y las leyes que rigen estos cambios y esas relaciones.RELACIÓN CON OTRAS CIENCIAS.La química no es una ciencia aislada, ya que los fenómenos que estudia se relacionan con lafísica y requiere de ciencias auxiliares para resolver sus problemas.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 1
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Sin embargo la química tiene un lenguaje propio, símbolos exclusivos, utiliza el métodocientífico y es una ciencia experimental.La química es una ciencia interdisciplinaria porque en ella intervienen o pueden intervenir todaslas demás ciencias, según el proyecto a realizar. Esta relación permite que los estudios querealizan los químicos sean integrales de tal forma que intervengan de manera importante en eldesarrollo científico y tecnológico de las sociedades modernas.. Matemáticas Física QUÍMICA Biología Se encarga del estudio Se encarga del estudio de de la energía * La sociedad. los seres vivos * En el medioambiente. * En los organismos vivos. * En el hogar. * En los alimentos. * En la salud.Otras ciencias que se relacionan con la química son: la medicina, la agricultura, la oceanografía,la ingeniería, la astronomía. La relación de la química con otras ciencias da origen a ciencias intermedias como se muestraen el siguiente cuadro.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 2
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. Ciencia intermedia Objeto de estudio Ciencia con la que se relaciona Bioquímica Transformaciones químicas que ocurren en los seres vivos. Biología Fisicoquímica Efecto de la energía sobre la materia. Estudio del átomo. Física Geoquímica Cambios químicos ocurridos en lasQuímica Geología. rocas, en las diferentes eras geológicas. Astroquímica Estructura y constitución de los astros. AstronomíaLa química al igual que otras ciencias pertenece al grupo de las llamadas ciencias factuales, lascuales se basan en la observación, la experimentación y la comprobación o verificación a travésdel empleo del método científico, originando teorías y leyes que permiten describir elcomportamiento de la naturaleza y en específico de la materia.Gracias a la aplicación científica de la química se han obtenido millones de sustancias que elhombre ha creado para su bienestar; ayuda poderosamente a nuestro sustento al fabricarabonos artificiales y productos químicos que incrementan la cantidad y calidad de os alimentos,así como su conservación y utilización; contribuyen a nuestro vestido al proporcionar fibrasartificiales que sustituyen la demanda de fibras naturales vegetales y animales; favorecennuestra salud al suministrar diversos medicamentos que como las vitaminas, antibióticos, salvany prolongan la vida humana a combatir y alejar la enfermedad, aliviar el dolor y los sufrimientosde los enfermos, y por último, hace más fácil y agradable la vida, al facilitar materiales deconstrucción, comunicación, transporte y fabricación de numerosísimos productos que seutilizan diariamente.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 3
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. Medicina Psicología Computación Neurología Paleontología Fisiología Arte Geología Toxicología Cosmología Farmacología QUÍMICA Meteorología Genética Electrónica Metalurgia Botánica Ecología Agricultura Arqueología Ingeniería Relación de la química con otros campos de conocimientoMa. Guadalupe Peña Castro Página 4
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. BLOQUE II COMPRENDES LA INTERRELACIÓN DE LA MATERIA Y LA ENERGÍAMATERIAEl universo entero consiste en materia y energía. Diariamente el ser humano esta en contactocon incontables tipos de materia. Materia es cualquier cosa que tenga masa y ocupe unvolumen, tiene peso e inercia, impresiona los sentidos del hombre y se le puede encontrar endiversos estados de agregación.La materia es discontínua porque esta estructurada por partículas discretas llamadas átomos.Materia es el material físico del universo.CARACTERÍSTICAS Y MANIFESTACIONES DE LA MATERIA.Para estudiar la materia, la química la clasifica de acuerdo a sus características.Una de las características de la materia que permite clasificarla es su composición, entérminos de pureza. Una muestra de materia puede ser pura cuando está formada por un solotipo de materia, o bien ser una mezcla de tipos distintos de materia.Al hablar de materia pura se refiere a la composición que contiene una sustancia, entendiendopor sustancia a aquel tipo de materia cuya composición y propiedades están definidas y sonreconocibles y sustancia pura aquella materia que tiene la misma composición y propiedadesdefinidas.Una mezcla es el resultado de la combinación física de dos o más tipos diferentes desustancias que al combinarse conservan sus propiedades individuales. Cuando en una mezclase observa la desigualdad de los materiales que la componen se denomina mezclaheterogénea. Los componentes de una mezcla heterogénea se pueden separar por medio demétodos físicos como la filtración, la decantación, la evaporación, la destilación, cristalización,tamizado, cromatografía, etc., obteniéndose a partir de una mezcla homogénea una mezclaheterogénea o bien una sustancia pura.Otro tipo de mezclas son la homogéneas, llamadas también soluciones. En ellas se observauniformidad total en cada una sus partes, aún a nivel microscópico. Su composición ypropiedades son iguales en todas las partes de la mezcla. En una mezcla se distinguen suscomponentes: soluto, que es la sustancia que estáDisuelta y solvente, que es la sustancia que disuelve.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 5
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Las sustancias puras pueden ser de dos tipos: elementos y compuestos, siendo ambos a suvez, sustancias homogéneas ya que mantienen sus propiedades características. Sucomposición se identifica por medio de fórmulas químicas, las cuales indican la cantidad y tipode átomos que la componen.Un compuesto es una sustancia pura constituida por dos o más elementos, combinadosquímicamente en proporciones constantes y fijas de masa. Sus propiedades son distintas a lasde los elementos que la constituyen. Los compuestos se pueden descomponer en suselementos originales por medio de diversos métodos químicos como la electroforesis.Un elemento es una sustancia pura que no puede descomponerse en sustancias más simplesutilizando métodos químicos ordinarios. Los elementos son las sustancias fundamentales conlas que se forman todas las demás cosas materiales. MATERIA. MATERIA MATERIA HOMOGÉNEA HETEROGÉNEA SUSTANCIAS SOLUCIONES PURAS COMPUESTOS ELEMENTOSMa. Guadalupe Peña Castro Página 6
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.PROPIEDADES DE LA MATERIA.Toda sustancia presenta un conjunto de características que permite reconocerla y distinguirlade las demás sustancias. Estas características reciben el nombre de propiedades y puedenclasificarse en propiedades físicas y químicas, además pueden clasificarse como intensivasy extensivas.Propiedades químicas y físicas.Las propiedades físicas son aquellas que tienen que ver con el aspecto de las sustancias y consu comportamiento físico, es decir cuando no hay transformación en la estructura interna de lamateria. Dentro de estas propiedades se incluyen las organolépticas, que son las propiedadesque se perciben por los sentidos: color, olor, textura, sabor, así como su estado de agregación,su viscosidad, su capacidad para conducir el calor y la electricidad, su ductibilidad, dureza,brillo.Otras propiedades físicas importantes son :Densidad: es la relación entre masa y volumen de un cuerpo y se expresa con la fórmula: δ =m/v, donde δ es densidad, m, es masa y v, es volumen.Punto de fusión: es la temperatura a la cual los cuerpos en estado sólido pasan al estadolíquido.Punto de ebullición: es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido se iguala conla presión atmosférica.Solubilidad: la solubilidad de una sustancia sólida, a una temperatura y presión determinada,es la masa en gramos que satura 100 g de disolvente.Las propiedades químicas dependen del comportamiento que tenga la sustancia frente a otrapara poderse combinar y formar nuevas sustancias, es decir estas propiedades describen elcomportamiento químico de las sustancias cuando hay una transformación interna de lassustancias. En estas propiedades se incluyen la tendencia a reaccionar con diversassustancias, a enmohecerse, a corroerse, a explotar, actuar como veneno, como cancerígeno, aoxidarse, a hidrogenarse, a ser flamable.Así también si reacciona con el oxígeno del aire, si arde en presencia de oxígeno, si reaccionatonel agua, con ácidos, si se descompone bajo la acción del calor.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 7
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Propiedades extensivas e intensivas.Así también se pueden dividir las propiedades de las sustancias en: intensivas y extensivas.Las propiedades intensivas, llamadas también específicas, ya que cada tipo de materia lacontiene en forma muy particular, no dependen de la cantidad de materia que se observa yaque cualquier parte de una sustancia pura la contendrá en la misma intensidad, por lo tanto aquíse incluyen las propiedades físicas y químicas de cada sustancia: Color, densidad, temperatura,punto de ebullición, punto de fusión, conductibilidad, viscosidad, tenacidad, dureza,maleabilidad, textura, olor, solubilidad, brillo, dureza, maleabilidad, sabor, reactividad química,basicidad, acidez, combustibilidad, oxidación.Las propiedades extensivas sí dependen de la cantidad de materia que se observa: la masa,el peso, la longitud, el volumen. A estas propiedades también se le llaman generales, ya quetodos los tipos de materia las presentan.Las definiciones de estas propiedades son:Masa: cantidad de materia contenida en el cuerpo.Inercia: propiedad de los cuerpos de mantener su estado de reposo o de movimiento hasta queuna fuerza externa los obligue a cambiar.Peso: fuerza con que la Tierra atrae los cuerpos por acción de la gravedad.Impenetrabilidad: resistencia que opone un cuerpo a que otro ocupe simultáneamente sulugar. Ningún cuerpo puede ocupar al mismo tiempo el lugar de otro.Volumen: espacio que ocupa un cuerpo.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 8
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. MATERIA PROPIEDADES PROPIEDADES ESPECÍFICAS GENERALES PROPIEDADES PROPIEDADES QUÍMICAS FÍSICASESTADOS DE AGREGACIÓN.La materia se presenta en cinco estados de agregación, cuatro de ellos son naturales y uno esartificial. Los estados naturales son sólido, líquido, gas y plasma. El estado de agregaciónartificial es el condensado de Bose-Einstein.La diferencia entre los estados sólido, líquido y gaseoso reside esencialmente en la agitación delas moléculas, que no es más que la expresión de su temperatura. Así los estados físicos de lamateria dependen principalmente de la temperatura y de la presión a la que está sometida lasustancia y de las características específicas de la sustancia. La teoría que explica y estudia losestados de agregación se llama Teoría Cinético-molecular, y de acuerdo a ella las moléculas oátomos que componen un cuerpo se encuentran dependiendo de su temperatura, más o menosseparadas y en diferente nivel de movimientoEn el estado gaseoso las moléculas están en estado de caos y muestran poca respuesta a lagravedad, porque su energía cinética es considerablemente mayor que la energía potencial..Ocupan entonces un volumen mucho mayor que en los otros estados porque dejan muchoespacio libre intermedio y están enormemente separadas unas de otras. Por eso es fácilcomprimir un gas, lo que significa, en este caso, disminuir la distancia entre las moléculas. Elgas carece de forma y de volumen, porque se comprende que donde tenga espacio allí irán susmoléculas errantes y el gas se expandirá hasta llenar por completo cualquier recipiente. Otraspropiedades de los gases son: difusión, compresión y expansión. La agitación de un gasMa. Guadalupe Peña Castro Página 9
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.aumenta cuando absorbe calor. Si el calor absorbido es suficiente los electrones de los átomosdel gas son arrancados y la materia queda ionizada, pasando al estado de plasma.Lo que caracteriza a los sólidos es la regularidad estructural que reemplaza al caos de losgases. Casi todos los sólidos existen en forma de cristales; pero hay algunos llamados amorfos,como el vidrio y ciertas resinas, que no son de naturaleza cristalina; se parecen más bien a loslíquidos que se hubieran vuelto cada vez más viscosos. Así, los sólidos se clasifican encristalinos y amorfos, ejemplos de los primeros son los cristales de sal, azúcar, grafito, hielo ydiamantes, dentro de los amorfos están la plastilina, vidrio, mastique, madera, parafina,plásticos. La cohesión entre las moléculas de un sólido da a éste una forma y un volumen definidos, asícomo rigidez. En ellos la energía potencial es mucho mayor que su energía cinética.En el estado líquido las moléculas se mantienen unidas por débiles fuerzas de atracciónformando masas compactas. Su energía cinética casi es igual a su energía potencial. Lasmoléculas de un líquido son capaces de deslizarse unas sobre otras, es decir poseen fluidez, demodo que aunque su volumen es fijo su forma no lo es; los líquidos no son, en general,compresibles, y adoptan la forma del recipiente que los contiene. Algunas características de loslíquidos son: viscosidad, miscibilidad y compresibilidad..Los plasmas son gases formados por iones, que se encuentran a muchos miles de grados detemperatura. Se encuentran, en forma natural, en el espacio exterior, donde es muy comúnencontrarlo. Es plasma todo gas incandescente formado por átomos convertidos en ionesnegativos y positivos, en continua agitación. Dentro de este plasma pueden quedar algunasmoléculas y átomos sin ionizar (partículas neutras). Ejemplos de plasma son: algunas zonas delas llamas, la porción externa de la atmósfera terrestre, visible como Aurora Boreales, el gas delos tubos fluorescentes como las de mercurio, el aire que se encuentra en el recorrido de unrayo, los gases interestelares y la materia que forma las estrellas y al sol, en éstas últimas, latemperatura requerida se obtiene de la fusión nuclear.Los plasmas no pueden ser contenidos en recipiente alguno, conduce la electricidad y oscilacomo gelatina pertubada, para confinarlo se utilizan campos magnéticos o gravitatorios. Secatalogan en “plasmas fríos” aquellos obtenidos de los 10 000 a los 100 000 o C y “plasmascalientes”, los obtenidos a millones de grados centígrados.El condensado de Bose-Einstein, (CBE) es un estado de agregación artificial logrado al enfriarvapores de rubidio a una temperatura de 180 grados nanokelvin, es decir a una temperaturapróxima al cero absoluto, a esta temperatura los átomos pierden energía, se frenan y se unenpara originar un superátomo insólito. Su nombre se debe a los científicos Satyendra Nath Bosey Albert Einstein, quienes predijeron su existencia en 1920, pero fueron los científicos Cornell,Ma. Guadalupe Peña Castro Página 10
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Weiman y Ketterle, quienes en el año 2001, recibieron el Premio Nobel de Física por sudescubrimiento, aunque ya había sido observado por ellos en 1955.Los CBE son superfluitos gaseosos enfriados a temperaturas muy cercanas al cero absoluto, -273oC . en este extraño estado todos los átomos del CBE alcanzan la misma longitud de onda ypueden fluir sin ninguna fricción entre sí. Los CBE pueden atrapar luz y soltarla cuando elestado se rompe. Los tamaños de los CBE más grandes obtenidos no pasan del tamaño de unapepita de melón, ya que mas grandes pasan al estado gaseoso.Los CBE tienen las aplicaciones siguientes: Láser de átomos para construcción denanoestructuras, es decir, objetos de un tamaño muy pequeño que se miden en nanómetros ycuya utilidad en medicina es altamente valorada. Relojes atómicos para realizar medidas muyprecisas del tiempo, detección de la intensidad del campo gravitatorio con el fin de buscaryacimiento de petróleo. Pero lo más esperado es su aplicación en la construcción decomputadoras cuánticas cuya capacidad de almacenamiento será potencialmente mucho mayorque las actuales.Se han descritos otros estados de agregación artificiales, aún no lo suficientemente estudiadospara ser reconocidos como tales por los científicos. Entre estos raros estados de agregación semencionan cristales líquidos, condensados fermiónicos, superfluidos, supersólidos y eldenominado “extraña materia”. Estos estados de agregación son motivo de investigaciones yaque prometen aplicaciones que revolucionarían la ciencia.CAMBIOS DE ESTADO.La materia puede cambiar en su aspecto físico. La temperatura y la presión son dos factoresque modifican el estado de agregación de la materia. El aumento en la temperatura puedeprovocar que las moléculas se muevan con mayor velocidad, esto hace que se separen ycambien de estado de agregación. El aumento en la presión produce el efecto contrario yprovoca que se acerquen las moléculas.Los cambios en los estados de agregación se representan en la figura siguiente:Ma. Guadalupe Peña Castro Página 11
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. SÓLIDO Fusión Solidificación Deposición LÍQUIDO Sublimación Evaporación Condensación Ebullición Licuefacción GASLos cambios por aumento de temperatura se llaman endotérmicos porque requieren calor parapresentarse y son: Fusión, evaporación, ebullición, sublimación. Por disminución detemperatura se llaman exotérmicos porque se libera calor cuando se producen y son:solidificación, condensación y deposición. El cambio por aumento de presión y disminución detemperatura es la licuefacción. Fusión : Cambio de sólido a líquido. Cuando se le vea la temperatura de un sólido debido a la aflicción de calor, parte de la energía calórica es absorbida por las partículas que los constituyen, haciendo que se mueva más rápido provocando una disminución en la fuerza que las mantenía unidas. A medida que se administra más calor, la energía de las partículas también aumenta hasta alcanzar el punto de fusión, que es la temperatura a la cual un sólido se convierte en líquido. Evaporación: Es el cambio de un líquido a un gas. Si a un líquido se le incrementa su temperatura por la adición de calor, la energía de las partículas que lo constituyen se incrementa al grado de vencer la fuerza de atracción queMa. Guadalupe Peña Castro Página 12
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. las mantenía unidas en el estado líquido, escapándose hacia el espacio que está arriba del líquido convirtiéndose en gas. Este cambio ocurre sólo en la superficie del líquido. Sublimación: Es el cambio directo de un sólido a gas, sin pasar por el estado líquido. Es una característica de ciertos sólidos, donde mediante calentamiento sus partículas adquieren la energía suficiente para romper la fuerza de unión en el estado sólido y pasar al estado gaseoso. Algunas sustancias que presentan este cambio son el yodo, el hielo seco (dióxido de carbono) y el para-diclorobenceno ( pastillas antipolillas) y los desodorantes sólidos para los baños. Deposición: Es el cambio de un gas a sólido sin pasar por el estado líquido. La deposición es el proceso inverso a la sublimación. Mediante este proceso las partículas en el estado gaseoso liberan su energía reagrupándose nuevamente para formar un sólido. Un ejemplo de depositación es la formación de hielo o de nieve a partir del vapor de agua de las nubes. Condensación: Es el cambio de un gas a líquido. Es el proceso inverso a la evaporación. Durante la condensación disminuye la energía de movimiento de las partículas gaseosas provocando que estén más cerca una de otras y forman el estado líquido. Un ejemplo es la condensación del rocío en las ventanas. Solidificación: También conocido como congelación, es el cambio de estado de un líquido a sólido. Cuando un líquido se enfría, la energía de movimiento de sus partículas disminuye a tal grado que quedan demasiado juntas originando una fuerza de unión entre ellas y forman el estado sólido. La temperatura a la cual un líquido se convierte a sólido se llama punto de congelación.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 13
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. Ebullición: Es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia pasa del estado líquido al estado de vapor, para que ocurra debe de aumentar la temperatura en toda la masa del líquido. A la temperatura a la cual un líquido hierve se le llama punto de ebullición. Licuefacción: Es el paso del estado gaseoso al líquido y se lleva a cabo cuando se aumenta suficientemente la presión y se reduce la temperatura para conseguir el cambio, resultando además, una disminución de volumen. Ejemplos de este cambio son los gases como nitrógeno y oxígeno que para trasladarlos los licúan (gas LP) y el líquido contenido en los aerosoles.CAMBIO EN LA MATERIA.En la vida diaria suceden cambios. El cambio es una continua manifestación de la naturaleza. Elhombre ha podido cambiar la materia utilizando diversos procedimiento por los cuales halogrado obtener cantidad enorme de productos tales como colorantes, medicamentos,alimentos, combustibles, etc. Todos los cambios que suceden en la materia se llamanfenómenos y se clasifican en tres categorías: físicos, químicos y nucleares. Cambio físico.En este tipo de fenómeno o cambio, la materia sólo cambia En su forma, tamaño, estado demovimiento o estado de agregación, posición, tamaño debido a la presencia de un factorexterno como la temperatura y/o la presión. En este tipo de cambio las propiedades de lamateria no cambian y su estructura interna permanece igual, es decir, las moléculas y losátomos que la componen no alteran su organización interna, así las sustancias puras que lacomponen son las mismas antes y después del cambio.. Cambio químico.Es aquél en el cual la materia experimenta un cambio en su composición, dando origen a laformación de nuevas sustancias con propiedades diferentes. A estos cambios químicos s elesconoce como reacciones químicas. En estos cambios la materia se puede transformar pero lacantidad de masa total que participa, permanece constante.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 14
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Esto último fue estudiado por Antonio Lavoisier y plasmado en la Ley de la conservación de lamasa, la cual afirma que durante una reacción química la masa no se crea ni se destruye,únicamente se transforma. Cambio nuclear.Los cambios nucleares se produce cuando los átomos de ciertos elementos se desintegran yemiten partículas subatómicas (electrones, protones, neutrones) y radiacioneselectromagnéticas como los rayos gamma y rayos X.La radiactividad asociada a un cambio nuclear fue inicialmente estudiada por Henri Becquerel ,Pierre y Marie Curie. Este fenómeno químico lo presentan elementos como el uranio, el radio, elpolonio, el actinio, radón.La cantidad de energía liberada durante una reacción nuclear es enorme.Los cambios nucleares son de dos tipos: por fisión y por fusión.La fisión nuclear es el proceso en el que un núcleo atómico se desdobla en dos o másfragmentos pequeños.Un ejemplo de fisión nuclear se tiene en la degradación del uranio al pasara a formar dosátomos, uno de estroncio y uno de helio, en este rompimiento se genera gran cantidad deenergía la cual es utilizada en la generación de energía eléctrica.En México se encuentran plantas nucleoeléctricas que trabajan la fisión nuclear, como lalocalizada en Laguna Verde , Veracruz. Este proceso es causa de grandes problemáticasmundiales, ya que los países que logran tener esta tecnología son capaces de producir energíanuclear cuyos usos bélicos son muy peligrosos, esta disputa es motivo de conflictos bélicoscomo los presentados en el medio oriente.Por su parte la fusión nuclear es a combinación de dos núcleos atómicos pequeños paraproducir uno más grande. Este cambio es la base de la bomba hidrógeno y actualmente enforma natural sólo se realiza en el Sol y se considera que fue el proceso por el cual a partir deátomos sencillos como hidrógeno y helio se pudieron formar todos los demás elementosexistentes en el universoMa. Guadalupe Peña Castro Página 15
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. EJERCICIOS DE RETROALIMENTACIÓN PROPIEDADES DE LA MATERIA.EJERCICIO 1. A continuación se te presentan propiedades físicas y químicas delaluminio y del flúor. Clasifícalas en propiedades físicas y químicas.El aluminio es un metal brillante, cuyo punto de ebullición es de 2517.6 oC, funde a 660.37 oC,reacciona con los ácidos produciendo hidrógeno gaseoso, tiene una densidad de 2.6 g/mL, noes tóxico, es ligero, dúctil y maleable. Expuesto al aire reacciona con el oxígeno para formaruna capa de óxido de aluminio la cual es resistente a la oxidación. Es de color blanco y conducela electricidad y el calor.PROPIEDADES FÍSICAS PROPIEDADES QUÍMICASEl flúor es un gas de color verde-amarillento, muy corrosivo y venenoso, de olor penetrante ydesagradable. Es el elemento más reactivo de toda la tabla periódica. Se combina fácil ydirectamente y en general en forma violenta, con la mayoría de los elementos. Su manejo en ellaboratorio es muy cuidadoso ya que provoca la muerte y envenenamiento. Pero en pequeñasporciones es benéfico ya que como en el caso de las pastas dentales, el flúor protege losdientes de la caries.PROPIEDADES FÍSICAS PROPIEDADES QUÍMICASMa. Guadalupe Peña Castro Página 16
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.EJERCICIO 2. Anota sobre la línea una E si la propiedad es extensiva y una I si lapropiedad es intensiva.Porosidad: _____________ Elasticidad: _____________Color: _____________ Impenetrabilidad: _____________Densidad: _____________ Dureza: _____________Punto de fusión: _____________ Estado de agregación: _____________Volumen: _____________ Sabor: _____________Punto de ebullición: _____________ Temperatura: _____________Masa: _____________ Longitud: _____________EJERCICIO 3: Indica en que estado de agregación se encuentran los objetos y sustanciasdestacados en las siguientes frases: OBJETOS Y SUSTANCIAS ESTADO DE AGREGACIÓN.El CO2 que exhalamos. _________________________El agua que consumimos. _________________________El vinagre que se añade a las ensaladas. _________________________La suspensión empleada para infecciones. _________________________El café capuchino. _________________________Los contaminantes que emiten los autos. _________________________El concreto de la calle. _________________________El grafito de los lápices. _________________________El polvo estelar. _________________________Ma. Guadalupe Peña Castro Página 17
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.EJERCICIO 4: Completa la siguiente tabla escribiendo el cambio de estado que se lleva acabo y el factor que lo origina en los siguientes ejemplos. EJEMPLO CAMBIO DE ESTADO FACTOR QUE LO ORIGINAUn uniforme puesto a secardurante el día.La elaboración de paletas dehielo.La disminución de una pastilladesodorante para baño.La formación de rocío durantela noche.Una granizada.El descongelamiento delrefrigerador.La fundición de los metales.Poder oler el perfume quetrae una persona.El gas transportado encilindros de camiones.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 18
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.EJERCICIO 5: Anota en la línea si el fenómeno se trata de un cambio físico, químico onuclear. FENÓMENO TIPO DE CAMBIO1 La oxidación del fierro.2 La ebullición de la leche.3 La emisión de rayos gamma.4 La combustión del papel.5 La fusión del hierro en un alto horno.6 La el paso de agua líquida a sólida durante un día de sol.7 La transformación del CO2 dentro de las plantas a algunos tipos de azúcares.8 Una pequeña cantidad de uranio produce radiación.9 Se hacen láminas con un poco de plata.10 Un pedazo de manzana se obscurece.11 El hielo de una paleta se descongela.12 Se obtiene energía del uranio.13 Se rompe un vidrio.14 Una planta crece.15 Un alambre de cobre conduce la electricidad.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 19
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.ENERGÍA.Todas las actividades que realiza el ser humano y los fenómenos que se producen en lanaturaleza se desarrollan por la presencia de energía. El universo entero se mueve por laenergía.Una de las definiciones de energía dice que es la propiedad por la cual todo cuerpo o sistemamaterial puede transformarse, modificando su estado o posición, así como actuar sobre otrosoriginando en ellos procesos de transformación, por ello: Energía es la capacidad para poder realizar un trabajo.Características y manifestaciones de la energía.La energía puede manifestarse de varias formas y las transformaciones que realiza la materiarequieren de energía para hacer que se efectúen los cambios en su composición.Algunas de las formas más comunes son la energía eléctrica, la energía mecánica, la luz, elcalor, el magnetismo. Independientemente de cada una de las formas en las que se presenta aenergía se puede clasificar en dos tipos: potencial y cinética.La energía potencial es la energía almacenada en las sustancias debido a su posición en elespacio o de su composición química.La energía cinética, es la que poseen las sustancias en movimiento. Esta energía depende dela masa de la sustancia y de la velocidad a la que ésta se mueva. Matemáticamente la energíacinética (Ec) de una sustancia es igual a la mitad de su masa (m) multiplicada por el cuadradode su velocidad (v): Ec = ½ mv2La energía en el universo es constante y todas las formas de energía que existen seinterrelacionan mediante la Ley de la conservación de la energía, la cual establece que laenergía no se pierde ni se destruye sólo se transforma.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 20
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Los tipos de energía más comunes son: energía hidráulica, energía mareomotriz, energíanuclear, energía solar, energía eólica, energía calorífica, biomasa, energía geotérmica, energíaradiante, energía nuclear, energía mecánica, energía eléctrica, entre otras.Beneficios y riesgos en el consumo de energía.Hoy en día los beneficios por el uso de la energía son innumerables. El mundo se mueve por laenergía. Está presente en nuestro hogares, oficinas, escuelas, en el ambiente, en el movimientode todos los cuerpos, desde el insecto más pequeño hasta os planetas, en las fábricas, en lostransportes, en síntesis, la energía es la base de la vida y de la civilización humana.Sin embargo, el crecimiento de la población, sobre todo a partir del siglo XX hizo necesariogenerar más energía para su consumo. El empleo de los combustibles fósiles como principalfuente de energía en la industria, el transporte y el hogar, ha tenido consecuencias en el medioambiente y en la salud humano no consideradas, tales como el hecho de que las emisiones degases tóxicos y deshechos al ambiente han provocado la aparición de enfermedades talescomo bronquitis, asmas, alergias, y otras más graves como diversos tipos de cánceres.Así también, cuando se produce un cambio de energía, ciertamente no se pierde, pero setransforma, por ejemplo el calor desprendido durante la combustión de la gasolina, pasa enparte a la atmósfera, produciendo el calentamiento atmosférico llamado contaminación térmicay el efecto invernadero, que en conjunto están provocando el calentamiento global con elconsecuente cambio climático y la desertización y el deshielo de los casquetes polares.Otro problema paralelo de la sobreexplotación de los combustibles es el hecho de que sonrecursos no renovables, es decir, se agotarán sin posibilidad de ser producidos nuevamente,éste efecto se calcula hacia finales del siglo XXI.En México se han implementado algunas estrategias para hacer consciente a la poblaciónsobre el cuidado y el uso racional de la energía. Algunas de ellas son la implementación del“horario de verano”, el uso de focos ahorradores de energía, el cambio de aparatoselectrodomésticos de menor consumo energético, el uso de automóviles con mejor rendimientopor kilometraje por litro de gasolina, el uso del auto familiar donde se transporten variaspersonas en lugar de una por carro, el uso de transporte público afinado, las verificaciones delos automóviles, el uso racional en casa de los aparatos eléctricos.Muchas de estas medidas aún no son comprendidas por la mayoría de la población ya queignoran las consecuencias que tiene a nivel ambiental global, el hecho de que los humanossigan desperdiciando la energía y la consecuente contaminación ambiental en perjuicio de lasalud de todos.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 21
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Aplicación de las energías no contaminantes.A pesar de que la energía no se crea ni se destruye, lo cierto es que las fuentes de los recursosnaturales no renovables de donde se obtiene, se agotan.Las principales fuentes de energía son los combustibles fósiles (hidrocarburos) pero por suexcesivo uso y el crecimiento poblacional, se están agotando, otra fuente es la energía nuclear,pero implica graves riesgos en su manejo y los residuos que origina. En la actualidad, dado quelos hidrocarburos están agotándose y que son altamente contaminantes, en algunos países seestán utilizando las llamadas fuentes alternas de energía no contaminantes, entre ellas seencuentran: Energía solar: El sol es la principal fuente de energía para nuestro planeta. Suministrará energía aún por 5 mil millones de años. Aunque gran parte de la energía proveniente del sol es reflejada por la atmósfera y sólo pasa un 30 % de la emitida, es una fuente que se puede almacenar en dispositivos llamados celdas voltaicas o solares, hechas generalmente de silicio, galio y fósforo, que al combinarse originan una pila solar. Estas pilas generan cerca de 100 W por m2. Actualmente se genera electricidad a partir de ellas y es utilizada en las naves espaciales, en regiones apartadas, en calculadoras electrónicas o bien para calentar agua en industrias y hogares. Su gran inconveniente es cómo almacenarla durante los días nublados. Energía eólica: Es la energía cinética del viento que se puede convertir fácilmente en energía mecánica empleada para bombear agua, moler granos, girara turbinas que produzcan electricidad. En México ya existen centrales aeroeléctricas ubicadas en La Venta, Oaxaca y en Baja California. Energía Es la energía originada cuando el magma terrestre calienta rocas cercana geotérmica: a ella y a su vez, éstas rocas calientan el agua subterránea la cual sale a la superficie a través de grietas formando los géiseres utilizados como fuentes naturales de energía que generan electricidad. Sin embargo, no es una fuente de energía totalmente limpia, ya que los vapores de agua que emergen contienen sulfuro de hidrógeno, amoniaco y materialesMa. Guadalupe Peña Castro Página 22
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. radiactivos extraídos de las profundidades. Energía Es la energía obtenida de las corrientes de agua de los ríos y que es hidráulica: almacenada en las presas. Esta agua adquiere gran cantidad de energía potencial que posteriormente es transformada en energía cinética que mueve las aspas de un generador eléctrico. Las plantas hidroeléctricas son relativamente limpias, sin embargo la construcción de las presas para contener el agua altera en forma considerable el medio ecológico aledaño. Energía por La biomasa se obtiene de la fermentación anaerobia de los deshechos biomasa: orgánicos y genera combustibles como el metano, alcohol etílico y biogas. No esta exenta de problemas ya que su combustión genera dióxido de carbono que a su vez es uno de los causantes del efecto invernadero. Energía a partir El algodón, el frijol de soya y los girasoles producen aceites en sus de aceite de semillas utilizados generalmente para cocinar, sin embargo, a partir este semillas: aceite es utilizado como combustibles en algunos lugares. En un futuro se plantea producir estos cultivos intencionalmente para obtener el combustible. El alcohol etílico El alcohol etílico está siendo utilizado en algunos países como Brasil, como como combustible para automóviles. Es altamente prometedor ya que su combustible: combustión genera agua. Energía Es la energía obtenida del movimiento de las olas y las marea del mar. Se mareomotriz: utiliza para impulsar generadores eléctricos.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 23
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. EJERCICIOS DE RETROALIMENTACIÓN ENERGÍA.EJERCICIO 6: Relaciona la forma de energía con el tipo de fuente de la que se obtiene,colocando en la columna izquierda la letra correspondiente: Forma de energía Fuente( ) Energía eléctrica. A) Movimiento del aire.( ) Energía eólica. B) Potencia de las mareas y olas.( ) Energía hidráulica. C) Plantas hidroeléctricas o hidroeléctricas.( ) Energía calorífica. D) Ruptura del núcleo atómico.( ) Energía geotérmica. E) Fuerzas provenientes de géiseres y volcanes.( ) Energía química. F) Combustión de carbón, madera, petróleo, gas natural, gasolina y otros combustibles.( ) Energía mareomotriz. G) Ondas electromagnéticas (de radio, rayos luminosos).( ) Energía radiante. H) Cultivar plantas y someterlas a diversos procesos bioquímicos para producir energía.( ) Energía nuclear. I) Reacciones químicas.( ) Biomasa. J) Corrientes de agua.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 24
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. BLOQUE III EXPLICAS EL MODELO ATÓMICO ACTUAL Y SUS APLICACIONES.PRIMERAS APROXIMACIONES AL MODELO ATÓMICO ACTUAL.Ya mencionamos que las cosas están constituidas de materia, que ésta tiene propiedadescomo masa, peso, y ocupar un lugar en el espacio. Gracias a estas propiedades podemospercibir la materia con nuestros sentidos. Así concluimos que todos los cuerpos están hechosde materia. En esta unidad estudiaremos la composición más interna de la materia, es decir,conoceremos cómo son y de qué subpartículas están hechos los átomos.El concepto de átomo se conoce desde hace más de 2500 años, cuando en la antigua Grecia,los filósofos griegos reflexionaban acerca de la materia y de su composición. Algunosaseguraban que todo estaba hecho de cuatro materiales: agua, tierra, fuego y aire. Pero dosfilósofos, Leucipo y Demócrito, pensaban que la materia estaba hecha de átomos, refiriéndosea ellos como porciones indivisibles de la materia. A estas partículas les daban algunaspropiedades como ser indivisibles, homogéneas, incorruptibles, es decir, eternos,impenetrables, y que existen en número infinito.Así también, Demócrito aportó el concepto discontinuidad, al asegurar que la materia estabahecha de estas partículas individuales, esta idea de que la materia esta constituida departículas fundamentales, llamadas átomos se conoce como teoría atómica de la materia.Sin embargo, en ese tiempo era importante quien dijera las teorías, y siendo Aristóteles elfilósofo de más reconocimiento, se apoyó su idea de que la materia era continua y no atomista,y esta idea prevaleció por más de 2000 años.Leyes ponderales y teoría atómica de Dalton.En 1661, Robert Boyle expresó que para saber cómo está hecha una sustancia es necesariosometerla a pruebas experimentales, con ello se dio inicio a una serie de experimentosrealizadas por diversos científicos que permitían comprobar el carácter atomístico de la materia.En el año de 1700 d.C., ya los científicos basaban sus propuestas en experimentos yobservaciones más precisas.Fue en 1772, cuando el francés Antoine Laurent Lavoisier al realizar mediciones sobre loscambios en la materia, a los que él llamó cambios químicos, observó que la masa total de unsistema antes y después del cambio, se conservaba. Lavoisiser realizó muchos experimentos yen todos encontró la misma observación. Lavoisier resumió sus resultados en La ley de laMa. Guadalupe Peña Castro Página 25
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.conservación de la masa, llamada también, ley de la conservación de la materia, la cualdice: “EN UN CAMBIO QUÍMICO , LA MASA TOTAL DE LOS REACTIVOS ES SIEMPRE IGUAL A LA MASA TOTAL DE LOS PRODUCTOS” , ES DECIR “EN UN CAMBIO QUÍMICO LA MATERIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE , SÓLO SE TRANSFORMA ”.Con lo anterior entonces se inició una nueva etapa en la historia de la ciencia química, ya que alafirmar que sólo se pueden hacer materiales nuevos si se altera la constitución de la materia, osea, la forma en la que los átomos están combinados.A finales del siglo XVIII, muchos científicos, entre ellos, Proust, observaron que un mismocompuesto siempre está constituido del mismo tipo de átomos y en proporciones idénticas. En1779 Proust formuló una nueva ley conocida como ley de las proporciones definidas, llamadatambién, ley de las proporciones constantes, la cual indica que: “LOS ELEMENTOS QUE SE COMBINAN PARA FORMAR UN COMPUESTO , SIEMPRE LO HACEN EN PROPORCIONES DEFINIDAS Y EN RELACIONES SENCILLAS ”.Esta ley permite escribir correctamente una fórmula química, y determinan con precisión elporcentaje en el que se encuentran sus átomos, siendo éste siempre el mismo en cualquierparte de la sustancia.Una tercera ley ponderal, fue emitida en 1792, por Jeremías Richter, la cual permite encontrarpara cada elemento la relación de combinación que se mantiene en los compuestos, dicha leyindica: “ LAS MASAS DE DOS ELEMENTOS DIFERENTES QUE SE COMBINAN CON UNA MISMA CANTIDAD DE UN TERCER ELEMENTO , GUARDAN LA MISMA RELACIÓN QUE LAS MASAS DE AQUELLOS ELEMENTOS CUANDO SE COMBINAN ENTRE SÍ ”.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 26
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Un ejemplo es el siguiente: Cl2 + O → Cl2O 71 g 16 g 87 g H2 + O → H2O 1 g 16g 18 g Cl2 + H2 → 2 HCl 71 g 2g 73 gEn 1803 el inglés, John Dalton, propuso una cuarta ley, ley de las proporciones múltiples,donde estableció que: “LOS ELEMENTOS SE PUEDEN COMBINAR EN MÁS DE UN CONJUNTO DE PROPORCIONES, Y CADA CONJUNTO CORRESPONDE A UN COMPUESTO DIFERENTES ”.Ejemplos: CO y CO2 1:1 1:2 H2O y H2O2 2:1 2:2Ma. Guadalupe Peña Castro Página 27
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Basándose en las leyes antes mencionadas, Dalton propuso su teoría atómica. Sus propuestas,se han ido modificando, de acuerdo a los nuevos descubrimientos que se han dado, peromuchas de ellas siguen vigentes y son la base del estudio de los átomos en la actualidad.Los postulados de la teoría atómica de Dalton, son:  Los átomos son partículas individuales de materia que no puede subdividirse por ningún proceso conocido.  Los átomos son tan indestructibles que resisten la aplicación de cualquier tipo de fuerza conocida.  Los átomos que componen una sustancia elemental son similares entre sí en masa, tamaño y en cualquier otra cualidad.  Los átomos de un elemento simple, por ejemplo, hidrógeno, oxígeno y carbono, difieren en masa y otras propiedades de los de la sustancia elemental.  La combinación química se lleva a cabo cuando diferentes tipos de átomos elementales se unen en proporciones numéricas simples para formar compuestos.PARTÍCULAS SUBATÓMICAS.Las investigaciones continuaron después de la propuesta de Dalton, y cada vez se fueconfirmando que los átomos estaban formados por partículas todavía más pequeñas, a las quese les llama, partículas subatómicas.A partir de 1930, se hicieron descubrimientos que indicaban la presencia de varios tipos departículas subatómicas, actualmente se han descubierto varias de ellas, pero algunas semanifiestan en fracciones de segundo, lo cual impide su estudio minucioso, por ello, sólo seconocen con exactitud las características de tres de ellas: el electrón, el protón y el neutrón.Otras partículas como el mesón y el neutrino también son importantes, pero como su presenciano afecta los cambios químicos, su estudio se da en el campo de la Física.El descubrimiento de cada uno de ellos se debió principalmente a los estudios que seempezaron a desarrollar acerca de la electricidad por Heinrich Geissler, Julios Plucker yWilliam Cookes, quienes realizaron experimentos haciendo pasar corrientesMa. Guadalupe Peña Castro Página 28
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.eléctricas a través de tubos de vidrio con vacío en su interior. Ellos observaron que los rayosviajaban del cátodo (polo negativo) al ánodo (polo positivo) y que al llegar a éste lado, chocabancon el vidrio y producían luminiscencia.El protón y los rayos canales.Sin embargo, en 1886, el físico alemán Eugen Goldstein, descubrió en un tubo de rayoscatódicos una luminiscencia del lado del cátodo, probando con ello que había rayos positivosque viajan en sentido contrario al de los rayos catódicos, y les llamó rayos canales.Posteriormente, Jean Perrin, en 1895, demostró que los rayos canales consistían en partículascargadas positivamente, y J.J. Thomson, les dio el nombre de rayos positivos. Si seintroducían gases en los tubos, se observaba que en algunos de ellos, los átomos se convertíande neutros a tener a carga eléctrica positiva. Se probó lo anterior con varios tipos de gases y seconcluyó que era el hidrógeno el que proporcionaba las partículas positivas con masa máspequeña, y a éstas, Ernest Rutherford les llamó protones, en 1907.J.J. Thomson y William Wein, determinaron la masa del protón en 1.673 x 10-24 g y el valor desu carga en +1.602 x 10 -19 Coulombios. El símbolo del protón es p+ .El electrón y el modelo atómico de Thomson.En 1897, partiendo del descubrimiento de los rayos canales, Thomson propuso un modeloatómico semejante a una gelatina con pasas. Dijo que el átomo era una esfera de electrificaciónpositiva en la que se encontraban incrustados los electrones.Lo anterior lo logró proponer ya que al efectuar experimentos con los rayos catódicos llegó a laconclusión de que éstos se componen de partículas negativas, que éstas eran idénticas noimportando el tipo de sustancias que se usara, que formaban parte de todo tipo de átomo y ledio el nombre de electrón.Posteriormente, en 1913, el estadounidense Robert A. Millikan, determinó que la carga delelectrón es de -1.602 x 10-19 Coulombios, así también, determinó su masa, siendo ésta de 9.102x 10-28 g. El símbolo del electrón es : e-.El neutrón y los experimentos de Chadwick.Una vez descubiertos el electrón y el protón, consideradas como partículas fundamentales delátomo, se pensó que eran las únicas partículas existentes, puesto que el átomo es neutroeléctricamente, por lo que debe tener igual cantidad de partículas positivas que de negativas, yque su suma debería de corresponder a la masa total del átomo.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 29
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Más sin embargo, diversos experimentos indicaban que la masa de los átomos no correspondíala suma de estas dos partículas descubiertas, por lo que se pensó en la existencia de unatercera partícula que aportara la masa faltante, pero que no tuviera carga eléctrica.Fue en 1932, cuando el inglés James Chadwick, cuando al bombardear berilio, observó laemisión de partículas sin carga eléctrica pero de peso semejante al protón. Chadwick lasnombró neutrones. El símbolo del neutrón es: noPosteriormente, se logró determinan que los protones y los neutrones se encuentran en elnúcleo del átomo y son los responsables de la masa del átomo, y que fuera del núcleo seencuentran los electrones distribuidos girando alrededor del núcleo atómico.Número atómico, masa atómica y número de masa.Número atómico.Los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones en el núcleo. A estenúmero se le denomina número atómico y se representa con la letra Z. “EL NÚMERO ATÓMICO REPRESENTA EL NÚMERO DE PROTONES QUE TIENE EL ÁTOMO EN SU NÚCLEO Y ES EL QUE DETERMINA LA IDENTIDAD DE UN ELEMENTO, ASÍ COMO MUCHAS DE SUS PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS”.Como los átomos en su estado natural son neutros, es decir no tienen carga eléctrica, un átomodebe tener igual número de electrones que de protones. Por lo tanto, el número atómico de unelemento, representa también el número de electrones.En la tabla periódica, se encuentra indicado este número atómico con el número por el cualestán organizados, en forma ascendente, los elementos. Así, al hidrógeno le corresponde elnúmero 1, ya que contiene un electrón y un protón.Los números atómicos son siempre números enteros, pues los protones no existen formafraccionada.Número de masa.La mayor parte de la masa del átomo se encuentra en su núcleo y está formada por losneutrones y los protones, que son las partículas fundamentales que tienen la mayor masa.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 30
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. “ A LA SUMA DEL NÚMERO DE PROTONES MÁS EL NÚMERO DE NEUTRONES, SE LE LLAMA NÚMERO DE MASA Y SE REPRESENTA CON LA LETRA A”.Ejemplo: el uranio tiene un número atómico de 92 (92 electrones y 92 protones) y un número demasa de 238, lo cual se representa como: Número de masa 238 U Número atómico 92Lo cual también se representa como uranio-23.Masa atómica.A finales del siglo XIX se creía que los átomos de un mismo elemento contenían el mismonúmero de protones y de neutrones. Sin embargo, en 920, J.J. Thomson descubrió que el neóntiene dos átomos con masas diferentes. Conociendo que los átomos son eléctricamenteneutros, Thomson dedujo que esos dos átomos del neón deberían tener diferente número deneutrones, y encontró que existe un neón que tiene 10 neutrones y otro que contiene 12neutrones, pero que ambos tienen 10 electrones y 10 protones. 20 22 Ne Ne 10 10 Estudios posteriores demostraron que así como el neón, existen otros elementos cuyos átomosvarían en su número de neutrones, por ello: “SE DA EL NOMBRE DE ISÓTOPOS A LOS ÁTOMOS DE UN MISMO ELEMENTO QUE TIENEN IGUAL NÚMERO DE PROTONES, PERO DIFERENTE CANTIDAD DE NEUTRONES.”Ma. Guadalupe Peña Castro Página 31
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.La diferencia de neutrones trae una diferencia en el número de masa atómica de ese elementoen particular y por ello se han calculado los porcentajes en los que se encuentran presentes losisótopos de un elemento dado.Por lo anterior se llama masa atómica al promedio ponderado de las masas de todos losisótopos de ese elemento.Isótopos y sus aplicaciones.Los isótopos son entonces, átomos de un mismo elemento que difieren en el número deneutrones que poseen, es decir con diferente número de masa. La mayor parte de loselementos tienen varios isótopos.Entre los elementos que presentan isótopos está los siguientes: el hidrógeno, el litio, elcarbono, plomo, uranio, silicio, oxígenoSe han descubierto isótopos radiactivos y no radiactivos. Los isótopos radiactivos soninestables, los no radiactivos son estables. Aproximadamente de los 350 isótopos presentes enla naturaleza, alrededor de 80 de ellos son radiactivos.A los isótopos radiactivos también se les llama radioisótopos, y son capaces de sufrir cambiosnucleares, convirtiéndose en otro tipo de átomos, que por lo general son isótopos establesaunque también pueden originar otros isótopos también radiactivos. Un ejemplo es el siguiente: 226 4 222 Ra → He + RnAl tiempo requerido para que la mitad de la muestra de los isótopos radiactivos de un elementose desintegre, se le denomina vida media. Los isótopos varían mucho en cuanto a su vidamedia; algunos tardan hasta años o milenios en perder la mitad de sus átomos, por ejemplo lavida media del uranio-238 es de 4.51 x 109 años, y la del carbono-14 es de 5730 años, perootros pierden la mitad de sus átomos en fracciones de segundo como el fósforo-28 cuya vidamedia es de 270x10-3 segundos.A la parte de la Química que se encarga del estudio de los cambios nucleares que sufren losisótopos radiactivos se le llama química nuclear.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 32
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.El uso de los isótopos radiactivos con fines pacíficos se da en la medicina con el uso delcobalto-60 utilizado en el tratamiento del cáncer. En la agricultura la aplicación de los isótoposradiactivos ha llevado a la obtención de cosechas más abundantes. También se usan engeología, paleontología, antropología y arqueología para conocer la edad de los objetos orestos de seres vivos que existieron hace cientos y miles de años midiendo en su composiciónla presencia del carbono-14.El uso de los isótopos radiactivos debe hacerse por expertos en el área ya que la exposición alas radiaciones que ellos emiten pueden causar modificaciones en los genes y éstasmodificaciones transmitirse a los descendientes.La radiación y el modelo de Rutherford.En 1895, el francés Antoine Henry Becquerel estudiando los materiales fluorescentes, descubrióen forma accidental la radiactividad. El tipo de material con el que trabaja era un mineral deuranio y él descubrió que este mineral emitía espontáneamente algún tipo de radiación,diferente a la de los rayos X. Posteriormente la científica polaca Marie Curie confirmó quehabía materiales, como las sales de uranio, que emitían radiaciones espontáneamente ypartículas subatómicas debido a su núcleo atómico inestable. Así descubrieron varioselementos radiactivos, entre ellos el radio (Ra) y el polonio (Po).El científico neozeolandés Ernest Rutherford, observó que los rayos emitidos se desviaban endiferentes direcciones y encontró tres tipos de radiaciones:beta β y radiaciones gamma γ.Las características de estas radiaciones son: Tipo de radiación Símbolo Masa (u.m.a.) Carga Alfa 4 2+ Beta β 0.00055 1- Gamma γ 0 0Al experimentar con estas radiaciones, Rutherford y sus alumnos, Ernest Marsden y HansGeiger, determinaron que la carga positiva de los átomos de los elementos estaba en elnúcleo, así como su masa, y que los electrones estaban fuera del núcleo, con carga eléctricanegativa y con masa insignificativa.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 33
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Modelo atómico actual.Los números cuánticos (n, l, m) y los modelos de Bohr y Sommerfeld.Para explicar el modelo atómico actual es necesario conocer algunos acontecimientos ypersonajes que contribuyeron con sus experimentos y observaciones a la construcción delmodelo actual.Rutherford había propuesto la existencia de un núcleo atómico formado por neutrones yprotones e indicaba que los electrones giraban alrededor de este núcleo, más sin embargo noespecificaba cómo se distribuían.En 1900, Max Planck, logra dar una explicación de por qué los cuerpos calientes emitenradiaciones diciendo que las emisiones se dan en paquetes de energía a los que llamó cuantoo quantum, que significa. Cantidad elemental. Así, las emisiones de luz y color dada por loscuerpos cuando se queman se deben a la emisión de este tipo de paquetes de energía y dichaemisión origina colores únicos para cada tipo de elemento. A la propuesta de Planck se lellama: Teoría cuántica.Con base a esta teoría, Niels Bohr, en 1913, propuso un modelo atómico para explicar elespectro formado por el hidrógeno cuando emite radicaciones. Para ello, Bohr propuso que loselectrones de los átomos se localizan sólo en ciertos niveles de energía, específicos, a los queél llamó, orbitales, y representó la diferencia de energía entre un orbital y otro, como un cuantode energía. Planteó que cuando un electrón gana un cuanto de energía salta a un orbitalsuperior alejándose del núcleo pasando a un estado de mayor energía o estado excitado. Porel contrario, si un electrón pierde un cuanto de energía, cae a un orbital inferior, más cercano alnúcleo y la energía perdida se emite como radiación de luz y color. Cuando u átomo tiene atodos sus electrones en los niveles más bajos de energía se dice que esta en estado basal.En el modelo de Bohr, cada órbita o nivel de energía permitido se le asigna un número enterollamado n o número cuántico principal cuyos valores van desde 1 hasta el infinito. Tambiéndetermino que cada nivel de energía sólo puede contener cierto número de electrones,determinado por la fórmula 2n2, donde n es el número de nivel de energía. A este modelo se lellama : Modelo planetario.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 34
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. Nivel de energía Cálculo Máximo de electrones que puede contener. 2 n2 1 2(12) 2 2 2(22) 8 3 2 (33) 18 4 2(44) 32En 1916, Arnold Sommerfield introdujo en el modelo de Bohr, dos números cuánticos,denominados número cuántico secundario o azimutal (l ) y número cuántico magnético(m).Sommerfield propuso que los electrones pueden moverse no sólo en órbitas circulares sinotambién en órbitas elípticas, para ello propuso también, la existencia de subniveles de energía,cuyos valores van desde cero hasta n-1 Valor de n Valores de l Cantidad posible de subniveles 1 0 1 2 0, 1 2 3 0, 1, 2 3 4 0,1,2,3 4El número cuántico magnético o m, permitió explicar la emisión de radiaciones cuando elátomo se encuentra en un campo magnético, además de definir la orientación espacial delorbital. Toma valores enteros desde – l hasta +l pasando por el 0. para cada valor de m, setienen subniveles de energía con orientaciones espaciales diferentes y cantidades diferentes deelectrones que pueden soportar. Se asignan las iniciales de s (sharp), p (principal) , d(diffuse), f (fundamental) , para identificarlos, correspondiendo para s un máximo de doselectrones, para p un máximo de 6 electrones, para d un máximo de 10 electrones y para f unmáximo de 14 electronesMa. Guadalupe Peña Castro Página 35
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Los orbitales atómicos.El modelo atómico de Boro y Sommerfeld estableció con claridad el concepto de niveles ysuniveles de energía definidos en el interior del los átomos, donde se localizan los electrones.En 1924 el francés Luis de Broglie, alumno de Bohr, propuso la idea de que si la luz tiene ladualidad de comportarse como luz y como onda, entonces los electrones podrían mostrar elmismo comportamiento.Fue en 1926 el austriaco Edwin Schrödinger, también alumno de Bohr, desarrolló ecuacionesmatemáticas las cuales predicen los estados de energía permitidos para un electrón y una altaprobabilidad de encontrar ese electrón en una región dada del espacio en torno al núcleoatómico. A este espacio se le llama orbital. Con esta aportación se enriquecía la Teoría demecánica quántica iniciada por Planck.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 36
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Valor de Valor de Valor de Tipo de Cantidad de electrones por Orientaciones n l m subnivel nivel 2 1 0 0 s s 0 0 s s -1 px 2 1 0 p py 8 +1 pz 0 0 s s -1 px 1 0 p py +1 pz 3 -2 dz2 18 -1 dxz 2 0 d dyz +1 dxy +2 dx2 – y2 0 0 s s -1 px 1 0 p py +1 pz -2 dz2 -1 dzy 2 0 d dxz +1 dxy 4 +2 dx2 – y2 32 -3 fz3 -2 fxz2 -1 fyz2 3 0 f fxyz +1 fz(x2 – y2) +2 fx(x2-y2) +3 fy(3x2-y2)Ma. Guadalupe Peña Castro Página 37
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Un cuarto número cuántico, llamado spin, “s” representado también como ms , describe laorientación del giro del electrón, los valores para el número cuántico spin son: + ½ ↑ y - ½↓ .Cada orbital puede tener como máximo dos electrones, uno con giro positivo y uno con gironegativo.Este número cuántico es aplicado en la Ecuación de Dirac-Jordan , la cual establece conmayor exactitud la distribución de los electrones.Posteriormente otro discípulo de Bohr, Werner Heisenberg, en 1927 propuso el Principio deincertidumbre, el cual establece que : “DADO QUE EL ELECTRÓN PRESENTA DUALIDAD DE COMPORTAMIENTO (PARTÍCULA Y ONDA ), ES IMPOSIBLE DETERMINAR CON EXACTITUD Y EN FORMA SIMULTÁNEA LA POSICIÓN Y VELOCIDAD DE UN ELECTRÓN.”Por lo anterior, sólo se puede determinar con alto grado de probabilidad el lugar donde unelectrón se puede encontrar, a este espacio se le llama orbital, o reempe (región espacioenergética de mayor probabilidad estadística).Así también, Schrödinger, dedujo que sólo dos electrones podrían coexistir en un mismoorbital.La configuración electrónica.Se llama configuración electrónica a la distribución de los electrones de un átomo en susdiferentes niveles, subniveles y orbitales energéticos, de forma que la distribución sea la másestable, es decir la de menor energía. En un átomo en estado basal, los electrones seencuentran distribuidos en los niveles, subniveles y orbitales de menor energía.Para hacer la colocación de cada electrón se siguen algunos principios. Uno de ellos es elPrincipio de incertidumbre de Heisenberg, ya comentado anteriormente.Otro principio es el principio de exclusión de Pauli, quien en 1925 determino que cadaelectrón de un átomo debe tener sus cuatro números cuánticos diferentes a cualquier otroelectrón del mismo átomo.Así también, el Principio de edificación progresiva o Principio de Aufbau, indica que loselectrones deben de acomodarse primero en los orbitales de menor energía y para ello se siguela siguiente figura, llamada Regla de las diagonales.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 38
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 6f 7s 7p 7dMa. Guadalupe Peña Castro Página 39
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.El Principio de máxima multiplicidad o Regla de Hud indica que los electrones entran de unoen uno a los orbitales de la misma energía. Cuando estos orbitales contienen ya un electróncada uno todos con el mismo espín, entonces pueden empezar a saturarse con otroselectrones, formando el par correspondiente.Otra forma de mostrar la distribución de los electrones de un elemento, es utilizando laconfiguración Kernel (centro), para su desarrollo se utilizan los electrones de cada gas nobleanterior más cercano y a partir de ahí se sigue la secuencia.Cuando se dibuja el diagrama energético cumpliendo con las reglas y principios anteriores, elúltimo electrón que se coloca se llama electrón diferencial. Este electrón es el que le otorga alátomo las propiedades físicas y químicas que lo distinguen de los átomos de otros elementos. EJERCICIOS DE RETROALIMENTACIÓN. BLOQUE IIIACTIVIDAD 1. Completa el siguiente cuadro. LEYES PONDERALES. CIENTÍFICO NOMBRE DE LA LEY ENUNCIADO.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 40
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.ACTIVIDAD 2. Escribe a que ley hace referencia en cada caso. Caso presentado. LeyUna molécula de agua siempre está formadapor dos átomos de hidrógeno y uno deoxígeno.El agua oxigenada contiene dos átomos dehidrógeno y dos átomos de oxígeno. (H2 O2)Un pedazo de madera se quema y setransforma en cenizas y humo.El amoniaco se combina en una relaciónconstante de de un átomo de nitrógeno y tresde hidrógeno (NH3)Actividad 3. Indica si el enunciado es falso o verdadero. ENUNCIADO FALSO VERDADEROEl átomo es divisible.El electrón, el protón y el neutrón son partículas subatómicas.El protón se encuentra en el núcleo del átomoEl electrón tiene carga eléctrica negativa.El neutrón carece de forma.El número de electrones es igual a l número de protones.Los protones y los neutrones también se llaman nucleones.Los protones y los neutrones se encuentran ene. Núcleo del átomo.Los electrones giran alrededor del núcleo atómico.Los protones y los neutrones determinan la masa del átomo.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 41
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.El electrón determina la capacidad de combinarse (reactividad) deun átomo.Existen otras subpartículas atómicas además del protón, neutrón yel electrón.ACTIVIDAD 4.Escribe en el cuadro siguiente las principales características de las tres partículas subatómicas: Partículas Masa Tipo de carga Lugar en el Científico que subatómicas eléctrica átomo lo descubrióElectrónProtónNeutrónACTIVIDAD 5. Escribe en los espacios el nombre del científico a que se hace referencia encada oración.El descubrimiento de los rayos catódicos por parte de _________________ fue de vitalimportancia, ya que a partir de él se descubrieron las partículas subatómicas.El estadounidense ______________obtuvo la primera medida exacta de la carga del electrón.También, _______________pudo a partir de sus experimentos, descubrir los protones. Losneutrones fueron descubiertos por _______________.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 42
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.ACTIVIDAD 6. Representa el símbolo nuclear para:Isótopo estroncio-90 Isótopo yodo-128Isótopo cobalto-60 Isótopo carbono-14ACTIVIDAD 7. Completa la tabla indicando los datos que se te piden para elemento.Elemento Símbolo Z A No. de No. de No. de Total de electrones protones neutrones subpartículasSodioCalcioAluminioCarbonoNitrógenoOxigenoFlúorMa. Guadalupe Peña Castro Página 43
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.NeónFierroCobreACTIVIDAD 8. Completa la siguiente tabla.. Especie Z A Protones Electrones Neutrones Total de atómica subpartículas. I 53 74 Mg+2 24 12 As 18 22 Sn+4 50 69 Ni 59 31 S-2 16 16Ma. Guadalupe Peña Castro Página 44
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.ACTIVIDAD 9.Indica el número de neutrones, protones y electrones de cada una de las siguientes especiesatómicas.Especie atómica e- p+ no Especie atómica e- p+ no Especie e- p+ no atómica 40 Ca 42 S 60 Co 20 16 27 24 Mg+2 58 Fe+3 31 P-3 12 26 15ACTIVIDAD 10. Calcula la masa atómica de los siguientes elementos considerando losisótopos que lo forman. Utiliza la fórmula siguiente:Masa atómica promedio = (A1 x %1) + ( A2 x %2) 100 a. Silicio, si 92.21 % de sus átomos tienen una masa de 28 u.m.a., 4.7 % de 29 u.m.a y 3.09 % de 30 u.m.a. b. Cloro, si el 75.4 % de sus átomos tiene una masa de 35 y el 24.6 % tiene una masa 37 u.m.a. c. Del plomo, si un 1.48 % tiene una masa de 204, el 23.6 % una masa de 206, el 22.6 % una masa de 207 y 52.3 % una masa de 208. d. El uranio, si el 0.01 % tiene una masa de 234, el 0.72 % una masa de 235 y el 99.27 % una masa de 238. e. Del argón cuyos isótopos tienen las masas de 35.968, 37.963 y 39.962, con una abundancia respectivamente de 0.337%, 0.063 % y 99.6%.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 45
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.ACTIVIDAD 11. Determina como falso o verdadero las siguientes afirmaciones. Enunciado F VEl átomo tiene un núcleo positivo eléctricamente..Rutherford descubrió la existencia del núcleo.Geiger fue un ayudante de Bohr.Los cuantos fueron propuestos por RutherfordBoro aportó el concepto de órbitas elípticas.El modelo de Rutherford se parece aun modelo planetario.El modelo atómico más actual es el de Bohr.En la ciencia los logros se deben a una sola persona.En la ecuación de Sommerfeld se trabajan los tres primeros números cuánticos.El número cuántico spin esta presente en la ecuación de Dirac-Jordan, pero no enla Rutherford..Nies Bohr propuso el término de órbita.ACTIVIDAD 12. Indica a que número cuántico ( n, l, m, ms ) hace referencia cada enunciado. Enunciado Número cuántico (n, l, m, ms)Describe el giro del electrón.Puede adquirir valores de -3 a +3Indica lo subniveles.Es el que designa los niveles principales de energía.Fue una aportación de Bohr.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 46
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Lo propuso Sommerfeld.Es el que adquiere menor número de valores.Recibe también el nombre de spin.Su valor máximo es 7Indica la orientación de los orbitales en un campomagnético.ACTIVIDAD 13. Desarrolla la configuración electrónica de cada uno de los siguienteselementos.Elemento. Configuración electrónica.CalcioYodo.CarbonoPlataMagnesioManganesoFierro.CobreSodioAluminioMa. Guadalupe Peña Castro Página 47
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.ACTIVIDAD 14. De cada uno de los elementos anteriores señala de su electrón diferencial, suscuatro números cuánticos. Elemento Números cuánticos del electrón diferencial n l m msCalcioYodo.CarbonoPlataMagnesioManganesoFierro.CobreSodioAluminioACTIVIDAD 14. Desarrolla la configuración electrónica Kernel de los siguientes elementos.Elemento. Configuración electrónica Kernel..FósforoAntimonioFluorPotasioUranioCobaltoMa. Guadalupe Peña Castro Página 48
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.OroTecnecioZincMercurioMa. Guadalupe Peña Castro Página 49
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. BLOQUE IV INTERPRETAS LA TABLA PERIÓDICAEVOLUCIÓN HISTÓRICAEl siglo XIX se caracterizó por un enorme desarrollo científico. Hacia el año de 1830 se habíanidentificado aproximadamente 55 elementos y se intentaban diversas formas de cómoorganizarlos.En 1817, J. W Döbereiner observó la existencia de tríadas de elementos que secomportaban de modo semejante, en los que el elemento medio tenía peso atómicoque se aproximaba al promedio de los pesos de los otros dos elementos; así también,éste átomo presentaba el promedio de los valores de las propiedades de los otros doselementos.En 1863, John Newlands, un químico ingles, sugirió otra clasificación . Él colocó loselementos en orden de sus masas atómicas ascendentes y notó que parecía haber unarepetición de propiedades semejantes cada ocho elementos. Por lo tanto, colocó loselementos conocidos en aquel entonces en siete grupos de siete elementos cada uno (entonces no se conocían los gases nobles). Newlands se refirió a este arreglo como laLey de las Octavas.En 1869, simultáneamente Mendeleiev y Meyer publicaron sus ordenamientosperiódicos de los elementos. Con base a un ordenamiento creciente de masas atómicasagruparon los elementos en una tabla de ocho columnas. Sin embargo, Mendeleievtuvo que dejar algunos espacios en blanco para poder agrupar todos los elementos conpropiedades similares en la misma columna. Para explicar estos espacios en blanco,Mendeleiev sugirió que había elementos aún no descubiertos y así predijo laspropiedades y las masas atómicas de varios elementos que eran desconocidos enaquel tiempo. Hoy en día los otros elementos ya se han descubierto y se ha encontradoque las predicciones de Mendeleiev estaban bastantes correctas.En la tabla de Mendleiev, los elementos se colocaban en orden de masas atómicasascendentes. la tabla mostraba que las propiedades de los elementos como unafunción periódica de sus masas atómicas. Esta aseveración se llama la Ley Periódica.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 50
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Había un problema con la tabla de Mendeleiev ya que algunos pares de átomos nocumplían con la condición de masa atómica ascendente como eran el telurio y el yodo,el cobalto y el níquel, el argón y el potasio.Henry Moseley encontró la razón para estas aparentes excepciones a la regla. Pormedio de experimentos usando rayos X, propuso que los elementos se ordenaran conbase a su número atómico y no a su masa atómica, resolviendo de esta manera las"irregularidades" encontradas en la tabla de Mendeleiev. El enunciado actual de la LeyPeriódica Moderna es que las propiedades de los elementos son una función periódicade sus números atómicos.Ubicación y clasificación de los elementos.La tabla periódica se construyó originalmente, colocando los elementos conpropiedades similares en una columna. Ahora se sabe que las propiedades químicas deun átomo están determinadas por su configuración electrónica. Por lo tanto, la tabla seha construido basándose en las configuraciones electrónicas. Invirtiendo elprocedimiento a través del cual se construyó la tabla, se puede utilizar la tabla para"leer" la configuración electrónica de un elemento. Los elementos en las columnasencabezadas por la "A" tienen su electrón de más alta energía en un subnivel externo so p . Aquellos elementos que están en las columnas encabezadas con "B" tienen suelectrón de más alta energía en un subnivel d, o sea, en un nivel más bajo que el de lacapa más externa.Por lo tanto, la configuración de cualquier elemento en el grupo IA terminará en s1. Estaconfiguración significa que la capa externa de cada átomo en el grupo IA contiene unelectrón. El coeficiente de s1 se puede encontrar fácilmente en la tabla, porque elnúmero del periodo indica el nivel energético externo. Para el grupo IIA, los electronesdiferenciales están en s2; para los grupos del IIIA al VIIIA las terminaciones van del p1 alp6, precedidas por el coeficiente que indica el nivel n correspondiente.Para los grupos desde el IIIB hasta el IIB, las terminaciones son desde el d1 al d10, conun coeficiente que siempre es menor que el número del periodo, ya que estará siempreprecedido por un subnivel s, cuyo número cuántico principal es mayor por uno.Para los lantánidos, las terminaciones son desde f1 hasta f14, precedido por uncoeficiente que es dos veces menor que el número del periodo.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 51
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Grupos periodos. Bloques, s, p, d, f.Los grupos o familias, son las agrupaciones verticales que se encuentran en la tablaperiódica, y en ellas se encuentran los elementos con configuraciones electrónicassemejantes en la capa externa y por ello, con propiedades semejantes.Los grupos de los elementos se numeran del IA al VIIA, y del IB al VIIB, el VIII y losgases nobles. A los elementos de los grupos A se les llama con frecuenciarepresentativos y llenan de electrones los subniveles s y p. A los elementos de losgrupos B se les llama elementos de transición y llenan los subineveles d y f .Los elementos que comprenden cada familia tienen estructuras semejantes del nivelexterior de energía. En los átomos de los elementos del grupo A el número deelectrones en el nivel externo de energía es idéntico al número de grupo. Al grupo IA seles llama de los metales alcalinos. Cada átomo de esta familia tiene un electrón s en elnivel externo.Los átomos del grupo IIA, llamados de los metales alcalinotérreos, tienen cada uno doselectrones s en su nivel externo.Al grupo VII A se le llama de los halógenos; cada uno de sus átomos tiene sieteelectrones ( 2 en s y cinco en p ) en su nivel externo de energía.El grupo VIIIA es llamado de los gases nobles, y cada uno de sus elementos tiene ensu último nivel de energía 8 electrones en su nivel externo de energía, excepto el helioque tiene 2. Son gases de extremada baja reactividad química debido a que su últimacapa electrónica externa es muy estable, ya que consiste en orbitales llenos s y p.Todos los gases nobles, a excepto del radón, se encuentran en la atmósfera. El argónes el más abundante.Los grupos B o elementos de transición se encuentran en los periodos 4,5,6 y 7 y secaracterizan por un número en aumento de los electrones en d o f en una capa interna.Todos tienen uno o dos electrones en su capa externa. En el periodo 4, los electronesentran en el subnivel 3d; en el periodo 5, en el nivel 4d; en el periodo 6, los elementosde transición comprenden a la serie de los lantánidos y los electrones entran en elsubnivel 4f. El séptimo periodo de los elementos está incompleto y comprende a la seriede los actínidos en la que los electrones entran en los subniveles 5f y 6d.Todos los elementos de transición son metales, con frecuencia se presentan comocristales de bellos colores.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 52
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.El radio atómico en una familia aumenta de arriba a abajo porque cada átomo contieneprogresivamente más electrones en su nivel principal de energía más externos.Los elementos ubicados en la parte inferior de un grupo tienden a ser de propiedadesmás metálicas que los que están en la parte superior. Esto es más notable en losgrupos IVA al VIIA.Los elementos dentro de un grupo A tienen el mismo número de electrones en su capaexterna y muestran propiedades químicas estrechamente relacionadas. Los elementosde los grupos B tienen cierta semejanza en su estructura electrónica y tambiénmuestran algunas semejanzas en propiedades químicas.El Comité de la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada), harecomendado una nueva numeración para los grupos de la Tabla Periódica, esta nuevadisposición numera los grupos del 1 al 18 yendo de derecha a izquierda.Los periodos.Los elementos en la Tabla periódica se encuentran dispuestos horizontalmente ensucesión numérica de acuerdo a sus números atómicos. Así, llenan siete renglones olíneas horizontales llamadas periodos, cada uno, a excepción del primero inicia con unmetal alcalino y termina con un gas noble.A los tres primeros periodos se les llama periodos cortos a los cuatro restantes se lesllama periodos largos.El número de cada periodo corresponde al número de nivel externo de energía conelectrones.En el primer periodo se encuentran dos gases, el Hidrógeno y el Helio.Al pasar de izquierda a derecha, los elementos de los periodos 2 al 6, varían de desdefuertemente metálicos hasta no metálicos al final del periodo. El periodo 7 estáincompleto pero inicia igual con un elemento fuertemente metálico.Comenzando con el tercer elemento de los periodos largos, 4, 5, 6 y 7, las capasinteriores de electrones en orbitales d y f comienzan a llenarse formando elementos detransición.Los radios atómicos de los elementos dentro de un periodo disminuyen a medida queaumenta la carga positiva en el núcleo, esto debido a que esta carga positiva ejerceuna fuerza de atracción mayor sobre los electrones haciendo que el átomo sea másMa. Guadalupe Peña Castro Página 53
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.pequeño. Por lo anterior, el tamaño de los átomos se hace menor de izquierda aderecha.Bloques o clases.Con base a las configuraciones electrónicas, los elementos se han agrupado en clases,que son grupos de elementos que tienen su última capa de energía en un mismo tipode subnivel. Así los elementos de los grupos IA y IIA, pertenecen a la clase s, ya que ensu último nivel de energía tiene un subnivel s. Los grupos IIIA a VIIIA, son la clase p; losgrupos I B a VIIIB, son la clase d y los elementos de los actínidos y los lantánidospertenecen a la clase f.Metales, no-metales y semimetales. Su importancia socioeconómica.En la tabla periódica la mayoría de los elementos son metales y el estado queprevalece es el sólido. Los elementos que aparecen después del uranio son sintéticos,es decir, no se encuentran en la naturaleza sino que son fabricados artificialmente porel hombre. La clasificación de los elementos en metales, no metales y semimetales ometaloides, es con base a sus propiedades químicas.Los metales.Los grupos IA y IIA de la Tabla Periódica contienen los metales más activos. Tambiénson metales los elementos de los grupos B.Las propiedades físicas de los metales es que son sólidos a temperatura ambiente,excepto el mercurio, tienen brillo o lustre, son buenos conductores del calor y laelectricidad; son maleables (se pueden laminar), son dúctiles (se pueden haceralambres), tiene alto punto de fusión y alta densidad. Entre sus propiedades químicases que tienen poca tendencia a combinarse entre sí para formar compuestos. Peromuchos metales se combinan fácilmente con los no metales para formar compuestosprincipalmente iónicos; los metales muy activos se encuentran en la naturaleza enforma de compuestos, los menos activos se encuentran en forma libre o nativa.Una de las características de los metales es que contienen pocos electrones en su capaexterna, así como regla general: a los elementos con tres o menos electrones en sucapa externa se les considera como metales.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 54
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.La mayoría de los elementos son metálicos y las características metálicas van enaumento hacia la parte de abajo de la tabla. Los metales alcalinos son metales blandos, de color gris plateado, con densidadesmuy bajas, conducen el calor y la electricidad, reaccionan fácilmente con el agua, eloxígeno y otras sustancias, no se encuentran libres en la naturaleza por ser altamentereactivos. El sodio y el potasio son los más comunes, siendo el cloruro de sodio y elcloruro de potasio los compuestos más importantes industrialmente. Los depósitos deellos se encuentran en Nuevo México y California.Los metales alcalinotérreos, tienen puntos de fusión y densidades mayores a losmetales alcalinos. El más abundante es el calcio ya que alrededor del 4% de la cortezaterrestre está formada por compuestos con calcio, sus compuestos se usan paraproducir materiales de construcción como la cal y el cemento, el calcio es muyimportante para el cuidado de os huesos y dientes. El magnesio se emplea enaleaciones con aluminio para producir aviones y proyectiles. El berilio y es usado enaleaciones que no producen chispas para resortes y electrodos para soldadura. Loscompuestos del bario se usan en pigmentos blancos y finalmente, el radio es un metalradiactivo.Los metales de transición, tienen puntos de fusión y ebullición muy elevados y sonmenos reactivos que los metales alcalinos y alcalinotérreos. Algunos se encuentranlibres como el oro, la plata, el hierro y el manganeso. Muchos de sus compuestos soncoloridos. El cobre se usa principalmente en aplicaciones eléctricas, el oro, la plata enacuñaciones y joyería. El cromo, el hierro, el cobalto, el níquel y el zinc, se emplean enla fabricación de herramientas y materiales para construcción.Los metales de transición interna, son blandos y maleables, se emplean en piedraspara encendedores, lámparas, láseres, agentes colorantes para vidrios, y cinescopiosde televisión. a estos metales también se le llama “tierras raras”. Por su escasez en lanaturaleza y su dificultad para obtenerlos libres.Los No – metales.Al otro lado de la Tabla, se encuentran los no metales en los grupos IVA, VA,VIA, VIIA .El grupo VIA se le llama familia de los calcógenos, el grupo VII A se le llama de losHalógenos.Entre las propiedades físicas de los no metales se tiene que no son lustrosos, conpuntos de fusión y densidad relativamente bajas, son malos conductores de laMa. Guadalupe Peña Castro Página 55
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.electricidad y del calor. El carbono, el fósforo, el azufre, el selenio y el yodo son sólidos;el bromo es líquido y el resto son gases.Entre sus propiedades químicas destacan que se combinan entre sí para formarcompuestos moleculares. El flúor es el no metal más activo y se combina con casi todoslos demás.A los elementos con cinco o mas electrones en su última capa se les considera nometales. Sin embargo, hay algunas excepciones, ya que algunos elementos muestranpropiedades tanto de metales como de no metales, a estos elementos se les llamametaloides.En la tabla periódica se marca una línea gruesa y escalonada en el lado derecho, quesepara a los metales de los no metales, los elementos que se encuentran cercanos a lalínea son los semimetales o metaloides.Estos elementos muestran propiedades físicas y químicas de los metales y otros de losno metales. El más conocido es el silicio debido a sus propiedades semiconductorasque hicieron posible el desarrollo de las computadoras.La capacidad de ser semiconductores hacen del silicio, el germanio y el arsénicoelementos sumamente valiosos en la industria de la comunicación electrónicaElementos químicos y su importancia industrial en México.México cuenta con una gran variedad de recursos minerales y no minerales que lohacen autosuficiente en algunos casos.Nuestra historia cuenta que en México se tienen conocimientos metalúrgicos desde laantigüedad. Cuando los conquistadores llegaron a México encontraron un gran trabajode metales preciosos como el oro y la plata, el uso de cobre en alfarería y elaboraciónde pinturas. La metalurgia del hierro se introdujo en México en a época de la Coloniainiciando así la explotación de los recursos mineros a gran escala. En la actualidadMéxico es un país productor de oro, plata, cobre, plomo, carbón, hierro y azufre. Losprincipales yacimientos se encuentran en las zonas montañosas del Norte del país ycentro como Baja California, Chihuahua, Sonora, Sinaloa, Guanajuato, San Luis Potosí,Hidalgo, Zacatecas y Michoacán.Los metales importantes en México, de donde se obtienen múltiples compuestos, seclasifican en:Ma. Guadalupe Peña Castro Página 56
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. 2. Metales siderúrgicos: básicamente se refieren a la obtención de hierro, refinación y adición de aleantes para obtener la gran cantidad de aceros existentes, que se utilizan en la fabricación de maquinaria pesada y en la industria de la construcción. 3. Metales industriales no ferrosos. Entre ellos se encuentran: a. Cobre. Se emplea principalmente en la elaboración de cables para electrificación, fabricación de motores eléctricos, bobinas, aleaciones con oro, con zinc, con estaño, usadas en orfebrería y joyería. b. Zinc. Se emplea para recubrir el hierro (galvanizado), en la aleación con el cobre para obtener latón, en pinturas y en medicinas. c. Arsénico. En aleaciones con plomo y cobre, en agricultura como insecticida y como decolorante de vidrios. d. Antimonio. Combinado con azufre se usa como componente de aleaciones tipográficas, se utiliza en medicina, en aleación con plomo se obtiene metal de imprentas y se emplea en la fabricación de municiones, cerillos, caucho y vidrio. e. Cadmio. Se usa en lugar del zinc para revestimiento del hierro como protección para la corrosión, se adiciona con cobre para aumentar la tenacidad de los metales y obtención de pinturas amarillas. f. Bismuto. Se emplea en las aleaciones de tipografía y en diferentes aparatos contra incendios. Tiene la propiedad de superconductividad eléctrica a temperaturas cercanas al cero absoluto. g. Estaño. Se usa en el recubrimiento de hierro 8en las latas de conservas) estañado, con el plomo forma aleaciones de uso industrial muy amplio. h. Plomo. Se utiliza en la elaboración de placas para cumuladores, balas y perdigones, pantallas protectoras contra radioactividad, en la elaboración de pinturas blancas, aleaciones con otros metales, antidetonantes de gasolina. i. Aluminio. Se utiliza en la elaboración de aviones y automóviles, cancelería y utensilios domésticos. j. Azufre. Usado en la elaboración de fertilizantes, medicamentos, insecticidas, productos petroquímicos.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 57
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. k. Cobalto. Debido a su alta resistencia al calor, la corrosión y la fricción se emplea en la producción de herramientas mecánicas de alta velocidad y motores. Para la elaboración de vidrio azul, es catalizador, su isótopo radiactivo se utiliza en la producción de radicaciones gamma. l. Fluor. Usado en a elaboración de detergentes, plásticos, lacas, cerillos, explosivos, refinación de azúcar, industria textil, fotografía, fertilizantes, cerámicas, pinturas, alimentos para ves y ganados, pastas dentales. m. Mercurio. Usado en la elaboración de instrumentos de precisión como termómetros, barómetros, en las amalgamas dentales, armas para preparar cloro, y sosa, en medicamentos, insecticidas, fungicidas y bactericidas. n. Uranio. Utilizado como combustible nuclear, al igual que el torio, sus yacimientos están protegidos con leyes exclusivas.Actualmente cuenta con la mayor parte de sustancias químicas utilizadas en laindustria; sin embargo, también tiene que importar grandes cantidades de aquellas conque o cuenta en sus reservas naturales.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 58
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. EJERCICIOS DE RETROALIMENTACIÓN. Bloque IVACTIVIDAD 1. Clasifica los siguientes elementos ubicándolos en la casilla correspondiente:Li, Mg, Xe, Ca, Rn, Be, Fe, Co, F, Cl, He, I, Rb, Ag, Au, Ne, Br, Na, K, Cs, Mn, Kr, Cu, H, He. Metales Metales Metales de Halógenos Gases nobles. alcalinos alcalinotérreos. transiciónACTIVIDAD 16. Clasifica los mismos elementos anteriores en la siguiente tabla.ELEMENTO SÍMBOLO CLASE GRUPO PERIODO CARÁCTER (METAL, NO METAL, METALOIDE)Ma. Guadalupe Peña Castro Página 59
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 60
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. BLOQUE V INTERPRETAS ENLACES QUÍMICOS E INTERACCIONES INTERMOLECULARESENLACES QUÍMICOS.La materia está constituida por átomos y éstos están organizados en su estructura, ya que a suvez los átomos están formados por partículas subatómicas: los electrones, los protones y losneutrones, estas partículas son iguales en esencia en todo los átomos, pero se encuentran endiferente cantidad en cada uno de ellos, los que los hace diferentes en sus propiedades físicasy químicas.Los átomos se pueden unir entre ellos para originar sustancias. Estas sustancias son de dostipos generales: las formadas por iones y las formadas por moléculas. Lo que determina queuna sustancia sea de un tipo o de otro depende de la estructura electrónica de los átomos quela conforman y a su vez, de las fuerzas de atracción que exista entre el núcleo de los átomos ylos electrones, tanto del mismo átomo como del átomo o átomos con que se va a unir.Cuando los átomos se atraen para formar sustancias hay un intercambio de los electrones quese encuentran en el nivel electrónico más externo, a éstos electrones se les llama electronesde valencia. Así, puede suceder cualquiera de los siguientes casos: que se donen, ganen ocompartan electrones. La atracción electrónica entre estos electrones de valencia es lo que sellama enlace químico.Linus Pauling, dio la siguiente definición de enlace químico : “ la fuerza de enlace entre losátomos, debe ser de una magnitud tal que conduzca a la formación de un agregadoatómico de estabilidad suficiente que garantice su consideración como una especieindependiente.” Cuando unos átomos forman un enlace, los átomos que lo componenadquieren un ordenamiento electrónico más estable que cuando se encontraban aislados.En el caso de las sustancias formadas por moléculas, las uniones son de dos tipos:interacciones fuertes, o fuerzas interatómicas, intramoleculares o enlaces químicos, y lasinteracciones débiles o fuerzas intermoleculares.En los enlaces interatómicos se reconocen a su vez tres tipos: enlace iónico, enlace covalente yenlace metálico.En los enlaces intramoleculares, o fuerzas entre las moléculas, se clasifican dos: las fuerzasentre moléculas neutras eléctricamente, llamadas fuerzas de Van Der Waals (fuerzas dipolo-dipolo, fuerzas de dispersión de London y fuerzas de puente de hidrógeno); y las fuerzas entremoléculas polares con presencia de iones, llamadas fuerzas ion-dipoloo.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 61
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. ENLACES QUÍMICOS INTERATÓMICOS INTERMOLECULARES O INTRAMOLECULARES MOLÉCULAS IÓNICO COVALENTE METÁLICO FUERZAS NEUTRAS ION- DIPOLO F F P U U U POLAR NO POLAR COORDINADO E E E R R N Z Z T A A E S S S D D D E I E P O H L L I O O D N - R D D Ó O I G N P E O N L O OMa. Guadalupe Peña Castro Página 62
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Regla del octeto.Los electrones que participan en los enlaces químicos se llaman electrones de valencia, yse encuentran en la última capa electrónica parcialmente llena. Los átomos durante unenlace ganan, pierden o comparten electrones en cantidad tal que lleguen a tener 8electrones en su última capa cuando se encuentran ya unidos, de tal forma que se parecenen su estructura electrónica al gas noble más cercano. Los gases nobles tienen acomodosde electrones muy estables generalmente con 8 electrones en su último nivel, a excepcióndel helio.En 1916 Walter Kossel y Gilbert Lewis mostraron la tendencia de los átomos a lograraestructuras similares a la de los gases nobles.Es por eso que los átomos cuando se unen tienden a formar la misma configuraciónelectrónica de los gases nobles lo cual a dado lugar a la llamada regla del octeto. Un octetode electrones puede visualizarse como cuatro pares de electrones de valencia dispuestosalrededor del átomo y aunque hay muchas excepciones a su cumplimiento, suele usarsecomo referencia cuando se trata de explicar los enlaces químicos. Cuando un átomo alunirse a otro logra una configuración estable se le llama que esta en una condiciónisoelectrónica.Estructuras de Lewis.Todos los átomos contienen en su ultimo nivel de energía los electrones llamados devalencia los cuales se pueden determinar fácilmente desarrollando su configuraciónelectrónica. Los electrones de valencia se representan gráficamente haciendo uso de puntosque representan a los electrones de valencia y con el símbolo del átomo en el centro.Los símbolos así representados se llaman símbolos del electrón-punto o símbolos deLewis. Y son una forma sencilla de mostrar los electrones de valencia y de seguirles la pistadurante la formación de un enlace.En el caso de los elementos representativos (grupos A), el número de electrones de valenciacorresponde al grupo en la tabla periódica, en que se encuentre.Formación de iones y las propiedades periódicas.Los átomos son eléctricamente neutros porque tienen igual número de protones (cargaspositivas) que de electrones (cargas eléctricas negativas). Sin embargo, durante unareacción química pueden perder o ganar electrones, por lo que el átomo original adquierecarga eléctrica y el átomo se llama ión. Si el átomo pierde electrones el ión tiene cargaeléctrica positiva y se llama catión, si el átomo gana electrones, la carga eléctrica esnegativa y el ión se llama anión.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 63
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Los metales, de acuerdo a su configuración electrónica, tienen pocos electrones en suúltima capa y al reaccionar tienden a perderlos, los no metales, por tener muchos electronesen su ultima capa, cuando reaccionan tienden a completar su último nivel energético.Cuando un átomo se convierte en catión, como es el caso de lo metales, por perderelectrones su radio atómico (ri) disminuye, siendo el átomo de mayor volumen que elcatión. Por su parte, los no metales cuando se convierten en aniones su radio es mayor queel átomo original. En la tabla periódica los radios atómicos disminuyen de izquierda aderecha en los periodos y aumenta de arriba hacia abajo en los grupos.La facilidad con que se pierden o se ganan electrones se debe a la propiedad llamadaelectronegatividad (EN). Esta propiedad fue estudiada por Linus Pauling, el cual la definiócomo “la capacidad de los átomos de atraer con mayor o menor fuerza hacia sí a loselectrones enlazantes durante una unión química.”Se ha establecido que si la diferencia de electronegatividad entre el átomo metálico y el nometálico es de 1.7 o mayor, el enlace se cataloga como iónico.La electronegatividad de los átomos aumenta de izquierda a derecha en los periodos ydisminuye de arriba hacia abajo en los grupos. Así, el átomo más electronegativo es el flúor,el segundo elemento más electronegativo es el oxígeno y el elemento menoselectronegativo es el francio. Así los valores altos de electronegatividad se encuentran entrelos no metales, y los valores bajos corresponden a los metales, explicándose así elcomportamiento de los átomos en la formación de enlaces. En un grupo laelectronegatividad aumenta de abajo hacia arriba y en un periodo la electronegatividadaumenta de izquierda a derecha.Otra propiedad que interviene en los enlaces químicos es la energía de ionización, Ei.Es llamada también potencial de ionización, y se define como la mínima cantidad deenergía necesaria para separar el electrón de un átomo unido con menor fuerza, para formarun ión con carga positiva (I+) o catión.La energía necesaria para desalojar de un átomo el electrón que está unido a él con menorfuerza se conoce como primera energía de ionización. Se requiere más energía paradesalojar cada electrón adicional, es decir, la segunda y tercera energía de ionización; estose debe a que la carga positiva aumenta en una unidad con cada electrón subsecuente quese extrae.Siempre es más difícil separar un electrón de un ión cargado positivamente que delcorrespondiente átomo neutro. Los metales tienen bajas energías de ionización y pierdenelectrones fácilmente para formar cationes. Los no metales tienen altas energías deionización, por lo que es muy difícil que pierdan electrones.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 64
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.La energía de ionización en un grupo aumenta de abajo hacia arriba y en un periodoaumenta de izquierda a derecha.Así también, la afinidad electrónica (Ea) es la cantidad de energía absorbida cuando seañade un electrón a un átomo aislado para formar un ión negativo (I-) o anión, también sedefine como “la cantidad de energía desprendida cuando un átomo en fase gaseosa ganaun electrón adicional”. Los elementos con afinidades electrónicas muy grandes gananelectrones fácilmente para formar iones negativos. En un grupo la afinidad electrónicaaumenta de abajo hacia arriba y en un periodo aumenta de izquierda a derecha, pero seexcluye a los gases nobles. Esto quiere decir que los elementos localizados más próximos allado derecho de la tabla periódica tendrán afinidad por ganar electrones que los elementoslocalizados en el extremo izquierdo.Decrece el tamaño atómico Aumenta la energía de ionización Aumenta la electronegatividad Decrece la energía de ionización Aumenta el tamaño atómico Decrece la electronegatividadPropiedades de los compuestos iónicos.El enlace iónico se forma generalmente entre un metal de baja electronegatividad y un nometal de alta electronegatividad. En el mecanismo de reacción, el átomo del no metal,arranca los electrones de la capa de valencia del átomo metálico, convirtiéndose así enMa. Guadalupe Peña Castro Página 65
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.anión. El metal se transforma en un metal positivo al perder electrones. La atracción entrelos iones de cargas opuestas da origen a la formación del enlace iónico.Con un enlace iónico los cristales iónicos forman una “red” cristalina en la que cada catiónreencuentra rodeado tridimensionalmente por varios aniones. A su vez, cada anión estárodeado de varios cationes. Cuando los iones se acomodan en esta estructura, la atracciónentre los iones de cargas diferentes vence a la repulsión de iones con cargas iguales,formando un enlace iónico fuerte y multidireccional. Los tipos de arreglos cristalinos sondiferentes para cada compuesto iónico, pudiendo ser cúbico, rómbico, hexagonal).El enlace iónico es más fuerte para compuestos que tengan iones de cargas elevadas y untamaño pequeño.Todos los compuestos iónicos forman sales, es decir compuestos formados por metales yno metales.Las propiedades de los compuestos iónicos son: se presentan como sólidos cristalinos, altopunto de fusión entre 300 y 1000 oC y de ebullición arriba de los 700 oC, en solución acuosason capaces de conducir la electricidad, no son verdaderas moléculas, sino agregadosgigantescos de iones unidos electrostáticamente, son solubles en disolventes polares,cuerpos duros y frágiles.Los iones tienen una función central, no sólo en química, sino también en biología. Elmovimiento de iones es fundamental para los latidos del corazón, para la contracciónmuscular y para determinar el tamaño de muchas células. En particular, las señaleseléctricas mediante las cuales se comunican las neuronas son originadas por movimiento deiones. Los iones fundamentales para la propagación de señales eléctricas en el cerebro sonel sodio, potasio, cloruro y calcio.El compuesto iónico más utilizado por el ser humano es el cloruro de sodio, NaCl, formadopor iones de sodio positivos y iones de cloro negativos, organizados en una red cristalina deforma cúbica.El modelo de enlace covalente.En el enlace covalente los átomos adquieren la configuración de gas noble al compartir loselectrones de valencia que forman el enlace. Los átomos que se unen por enlace covalentetambién deben de cumplir con la regla del octeto, así se define como enlace covalente a “lafuerza de atracción entre dos átomos como resultado de compartir uno o más pares deelectrones”.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 66
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Los átomos unidos mediante enlace covalente forman moléculas. Una molécula es “ unconglomerado eléctricamente neutro de dos o más átomos unidos mediante enlacescovalentes, que se comporta como una sola partícula”.Estructura de Lewis y electronegatividad.Cuando se comparten un par de electrones se forma un enlace covalente sencillo osimple, y se representa con una línea — , cuando se comparten dos pares de electrones,se trata de un doble enlace representado por dos líneas ═ , y un triple enlace ≡ es elcompartimiento de tres pares de electrones.Así también existen tres tipos de enlaces covalentes, dependiendo del tipo de átomos quese enlazan y de la electronegatividad: covalente polar, covalente no polar y covalentecoordinado.Cuando la diferencia de electronegatividades entre los átomos que intervienen es cero, esun enlace covalente no polar, y si la diferencia es menor a 1.7, se tiene un enlace covalentepolar.Enlace covalente no polar.Llamado también enlace homopolar, se presenta entre átomos de no metales iguales, porello la diferencia de electronegatividad es cero. Así es como se forman la moléculasllamadas diatómicas, como son las moléculas de H2, O2, I2, Cl2, N2, F2, Br2. La moléculaformada no presenta una polarización porque la nube electrónica se distribuyeuniformemente y los electrones de enlace se sitúan justamente entre los átomos enlazados.Enlace covalente polarCuando los átomos que forman el enlace tienen una diferencia menor de 1.7 se presenta unenlace covalente polar. El átomo que tiene una electronegatividad mayor atrae hacia sí a loselectrones de enlace. La nube electrónica se desplaza hacia este átomo y forma un dipolonegativo δ - ; del otro lado, en consecuencia, se forma un dipolo positivo δ+.Enlace covalente coordinado.El tercer tipo de enlace covalente se llama coodinado porque, de los átomos que forman unenlace, uno de ellos aporta el par de electrones de enlace, mientras otro solamente losacomoda en su capa de valencia. En el enlace coordinado el par de electrones se simbolizacon una flecha que va del átomo que da, hacia el átomo que recibe el par de electrones deenlace.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 67
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Geometría molecular y polaridad.Cuando se forman las moléculas, éstas no siempre son lineales ni forman siempre ángulosrectos, las moléculas presentan una geometría específica que toma en consideración larepulsión entre los pares de electrones que no participan en el enlace. Al modelo que explicatales repulsiones se le conoce como RPECV (repulsión de pares de electrones de la capade valencia) . Así la geometría de las moléculas es lineal, trigonal plana, tetraédrica, entreotras.Los electrones que no participan en el enlace influyen en la geometría molecular al buscar laposición más alejada de los otros pares de electrones no enlazantes.De lo anterior la clase de geometría molecular posible depende del número de paresenlazantes, número de pares solitarios, número de pares electrónicos en la capa devalencia. Número de Número de Número de pares Forma general de la pares pares electrónicos en la molécula enlazantes solitarios capa de valencia AB3 3 0 3 Triangular AB2 2 1 3 Angular AB4 4 0 4 Tetraédrica AB3 3 1 3 Piramidal AB2 2 2 4 Triangular angular AB6 6 0 6 Octaédrica AB5 5 1 6 Piramidal Cuadrada AB4 4 2 6 Cuadrada planaMa. Guadalupe Peña Castro Página 68
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.La diferencia de electronegatividad indica que átomo está desplazando el par de electrones.Cuando existe el desplazamiento del par de electrones de enlace hacia el átomo máselectronegativo, se presenta una polaridad en la molécula. La representación de la polaridadde una molécula se hace mediante los símbolos δ+ (delta positivo) y δ- (delta negativo) quemuestran la distribución de las cargas parciales en un enlace covalente.Propiedades de los compuestos covalentes.Los compuestos covalente generalmente se forman entre elementos no metálicos. Susestructuras son moléculas.Propiedades de los compuestos covalentes no polares. a. A temperatura ambiente se presentan en los tres estados de agregación. b. Los compuestos covalentes sólidos son quebradizos o blandos y cerosos. c. En estado sólido, líquido o gas son malos conductores de la electricidad y del calor, ya que al disolverse no forman iones d. Los compuestos covalentes no polares son solubles en disolventes no polares. e. Presentan puntos de fusión y de ebullición bajos. f. Forman moléculas biatómicas gaseosas y muy volátiles. g. Algunos presentan puntos de fusión muy elevados , son cuerpos muy duros, insolubles, ejemplos: carbono (diamante), óxido de silicio y carburo de silicio. h. Baja solubilidad en agua, actividad química moderada.Propiedades de los compuestos covalentes polares. a. moléculas que existen en los tres estados de agregación. b. Gran actividad química. c. Solubles en disolventes polares. d. Sus puntos de fusión y ebullición son bajos, pero más altos que los de las sustancias no polares.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 69
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.El modelo de enlace metálico.El modelo del enlace metálico es “ la unión de entre cationes y los electrones de valenciadébilmente sujetos, que se mueven con la libertad por toda la red metálica y mantieneunidos a los iones metálicos positivos”.En el enlace metálico los átomos del metal en sí no pierden sus electrones devalencia sino que, de cierta forma, son liberados para ser compartidos con todos losátomos del metal provocando en un momento la formación de un ion positivo.Debido a la movilidad de los electrones de valencia en una red metálica, lasposiciones de los iones positivos pueden modificarse sin destruir las atraccionesentre ellos. Por lo que casi todos los metales pueden doblarse y estirarse paraformar alambres; son maleables y dúctiles.Los electrones libres y la teoría de las bandas.En un átomo los electrones ocupan niveles de energía definidos. Si los átomos se acercanentre sí, comienzan a influir unos con otros, provocando que los niveles de energíaidénticos se desplacen hacia arriba y hacia abajo y formen un banda de niveles de energíacaracterística de los grandes agregados de átomos metálicos.Una banda de energía es “un conjunto grande de orbitales cuyas energías son muysimilares”. Dentro de esta banda los electrones llenan los orbitales de más baja energía demanera semejante a como llenan los orbitales en los átomos.En las energías bajas, las bandas están llenas de electrones y se llaman bandas devalencia. Pero cuando se tiene un aumento de energía el electrón se excita y brinca a unnivel de energía superior formando una banda de conducción y como casi están vacías,permite que el electrón tenga más movilidad y entonces puede conducir la energía eléctrica.Esta capacidad de los electrones de valencia de una red metálica para moverse fácilmentehacia bandas de conducción vacías permite explicar por qué los metales conducen el calor,la electricidad y el por qué de su brillo metálico.En los metales semiconductores, hay distancias muy pequeñas entre las bandas deenergía totalmente ocupadas o de valencia y las bandas de energía vacías o de conducción,por lo que a temperatura bajas los electrones permanecen en las bandas de menor energíay entonces no conducen la electricidad. Pero ante un alta en la temperatura, fácilmente suselectrones saltan a las bandas de conducción y entonces pueden conducir la electricidad.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 70
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Propiedades de los metales. 1. La mayoría de los metales se encuentran combinados formando óxidos, sulfuros, carbonatos, cloruros. Sólo unos cuantos se encuentran libres o en estado nativo como el oro, la plata, el cobre y el platino. 2. La mayoría de los metales son sólidos, a excepción del mercurio que es líquido. 3. Tienen altos puntos de fusión 4. Presentan alta conductividad eléctrica y térmica. 5. Son dúctiles y maleables, tienen lustre metálico. 6. Insolubles en agua y otros disolventes comunes.Interacciones intermoleculares (dipolos inducidos y dipolos instantáneos).Estas son fuerzas que mantiene unidos a las moléculas. Se tienen dos tiposprincipales de enlaces intermoleculares: Enlace por Fuerzas de Van der Waals y porpuente de hidrógeno.Fuerzas de Van der Waals.Las fuerzas intermoleculares se deben a interacciones electrostáticas dipolo-dipolo alas cuales se les ha llamado fuerzas de Van der Waals. la energía de tales unioneses muy débil si se les compara con la responsable de las uniones covalentes oiónicas.Es importante decir, que las fuerzas de Van der Waals al igual que el enlace porpuente de hidrógeno, no son uniones de valencia, es decir, no intervienendirectamente la transferencia o compartimiento de electrones. Por lo que consideranuniones de tipo físico.Cabe recordar que un dipolo es una molécula polar, es decir, moléculas cuyadistribución de la nube electrónica es asimétrica, por ello habrá siempre un extremode la molécula parcialmente negativa ( - ) y otro extremo parcialmente positivo (  +).Actualmente se admiten que las fuerzas de Van der Waals pueden ser de los tipossiguientes:  Fuerzas intermoleculares de orientación, de Keeson o dipolo-dipolo.  Fuerzas de dispersión de London.  Fuerzas dipolo-dipolo inducido.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 71
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Fuerzas intermoleculares de orientación, de Keeson o dipolo-dipolo.Existe entre moléculas polares neutras. Las moléculas polares se atraen unas aotras cuando el extremo positivo de una molécula esta cerca del extremo negativode la otra.Son efectivas sólo cuando las moléculas polares están muy próximas y susorientaciones propician la atracción. Son enlaces muy débiles.Fuerzas de dispersión de London.Son fuerzas que existen entre moléculas no polares cuando entre ellas se crea unmomento dipolar instantáneo y cuando por la orientación de las moléculas, el par deelectrones quedaran de un lado del núcleo de los dos.Estas fuerzas sólo son significativas cuando las moléculas están muy próximas entresí.La facilidad con que una fuerza externa altera la distribución de cargas en unamolécula se llama polarizabilidad . CUanto mayor sea su polarizabilidad mayor serála facilidad para formar este tipo de fuerzas de atracción. En general las moléculasmuy grandes tienen mayor polarizabilidad.Ejemplo característico de este tipo de fuerzas son las moléculas de CCl 4, I2, Br2, Cl2y F2.Fuerzas dipolo-dipolo inducido.En ciertas ocasiones, una molécula polar (dipolo), al estar próxima a otra no polar,induce en ésta un dipolo transitorio, produciendo una fuerzas de atracciónintermolecular llamada dipolo-dipolo inducido.Enlace por puente de Hidrógeno.En una molécula que contiene hidrógeno enlazado a un elemento altamenteelectronegativo, como el flúor, el oxígeno o el nitrógeno, el protón no estácompletamente desnudo. Sin embargo, la carga parcial en el extremo del hidrógenode la molécula es mucho más concentrada que en el extremo positivo de un dipolocomún. El hidrógeno es el único elemento que exhibe esta propiedad. Todos losdemás iones positivo poseen niveles internos con electrones que escudan oapantallan sus núcleos.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 72
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Los puentes de hidrógeno son enlaces intermoleculares, se forman entre átomos dediferentes moléculas por atracción electrostática, son enlaces muy débiles.El puente de hidrógeno es un tipo especial de atracción intermolecular que existeentre el átomo de hidrógeno de un enlace polar y un par de electrones nocompartidos en un átomo electronegativo de una molécula vecina.Son enlaces muy importantes pues ayudan a explicar las propiedadescaracterísticas del agua, además de permitir la formación de moléculas complejasllamadas dímeros importantes en la formación de proteínas.Características del agua.Un ejemplo común de sustancias que presentan interacción molecular por puente dehidrógeno es el agua.Sus átomos de hidrógeno están unidos mediante enlace covalente al átomo deoxígeno que tiene dos pares de electrones libres o solitarios.En el agua los puentes de hidrógeno son especialmente fuertes y son en parteresponsables de las propiedades físicas de esta sustancia, tales como sus puntos defusión y de ebullición, además de las diferencias de densidad entre el agua sólida yel agua líquida.En el hielo la tracción por puente de hidrógeno obliga a las moléculas a orientarsede tal forma que generan espacios vacíos, disminuyendo así su densidad, por eso elhielo flota. En el agua líquida las moléculas se encuentran más cercanas y elmovimiento que tienen no les permite que se generen espacios vacíos.La menor densidad del hielo respecto del agua líquida tiene ventajas para la vida.Por ejemplo, evita que durante el invierno se congele completamente el agua de losríos y lagos, ya que la capa de hielo que se forma en la superficie funciona comoaislante y con ello pueden seguir viviendo los animales y plantas que en elloshabitan.Otros compuestos que presentan puentes de hidrógeno.Cualquier molécula que presente la unión O-H, tiene la capacidad de formar puentesde hidrógeno. Por ejemplo, los alcoholes.Las moléculas biológicas como las proteínas, los ácidos nucleicos y loscarbohidratos, tienen la capacidad de formar puentes de hidrógeno debido a lapresencia de uniones O-H.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 73
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Otros compuestos son el ácido flurohídrico, HF, y el amoniaco NH3, cuyos altospuntos de ebullición se deben a los puentes de hidrógeno que forman.Los nuevos materiales.El conocimiento de la forma como los átomos de los elementos se enlazan paraformar nuevas sustancias y de cómo esos agregados de átomos interactúan entre sí,ha servido a la humanidad para elaborara nuevos materiales más resistentes y útilesque los obtenidos con productos naturales, tales como medicinas, artículos paravestido y para limpieza, así como una variedad de productos que han permitidoelevar la calidad de vida del hombre.Principales características y usos.Entre los nuevos materiales que se están desarrollando se encuentran los materialescerámicos que se utilizan como catalizadores para automóviles, los nanotubos, quepresentan un prometedor campo de aplicación tanto en conductores como enprótesis. El siguiente cuadro presenta alguno de los nuevos materiales y sus usosmás conocidos. MATERIAL CARACTERÍSTICAS Y USOSNanotubos de carbono Son tubos de apenas unos cuantos nanómetros (1 X10-9 cm.) que se emplean en la producción de fibras musculares sintéticas, construcción de circuitos eléctricos delgadísimos.Zeolitas Son materiales cerámicos que se utilizan en la fabricación de los convertidores catalíticos puesto que al adicionarles algunos compuestos metálicos generan reacciones que evitan las emisiones contaminantes.Nuevos metales para Sin envases fabricados con chapas delgadas de aceroenvases de alimentos. recubiertas electroquímica mente con cromo y protegidas superficialmente con polímeros; tienen la propiedad de conservar frescos los alimentos que son envasados en ellos sin necesidad de refrigeración.El material Es el material cerámico que presenta propiedadessuperconducotor 1-2-3 superconductoras a temperaturas de alrededor de los 156cuya composición es K, lo cual supera con mucho a los demásYBa2Cu3Ox superconductores conocidos que para funcionar deben acercarse al cero absoluto.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 74
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Impacto en la sociedad.El desarrollo de la ciencia y la tecnología pretende crear un entorno en el que el serhumano tenga satisfechas sus necesidades básicas y, a partir de ello, pueda creceren todos los sentidos. Esto es, que pueda acceder a un dominio pleno y sustentablede los recursos naturales; ayudar a que las enfermedades desaparezcan y loshumanos puedan envejecer con mayor calidad de vida; proveer de materiales queayuden a la comunicación inmediata y confiable al instante. Con el crecimientopoblacional, la demanda de alimentos será cada vez mayor. A este respecto laquímica y las ciencias relacionadas tendrán que buscar soluciones para evitar quelos seres humanos de cualquier lugar del mundo tengan alimento y vivienda dignos ysuficientes.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 75
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. BLOQUE VI MANEJAS LA NOMENCLATURA QUÍMICA INORGÁNICALenguaje de la química.En todos los ámbitos tanto de la vida cotidiana como de los diversos campos delconocimiento humano, ha sido necesario establecer lenguajes universales para unacomunicación eficaz entre los humanos, la cual es utilizada para identificar hechos,fenómenos, conceptos y procedimientos.En el caso de la química el lenguaje universal y único de esta ciencia es la Nomenclaturaquímica y es el conjunto de normas, reglas y símbolos que se utilizan para estructurar ynombrar a los diversos tipos de compuestos y procedimientos que estudia la química.La organización que regula y dicta estas normas se llama Unión internación de QuímicaPura y Aplicada (IUPAC), y fue fundada en 1921 y desde entonces es la instancia quepropone las reglas para asignar los nombres a los nuevos elementos y compuestos que sepreparan o descubren.Símbolos y fórmulas químicas.Es necesario distinguir entre símbolo y fórmula química.Los símbolos químicos representan a cualquiera de los elementos que se encuentran en latabla periódica. Los nombres de los símbolos se derivan de lenguajes como el español, elfrancés, el latín , o de países, científicos, etc.Un elemento químico es una sustancia pura formada por el mismo tipo de átomos y a cadaelemento se le ha asignado un símbolo, el cual es reconocido a nivel internacional.Como ya hemos estudiado en las unidades anteriores, un compuesto químico es unasustancia pura que se forma por la unión de dos o mas elementos en proporciones fijas ydefinidas de masa. Para representar incompuesto químico se utilizan las fórmulasquímicas, es decir, la representan de la composición de una molécula del compuestoutilizando los símbolos de lo elementos que lo integran en la proporción en que seencuentran.Para escribir correctamente una fórmula química se requiere conocer el número deoxidación de cada elemento que interviene.La IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) define: el número de oxidaciónde un elemento en cualquier entidad química, es la carga con la cual actúa un átomo delelemento cuando se asignan al átomo más electronegativo los electrones que forman elenlace.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 76
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Los números de oxidación están relacionados con las configuraciones electrónicas de loselementos. El número de electrones ganados, perdidos o compartidos se conocen comonúmero de oxidación del átomo. Cuando se pierden o ceden parcialmente estos electronesal formar el enlace, el número de oxidación tiene signo positivo. Si se ganan o aceptanparcialmente electrones por el átomo, el número de oxidación tendrá signo negativo.Los elementos representativos tienen los siguientes números de oxidación:FAMILIAS O GRUPOS IIA IIIA IVA VA VIA VIIAIA +2 +3 +4 +5 +6 +7+1 -2 +2 +3 +4 +5 +1 +2 +3 +1 -4 -3 -2 -1Para predecir los estados de oxidación probables de los elementos de transición es másdifícil, ya que la mayoría presentan más de un estado de oxidación debido a que loselectrones de la última capa son muy inestables.Para recordar las fórmulas de los compuestos y escribirlas correctamente, resulta útil elempleo de un sistema llamado números de oxidación. Éste emplea las siguientes reglasbásicas: 1. El número de oxidación de un elemento en estado puro o sin combinar es de cero: Ejemplo: H2, O2 , Cu, Cl2 , Fe. 2. El hidrógeno tiene número de oxidación de +1, excepto en los hidruros que es de -1. 3. El oxígeno tiene número de oxidación -2, excepto en los peróxidos que es de -1. 4. La suma algebraica de los números de oxidación de los elementos en un compuesto es igual a cero, ya que las moléculas son neutras. 5. Los elementos alcalinos (grupo IA), tienen numero de oxidación +1. 6. Los elementos alcalinotérreos (grupo IIA), tienen número de oxidación -2.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 77
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Para escribir la fórmula de un compuesto químico se considera que está formada por unaparte positiva y una parte negativa y que la suma de las cargas siempre debe ser cero.Del lado derecho de la fórmula se escribirá los símbolos de los elementos que integran laparte negativa, y del lado izquierdo, los símbolos de los elementos que aportan las cargaspositivas.Los nombres de los compuestos inorgánicos están conformados de manera que a cadacompuesto puede dársele un nombre a partir de su fórmula. Cada nombre esta formado pordos palabras: la primera es el nombre genérico ( que por lo general es el nombre de lafunción o grupo químico al que pertenece) y la segunda, es el nombre específico, quedepende del elemento o elementos que lo compone.En la actualidad se utilizan básicamente tres sistemas de nomenclatura: el sistema clásico,que es el más antiguo; el sistema Stock-Werner, preferido por la IUPAC y el sistemaracional, de poco uso actualmente. Para este curso de Química I, se usará de preferencia elSistema Stock-Werner. Compuestos inorgánicos.En forma elemental, se pude decir que las sustancias naturales que se encuentran alalcance del hombre, pertenecen a tres grandes reinos: mineral, vegetal y animal. De estamanera, antes de 1828 se clasificó a los compuestos en inorgánicos (que forman parte delgrupo mineral) y en orgánicos, los que son producidos por los seres vivos (animal y vegetal).Sin embargo, los átomos que forman uno y otros compuestos son los mismos, pero sudiferencia radica en la forma cómo se encuentran unidos y las propiedades químicas yfísicas que presentan, así algunas diferencias fundamentales son: Orgánicos InorgánicosCaracterísticaTipo de enlace Predomina el covalente Predomina el iónico.Solubilidad Solubles en solventes no Generalmente solubles en polares. agua.Conductividad eléctrica. No conducen la electricidad Conducen la electricidad cuando están disueltos. cuando están disueltos.Puntos de fusión y ebullición. Presentan bajos puntos. Presentan muy altos puntos.Estabilidad. Son muy inestables, se Son muy estables. descomponen muyMa. Guadalupe Peña Castro Página 78
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. fácilmente.Velocidad de reacción. Por lo general las reacciones Las reacciones son casi son lentas. instantáneas.Estructuras. Forman estructuras de No forman estructuras elevado peso molecular. complejas y sus peso moleculares son bajos.Isomería. Es un fenómeno común. Es muy raro.Presencia de Carbono. Todos los compuestos lo Algunos compuestos lo contienen formando contienen, pero no formando cadenas. cadenas,Cantidad de compuestos Su número es muy grande. Se encuentran en cantidadexistentes. menor.Combustibilidad. la gran mayoría son No son combustibles combustibles. (excepción el hidrógeno)Ahora bien, con la finalidad de facilitar el estudio de los compuestos, se han integrado deacuerdo a sus propiedades químicas semejantes, en grandes grupos, a los que se les llamafunción química, la cual se distingue por la presencia de uno o mas átomos iguales, aestos átomos que siempre se encuentran en la fórmula de sustancias que pertenecen a unafunción química, se les llama grupo funcional..Las funciones químicas inorgánicas más comunes son cinco: óxidos (metálicos y nometálicos), hidruros, hidróxidos, ácidos (oxiácidos e hidrácidos) y sales (binarias, oxisales ypoliatómicas)Comenzaremos su estudio particular.ÓxidosLos óxidos son compuestos que se originan cuando un metal o un no metal se combinancon el oxígeno con número de oxidación -2. La función química es óxido y el grupo funcionales la presencia de oxígeno en todos ellos.Óxidos metálicos u óxidos básicos.Se forman por la combinación del oxígeno con un elemento metálico.Para nombrarlos se escribe la palabra óxido seguido del nombre del metal. Si el metal tienemás de un número de oxidación, éste se debe de indicar al final del nombre y con númeroromano.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 79
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Ejemplo:Na+1 + O-2  Na2 O óxido de sodioPb+2 + O-2  PbO óxido de plomo (II)Pb+4 + O-2  PbO2 óxido de plomo (IV)Mg+2 + O-2  MgO óxido de magnesio.Óxidos no metálicos, óxidos ácidos o anhídridos.Se forman entre un no metal y el oxígeno.Para nombrarlos se atiende al número de átomos de oxígeno y del no metal que haya en lamolécula, usando los prefijos numéricos: Prefijo Número de átomos de oxígeno presentes en la molécula. mono 1 di 2 tri 3 tetra 4 penta 5 hexa 6 hepta 7Esto se realiza así puesto que los no metales al combinarse con el oxígeno, lo hacen connúmeros de oxidación positiva y el número de ellos es variable.Ejemplo:C +4 + O-2  CO2 dióxido de carbonoC+2 + O-2  CO monóxido de carbono.Hidróxidos o bases.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 80
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Esta función química se caracteriza por tener como grupo funcional a un oxígeno unido a unhidrógeno, es decir a un grupo OH, llamado hidroxilo o también oxihidrilo, con un número deoxidación, de -1 cada OH.En la práctica, se puede obtener un hidróxido cuando a un óxido metálico se le hacereaccionar con agua.Para nombrarlos se escribe la palabra hidróxido seguido del nombre del metal. En los casosen los que el metal tenga más de un número de oxidación, éste se indica escribiendo entreparéntesis el número romano que señala con cuál número de oxidación está trabajando enesa fórmula.Ejemplo:MgO + H2O  Mg (OH)2 Hidróxido de magnesioNa2O + H2O  NaOH Hidróxido de sodioFeO + H2O  Fe (OH)2 Hidróxido de fierro (II)Fe2O3 + H2O  Fe (OH)3 Hidróxido de fierro (III)ÁCIDOS.Los ácidos son sustancias que producen uno o mas iones de hidrógeno cuando se disuelvenen agua. Existen dos tipos de ácidos: Hidrácidos y oxiácidos. Su principal diferencia es lapresencia o no, de oxígeno.Oxiácidos.Son llamados también ácidos oxigenados, son productos de la unión de un óxido nometálico con agua. Están formados por tres elementos: el hidrógeno, el oxígeno y un tercerelemento que puede ser metal o no metal.Para nombrar a estos compuestos se indica el nombre genérico de ácido y enseguida se dael nombre del no metal que contiene, con los prefijos y sufijos que se indican en la tablasiguiente, de acuerdo con el número de oxidación con el que esté trabajando el no metal:Número de oxidación del no Prefijo SufijometalFija ---------- ico1o2 hipo oso3o4 --------- oso5o6 --------- ico7u8 per icoEjemplo:H2SO4 Se determina el número de oxidación del tercer elemento:Ma. Guadalupe Peña Castro Página 81
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. H2 S O4 +1 +6 -2 +1 -2 +2 -2 -2 -8 0El número de oxidación del azufre, S, es de +6, y de acuerdo a la tabla el nombre del tercerelemento debe terminar en ico, por lo tanto el ácido se llama ácido sulfúrico.Hidrácidos.Los hidrácidos resultan de la combinación de aniones de la serie de los haluros con elhidrógeno; es decir, de la combinación de un no metal con el hidrógeno.En los hidrácidos el hidrógeno siempre tiene un número de oxidación de +1.Para nombra a estos compuestos se antepone la palabra ácido seguida siempre del nombredel no metal correspondiente con la terminación hídrico.Ejemplo:HF ácido fluorhídricoHBr ácido bromhídricoSALES.Son compuestos formados por la unión de un elemento metálico con un metal. Se clasificanen: a) Sales binarias o haloideas. b) Sales ternarias u oxisales. c) Sales poliatómicas.Sales binarias.Las sales binarias son sales que provienen de los hidrácidos; es decir su molécula tiene unmetal unido a un no metal.Para darles nombre se cambia la terminación del no metal a uro, seguida del nombre delmetal. Si éste último tiene más de un número de oxidación, se debe de indicar el número deoxidación con que está trabajando en la fórmula, indicándolo con el número romanocorrespondiente.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 82
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Ejemplo:NaCl cloruro de sodio.Cu2S sulfuro de cobre (I)CuS sulfuro de cobre (II)Oxisales.Son sales que se derivan de los oxiácidos; es decir, contienen un metal unido a un radicalnegativo que contiene oxígeno.Un radical es un grupo de átomos que en conjunto actúan como un sólo ión es decir con unsólo número de oxidación. Los radicales mas importantes y conocidos son:GRUPO RADICAL NOMBRE DEL RADICALIII BO2 -1 Borato AlO2 -1 Aluminato -2IV CO3 carbonato -1 HCO3 Bicarbonato o carbonato ácido -2 SiO3 Silicato C-4 Carburo CN-1 Cianuro -1 CNO Cianato -3V N Nitruro NO2-1 Nitrito NO3-1 Nitrato P-3 Fosfuro -3 PO3 Fosfito -3 PO3 Fosfato PO2 -3 Hipofosfito P2O7 -3 Pirofosfato HPO4 -2 Fosfato monohidrógeno -1 H2 PO4 Fosfato dihidrógeno -3 AsO3 Arsenito AsO4 -3 ArseniatoVI O-2 óxidoMa. Guadalupe Peña Castro Página 83
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. O2 -2 Peróxido OH -1 hidróxido -2 S sulfuro -1 HS Sulfuro ácido o bisulfuro SO3 -2 sulfito SO4 -2 sulfato HSO3 -1 sulfito ácido -1 HSO4 sulfato ácido -2 S2O3 Tiosulfato SCN -1 Sulfocianuro o TiocianatoVII F -1 Fluoruro -1 Cl cloruro -1 Br bromuro -1 I yoduro ClO-1 hipoclorito ClO2 -1 clorito -1 ClO3 clorato ClO4-1 perclorato IO4 -1 yodatoCon metales CrO4 -2 cromatode transición Cr2O7 -2 dicromato -2 MnO4 manganato MnO4 -1 permanganato Fe(CN)6 -3 ferricianuro Fe(CN)6 -4 ferrocianuro -2 ZnO2 zincato -2 MoO4 Molibdato TiO4 -4 TitanatoPara nombrar a las oxisales se escribe el nombre del radical seguido del nombre del metal.Si éste último puede presentar más de un número de oxidación, se debe indicar el númerode oxidación con que se encuentra trabajando en la fórmula, indicándolo con el numeroromano correspondiente.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 84
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Ejemplo:Na2SO4 sulfato de sodioPb (CO3)2 carbonato de plomo (IV)Hidruros.Son compuestos que resultan de la combinación del hidrógeno con una metal, en este casoel hidrógeno trabaja con valencia -1.Para nombrarlos se utiliza la palabra hidruro seguida del nombre del metal y el númeroromano que indica el número de oxidación.Ejemplo:NaH hidruro de sodio.PbH2 hidruro de plomo IIPbH4 hidruro de plomo IV EJERCICIOS DE RETROALIMENTACIÓN.Consultando tu tabla periódica, determina los posibles números de oxidación de cada unode los elementos siguientes: Elemento Símbolo Número de oxidación.EstañoCalcioManganesoPlomoAzufreLitioBarioPotasioAluminioDetermina, en cada una de las siguientes fórmulas, el número de oxidación del catión y delanión.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 85
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. Fórmula Catión y número de Anión y número de oxidación oxidación. Al2 O3 FeS Fe2O3 CaS Mg2C LiBrDa el nombre a cada uno de los siguientes óxidos metálicos. FÓRMULA DEL ÓXIDO METÁLICO NOMBRE K2O Ag2O MgO ZnO BaOEscribe enseguida las fórmulas y da el nombre, de todos los óxidos metálicos del:PlomoNiquelCromoEscribe los nombres de los siguientes óxidos no metálicos.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 86
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. FÓRMULA DEL ÓXIDO NO METÁLICO NOMBRE P2O3 P2O5 SO2 SO3 SiO2 Br2O Br2O3Escribe enseguida las fórmulas y da el nombre, de todos los óxidos no metálicos del:CloroYodoEscribe el nombre a cada uno de los siguientes hidróxidos. FÓRMULA DE HIDRÓXIDO NOMBRECuOHCu (OH)2HgOHHg (OH)2KOHBa(OH)2Zn(OH)2Escribe enseguida las fórmulas y da el nombre, de todos los hidróxidos del:Ma. Guadalupe Peña Castro Página 87
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.OsmioTitanioCalcioEscribe el nombre a cada uno de los oxiácidos siguientes:HNO2HIOHMnO4HNO3H2SO3HClOHClO2HClO3HClO4Escribe el nombre a cada uno de los siguientes hidrácidos.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 88
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. Fórmula del hidrácido nombreHClHIH2SH3PDa el nombre a cada una de las sales binarias siguientes. Fórmula de la sal binaria NombreRbIAlBr3Fe2S3FeSCuBr2GaI3Escribe la fórmula de la sal binaria que se te indica. Nombre de la sal binaria FórmulaYoduro de calcioBromuro de plataSulfuro de magnesioNitruro de cobre (I)Cloruro de Mercurio (II)Fluoruro de Níquel (III)Da el nombre correcto a cada una de las siguientes oxisales. FÓRMULA DE LA OXISAL. NOMBRE DE LA OXISAL.Ca (ClO)2FeCO3KMnO4Pb(NO3)2Al2 (CO3)3Ag2SO3Ma. Guadalupe Peña Castro Página 89
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Escribe la fórmula correcta de la oxisal que se te pide. NOMBRE DE LA OXISAL. FÓRMULA DE LA OXISAL.Sulfito de zincYodato de oro (III)Fosfito de calcioClorito de paladio (II)Borato de Cromo (VI)Pirofosfato de Niobio (V)Ma. Guadalupe Peña Castro Página 90
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. BLOQUE VII REPRESENTAS Y OPERAS REACCIONES QUÍMICASEcuación química.Una reacción química puede definirse como aquel proceso que se realiza o realizamos en eluniverso. También puede definirse como aquel proceso mediante el cual una o mássustancias, al interaccionar, se transforman en otras, como consecuencia de la ruptura dealgunos enlaces existentes y la formación de otros nuevos entre las especies químicasparticipantes.Las reacciones químicas pueden expresarse, en forma escrita, mediante símbolos yfórmulas de las sustancias que intervienen. A esta expresión escrita se le llama ecuaciónquímica. Se concluye que una ecuación química es la representación abreviada y simbólicade una reacción química; además, proporciona un medio de mostrar en un cambio químicolos reactivos y los productos, su composición atómica y la relación molecular en dondeintervienen. Las ecuaciones químicas generalmente se emplean para describir solamentelos estados inicial y final del proceso químico.Los reactivos se escriben a la izquierda, es decir, en el primer miembro los símbolos ofórmulas de las sustancias iniciales, reactivos o reactantes. A la derecha de la ecuación, osegundo miembro, se escriben los símbolos o fórmulas de las sustancias que se forman oproductos de la reacción.Para que una ecuación química represente con mayor fidelidad una reacción química, esnecesario que los símbolos y fórmulas de las especies participantes involucren todas laspropiedades físicas y químicas de las mismas. Convencionalmente se hacen notar algunaspropiedades mediante los siguientes signos auxiliares: (g) = gas (l) = líquido (s) = sólido (ac) o (aq)) = solución acuosa (E) o  = energía o calor () = gas que se desprende en el proceso () = sólido que se precipita () = produce o reacción irreversible ( un sentido) () = reacción reversible o en ambos sentidosMa. Guadalupe Peña Castro Página 91
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Así, por ejemplo, la siguiente reacción se lee:2 KClO3 (s) +   2 KCl (s) + 3 O2 (g) "Dos moléculas de clorato de potasio en estado sólido más calor producen 2 moléculas decloruro de potasio sólido mas tres moléculas de oxígeno que se desprende como gasdurante el proceso".Tipos de reacciones químicas inorgánicas.Una ecuación química es la expresión de una reacción química real y factible, que severifica en condiciones adecuadas.En toda reacción química se debe de cumplir la Ley de la Conservación de la masa, esdecir, en el proceso de transformación, no hay pérdida ni ganancia de masa, de tal formaque el número de átomos de cada elemento que interviene en la reacción se conserva enforma constante y la forma en que se encuentran unidos estos átomos es la que cambia,pero la carga neta en productos y reactivos debe ser la misma al inicio de la reacción que alfinal de la misma.No siempre es posible predecir, si al poner en contacto ciertas sustancias, se efectuará unareacción, y que sustancia producirá. Sin embargo, debido a muchos miles de experimentosrealizados en el ambiente que nos rodea, debidamente repetidos y controlados en ellaboratorio, se han clasificado cuatro tipos principales de reacciones químicas inorgánicas.Reacciones de síntesis o adición.Las reacciones de síntesis o adición son aquellas reacciones químicas en las que lassustancias reaccionantes son elementos o compuestos y la sustancia producida es siempreun sólo un compuesto.Su fórmula general es:A + B  ABEjemplo:4 Na(s) + O2 (g)  2 Na2O(s)Reacciones de descomposición.Llamadas también de análisis, son aquellas en las que la sustancia reaccionante es uncompuesto que , por acción del calor, la electricidad, o algún otro medio (por ejemplo lasenzimas en los procesos de fermentación), se descompone en dos o más elementos ocompuestos que son los productos de la reacción.Su fórmula general es A  B + CEjemplo:2 KClO3  2 KCl + 3 O2Ma. Guadalupe Peña Castro Página 92
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Reacciones de Sustitución .Sustitución simple.Son reacciones químicas llamadas también de desplazamiento sencillo o de sustituciónsimple. En estas reacciones un elemento reacciona con un compuesto para ocupar el lugarde uno de los elementos de ese compuesto. Se forman un elemento libre y un compuestodiferente al inicial.La forma general es : A + BC  B + ACo bien: A + BC  C + BASi A es un metal remplaza a B, que también es un metal para formar AC siempre que A seaun metal más reactivo que B. Si A es un halógeno remplaza a C para formar BA siempreque A sea un halógeno más reactivo que C. Lo anterior de acuerdo a la siguiente tabla dereactividad:Mayor reactividad de metalesAu- Hg - Ag - Cu - H - Pb - Sn - Ni - Fe - Zn - Al - Mg - Na - Ca - KMayor reactividad de halógenos. I2 - Cl2 - Br2 - F2Ejemplo de reacciones de sustitución simple:Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2Cl2 + 2 KI  I2 + KClReacciones de Sustitución doble, doble desplazamiento o metátesis.En una reacción de doble desplazamiento, dos compuestos intercambian parejas entre sípara producir dos compuestos distintos.La forma general de la ecuación es: AB + CD  AD + BCMa. Guadalupe Peña Castro Página 93
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Una reacción de doble desplazamiento se acompaña con señales como sondesprendimiento de calor, formación de precipitados insolubles o la producción de burbujasde algún gas.Ejemplo:HCl + NaOH  NaCL + H2OH2SO4 Ba(OH)2  BaSO4 + 2 H2OBalanceo de ecuaciones.Una ecuación química presenta los aspectos cuantitativos de la reacción, siempre y cuandoésta se encuentre balanceada. Par balancear ecuaciones químicas existen variosprocedimiento que se aplican preferencialmente según la reacción; en este curso deQuímica II, se aprenderá a balancear las ecuaciones por dos métodos: método de tanteo ode ensayo y error y el método REDOX o de óxido-reducción.Aproximaciones ( Método por tanteo.)Para balancear ecuaciones por tanteo deben seguirse las siguientes sugerencias: a) Escribir correctamente la ecuación en lo referente a las fórmulas de los reactivos y los productos. b) Elegir el compuesto que contenga la mayor cantidad de átomos, ya sea que se trate de un reactivo o de un producto. Comenzar con el elemento que tenga mayor cantidad de átomos en el compuesto. Es mejor no comenzar con el hidrógeno o el oxígeno. c) Escribir los coeficientes de los productos (o de los reactivos) para que el número de átomos de los elementos sea igual en los reactivos y en los productos. Haga esto con un compuesto a la vez. Tenga en cuenta que los coeficientes deben ser números enteros sencillos. d) Balancear los átomos de hidrógeno o de oxígeno. e) Comprobar que el número de átomos de todos los elementos en los reactivos sea igual al de los productos, así la ecuación estará balanceada.Ejemplo:Balancear al tanteo la siguiente ecuación.NaOH + FeCl3  NaCl + Fe (OH)3 1) Verificar que el número de átomos no es igual en los reactivos que en los productos. En este caso la cantidad de Cl, O e H no es igual en ambos lados. 2) El cloro es el que tiene más átomos. Se inicia por balancearlo, para ello se antepone un coeficiente 3 al NaCl, puesto que en FeCl3 hay 3 átomos de cloro. 3) Ahora, en los reactivos, poner un 3 a NaOH para igual los átomos de Na en ambos lados.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 94
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. 4) Contar los átomos existentes en ambos lados. Se tienen 3Na, 3O, 3H, 1 Fe, y 3 Cl . La ecuación esta balanceada.Reacciones de óxido-reducción y Método de balanceo por óxido reducción REDOX.La oxidación reducción o REDOX, es un proceso químico en el que cambia el número deoxidación de dos elementos. El proceso puede implicar la transferencia completa deelectrones para formar enlaces iónicos, o sólo una transferencia parcial o corrimiento deelectrones para formar enlaces covalentes.Hay oxidación siempre que el número de oxidación de un elemento aumente como resultadode la pérdida de electrones.La reducción es cuando el número de oxidación de un elemento disminuye como resultadode una ganancia de electrones.La oxidación y la reducción se lleva a cabo simultáneamente en una reacción química.La sustancia que causa un aumento en el estado de oxidación de otra se llama agenteoxidante y contiene al elemento que se reduce; la sustancia que causa una disminución delestado de oxidación de otra se denomina agente reductor y contiene al elemento que seoxida. OXIDACIÓN-5 -4 -3 -2 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5REDUCCIÓNPara realizar el balanceo de una ecuación de óxido-reducción se siguen los pasossiguientes: 1) Asígnese el número de oxidación a cada elemento, tanto de reactivos como de los productos. Para ello siga las reglas siguientes: a) Los elementos libres tienen número de oxidación cero. b) El oxígeno actúa como divalente negativo, -2. c) El hidrógeno es monovalente positivo, +1. d) Los números de oxidación son números enteros. e) La suma de los números de oxidación positivos y negativos debe ser cero, en cada molécula.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 95
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. f) Los elementos de las familias I, II y III respectivamente tienen números de oxidación fijas en +1, +2 y +3 respectivamente. 2) Identificar los elementos que se oxidan y aquellos que se reducen. 3) Escribir las ecuaciones parciales donde se muestren los cambios en los números de oxidación. 4) Multiplíquese las dos ecuaciones por los menores números enteros que hagan igual la pérdida de electrones del paso de oxidación y la ganancia de electrones en el paso de reducción. 5) Colocar el coeficiente encontrado en el paso 4, en la ecuación original, en cada uno de las moléculas que contienen los elementos reducidos u oxidados, tanto en los reactivos como en los productos. 6) Concluir el balanceo por el método al tanteo.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 96
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. EJERCICIOS DE RETROALIMENTACIÓNLas siguientes son reacciones de síntesis o adición. Balancéalas al tanteo. S + O2  SO2 Ca + H2  CaH2 Cl2 + H2  HCl Fe + Cl2  Fe Cl3 CuO + H2O  Cu(OH)2Las siguientes son reacciones de descomposición. Balancéalas por el método al tanteo. Ca CO3  CaO + CO2 NaCl  Na + Cl2 H2O  H2 + O2 HgO  Hg + O2 KNO3  KNO2 + O2Las siguientes son reacciones de sustitución simple. Balancéalas por el método al tanteo. Al + H2SO4  Al2(SO4)3 + H2 Na + H2O  H2 + NaOHMa. Guadalupe Peña Castro Página 97
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. Ca + H2O  H2 + Ca (OH)2 Fe + H2O  H2 + F3O4Las siguientes reacciones son de doble desplazmaiento. Balancéalas por el método altanteo. BaCl2 + AgNO3  Ba(NO3)2 + AgCl FeCl3 + NH4OH  Fe(OH)3 + NH4Cl H2SO4 + NaCl  CaCl2 + H2O CuO + HNO3  Cu(NO3)2 + H2OBALANCEA POR EL MÉTODO DE ÓXIDO-REDUCCIÓN CADA UNA DE LASECUACIONES SIGUIENTES.1) HNO3 + P + H2O  H3PO42) C + HNO3  CO2 + N2 + H2O3) HNO3 + As2O3 + H2O  H3AsO4 + NO24) I2 + Cl2 + H2O  2 HIO3 + HCl5) NH3 + CuO  H2O + N2 Cu6) HNO2 + Br2 + H2O  HNO3 + HBr7) Cu + HNO3  Cu(NO3)2 + H2O + NOMa. Guadalupe Peña Castro Página 98
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. BLOQUE VIII COMPRENDES LOS PROCESOS ASOCIADOS CON EL CALOR Y LA VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS.Cambios energéticos en las reacciones químicas.La Termodinámica es la rama de la Física que estudia la factibilidad y los cambios deenergía asociados a un proceso físico, químico o biológico. Es el estudio del flujo deenergía, especialmente el calor.El calor es una forma de energía asociada al movimiento de las partículas de la materia. Esla energía que se transfiere de un objeto a otro por una diferencia de temperatura. Serepresenta con la letra "q". Es una energía electromagnética que está en función de laEnergía cinética de las partículas. se mide en calorías (1caloría es el calor requerido paraelevar 1 g de agua de 14.5 a 15.5 ºC),. El calor siempre fluye de una zona de mayortemperatura a otra de menor temperatura.La temperatura es una medida de la intensidad de la energía térmica o de que tan calientese encuentra un sistema. Dependiendo de a cantidad de energía térmica presente se diceque un sistema dado está caliente o frío. La unidad básica de temperatura en el SistemaInternacional es el Kelvin.Cuando se realiza un experimento debidamente controlado debe limitarse la zona deluniverso que esté considerándose e intentar aislarla de cualquier perturbación nocontrolable. A dicha región del mundo físico se le denomina sistema y la parte restante deluniverso, cuyas propiedades no son de interés inmediato, constituye el entorno, al quetambién se le llama alrededor, ambiente o medio.Entre el sistema y el entorno pueden existir intercambios de materia y de energía. El entornopuede ejercer influencia sobre las propiedades del sistema, determinando, por ejemplo, supresión o su temperatura.Teniendo en cuenta la naturaleza de los intercambios entre el sistema y su entorno, lossistemas pueden clasificarse como sistemas aislados, cerrados y abiertos.En los primeros no se realiza intercambio ni de materia ni de energía; en los segundos sólose intercambia energía, pero no permite la entrada o salida de materia; en los terceros serealiza intercambio de materia y de energía.El término estado aplicado a sistema se refiere a si es un gas, líquido o sólido.Un término aplicado para describir un estado se llama función o variable de estado, así lapresión, el volumen y la temperatura son funciones o variables de estado. La energía estambién una función de estado.Uno de los principales conceptos de la función o variable de estado es que se puedeefectuar un cambio en ella independientemente del método o la trayectoria por medio de lacual se hace el cambio, de aquí que en un cambio sólo se requieren los valores iniciales yfinales de la función o variable de estado.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 99
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Una función de estado es una propiedad de un sistema determinada por el estado o lacondición de sistema y no por la forma en que se llegó a ése estado; su valor es fijo cuandose especifican la temperatura, la presión, la composición y la forma física.Presión, volumen, temperatura, energía cinética, energía potencial, energía interna, yentropía son funciones o variables de estado, entre otras.  T = T2 - T1  V = V2 - V1  P = P2 - P1Así las variables de estado describen características de un sistema termodinámico, sonpropiedades del sistema con valor definido.La Termoquímica es la rama de la termodinámica que estudia el flujo del calor en lasreacciones químicas.La Entalpía es una variable de estado y corresponde al contenido de calor de un sistema,se expresa como H y  H significa un cambio de calor (q).Entalpía de formación estándar ( H fº ).La entalpía de formación es el cambio de calor cuando se forma un mol de sustancia a partirde sus elementos constituyentes en el estado normal ( 1 atmósfera y 25 ºC),específicamente la entalpía de formación de un compuesto es la diferencia entre elcontenido de calor de los elementos a partir de los cuales se forma. Se designa con la siglaH fºEntalpía de reacción.La energía implicada, por lo general, se observa en forma de calor y se expresa como elcalor de reacción o entalpía de reacción,  Hr . Esta entalpía de reacción, se define como lacantidad de calor (medido en julios o calorías) que se desprende o que se absorbe duranteuna reacción química, a presión constante, según la cantidad de reactantes y/o deproductos. Esta cantidad no se puede medir individualmente, lo que se mide es el cambio deentalpías durante una reacción química.En una reacción química, el Hr , depende sólo de las sustancias iniciales y finales,prescindiendo del camino por el cual transcurre.La entalpía de una reacción química está dado por la entalpía de los productos menos laentalpía de los reactivos.Las características de la entalpía de reacción son: 1. La entalpía es una propiedad intensiva. Lo que significa que H es directamente proporcional a la cantidad de reactivos consumidos en el proceso. 2. El cambio de entalpía de una reacción es igual en magnitud, pero de signo opuesto al H de la reacción inversa. 3. El cambio de entalpía de una reacción depende del estado de los reactivos y de los productosHº =  H º( productos) -  H º( reactivos)Ma. Guadalupe Peña Castro Página 100
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.La Termoquímica es la rama de la termodinámica que estudia el flujo del calor en lasreacciones químicas.Reacciones endotérmicas y reacciones exotérmicas.Si se considera que las reacciones ocurren por el rompimiento de enlaces iniciales y por laformación de enlaces finales, es fácil entender que si la energía para romper los enlaces esmayor que la energía que se libera en su formación, las reacciones serán exotérmicas (conH negativo) y, si ocurre lo contrario, serán endotérmicas (con H positivo).Así reacciones endotérmicas son aquellas que ocurren con absorción de calor a partirdel entorno. Es cuando el producto de la reacción tiene una entalpía mayor que los reactivosy por ello el sistema absorbe calor del entorno.Y las reacciones exotérmicas son aquellas que ocurren con liberación de calor alentorno, debido a que el contenido de la entalpía de los productos de una reacción esmenor que el de los reactivos y por ello el sistema libera calor al entorno. El ejemplo máscomún, son las combustiones.Velocidad de reacción.La Química, por su misma naturaleza, se ocupa del cambio. Las reacciones químicasconvierten sustancias con propiedades bien definidas en otros materiales con propiedadesdiferentes. Gran parte del estudio de las reacciones químicas se ocupa de la formación denuevas sustancias a partir de un conjunto de reactivos. Sin embargo, es igualmenteimportante entender la rapidez con la que pueden ocurrir las reacciones químicas.El área de la Química que estudia la velocidad o rapidez con la que ocurren las reaccionesse llama cinética química, así también se ocupa de revisar los mecanismos de reacción pormedio de los cuales se efectúan las reacciones químicas, es decir de cómo ocurren lasreacciones a nivel molecular.La velocidad se mide por el cambio que ocurre en un intervalo determinado. En el caso de lavelocidad de reacción se refiere al cambio en concentración de un reactivo o de un productoen un intervalo de tiempo. Las unidades de velocidad de reacción suelen darse en molaridadpor segundo M/s.Usualmente, la rapidez de la reacción se define en términos de la rapidez de la desapariciónde uno de los reactivos. También se puede definir como la rapidez de aparición de uno delos productos, es decir en ambos casos lo que se mide es la rapidez del cambio en laconcentración en un proceso a volumen constante.Velocidad promedio = disminución de la concentración. duración del intervalo.Velocidad promedio = - Cambio en la concentración =  [ ] cambio en el tiempo.  tMa. Guadalupe Peña Castro Página 101
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Vp = - [ ] t2 - [ ]t1 t2 - t1Teoría de las colisiones.Para que ocurra una reacción química, las especies químicas participantes, átomos iones omoléculas deben chocar entre sí. Estas colisiones deben incluir la formación de nuevosenlaces o el rompimiento de los ya existentes, o ambos procesos. es necesario aclarar queno todas las colisiones son efectivas sino, todas las reacciones serían instantáneas.Algunos principios generales de la cinética química son: a) Si el mecanismo de reacción no es una combinación sencilla y de un solo paso, es más probable que la velocidad sea lenta. b) Cuando la reacción implica la ruptura o formación de enlaces iónicos, ésta reacción será rápida; cuando se trata de enlaces covalentes, la reacción generalmente es lenta. c) No toda colisión produce una reacción. d) La velocidad de la reacción aumenta al aumentar la frecuencia de las colisiones al aumentar la temperatura del sistema. e) el mínimo de energía requerida para romper los enlaces e iniciar una reacción química se llama energía de activación. f) Al arreglo especial de los átomos que tienen máxima energía se denomina complejo activado o estado de transición. g) La velocidad de una reacción depende de la frecuencia de las colisiones (efecto de la temperatura y la concentración) y de la energía de la colisión (efecto de la temperatura).Factores que afectan la velocidad de reacción.La velocidad de las reacciones químicas está afectada por varios factores, de los cuales losmás sobresalientes son: 1. La concentración de los reactivos. Casi todas las reacciones químicas avanzan con mayor rapidez si se aumenta la concentración de uno o mas de los reactivos. La velocidad de una reacción homogénea, es decir aquella que se lleva a efecto en una sola fase depende de la concentración de las sustancias reaccionantes; esto es explicable puesto que a mayor concentración habrá mayor número de moléculas por unidad de volumen, lo que conduce a un mayor número de colisiones efectivas. La velocidad de una reacción es proporcional al producto de las concentraciones de los reaccionantes. La velocidad de la reacción disminuye a medida que la concentración de los reactivos disminuye; a la inversa, generalmente se incrementa cuando la concentración de los reactivos, se incrementa. 2. La temperatura a la cual se lleva a cabo la reacción. La rapidez de las reacciones químicas aumenta conforme se eleva la temperatura ya que aumenta la cantidad de moléculas que tienen suficiente energía para reaccionar, por ello la velocidad de laMa. Guadalupe Peña Castro Página 102
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. reacción se incrementa. Las moléculas del reactivo necesitan una cantidad de energía que sea suficiente para reaccionar y superar la barrera de energía de la reacción (llamada energía de activación). este incremento en la velocidad con el aumento de la temperatura se aplica a reacciones exotérmicas y endotérmicas. Como regla general, por cada 10º de incremento de temperatura, la velocidad casi de duplica o se triplica. Pero el incremento exacto varía con la reacción y con la naturaleza de los reactantes. 3. La presencia de un catalizador. La rapidez de muchas reacciones se puede aumentar agregando una sustancia que se conoce como catalizador. Un catalizador aumenta la velocidad de una reacción sin ser consumido en la misma. J.J. Berzelius, en 1835, revisó una serie de observaciones realizadas durante 30 años que demostraban que numerosas reacciones tenían un factor en común: en cada caso, la naturaleza de la reacción fue influida por la presencia de una sustancia que permanecía sin alterarse durante el proceso; determinó que en estas reacciones se manifestaba una fuerza que denominó catalítica, introduciendo el término catálisis, para designar las reacciones que se realizaban bajo la influencia de esta fuerza catalítica; así, el término catálisis se utiliza para describir todos los procesos en los que la velocidad de la reacción es modificada por la presencia de los catalizadores. Un catalizador se define como una sustancia que acelera la velocidad de una reacción química; esta sustancia al final de la reacción se recupera sin que haya sufrido un cambio apreciable. El catalizador tiene efecto de aumentar la velocidad de una reacción. La acción catalítica se explica suponiendo que el catalizador modifica la energía de activación, la abate, ya sea por la formación de complejos inestables o proporcionando una superficie de adsorción. Muchos procesos bioquímicos que se efectúan en los organismos vivos se realizan gracias a la acción de los catalizadores biológicos llamados enzimas. Gran parte de la investigación en química industrial esta dedicada a la búsqueda de catalizadores nuevos y más efectivos para las reacciones de importancia comercial. También para encontrar métodos para inhibir o eliminar ciertos catalizadores que producen reacciones indeseables como las caries, el envejecimiento y la corrosión de los metales. 4. El área superficial de los reactivos o catalizadores sólidos o líquidos. Las reacciones donde participan los sólidos suelen avanzar más rápido conforme se aumenta el área superficial del sólido. 5. La Presión. Al aumentar la presión en una reacción gaseosa, el volumen disminuye y en consecuencia aumenta la concentración de los reactantes y por ende la velocidad de reacción. Las cambios en la presión afectan mucho la velocidad de reacción sólo cuando uno o mas de los reactivos o productos es gas. En éstos casos al aumentar la presión de los gases que reaccionan equivale a un aumento en sus concentraciones.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 103
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. EJERCICIOS DE RETROALIMENTACIÓN.Utilizando la Fórmula Hº =  H º( productos) -  H º( reactivos) y la tabla de entalpías que seencuentra en el Anexo, calcula las entalpías de reacción en cada una de las reaccionessiguientes, con el resultado obtenido determina si son reacciones exotérmicas oendotérmicas.Ejemplo: CH4 + 2 O2(g)  CO2 (g) + 2 H2O(l) - 74.87 0 -393.52 2 x (-285.84) Hº =  H º( productos) -  H º( reactivos) Hº = (- 965.2) – (-74.87) = -890.33 KJ/mol Al ser un resultado negativo, la reacción es exotérmica.EJERCICIOS. a) 2 CO(g) + O2 (g)  2 CO2(g) b) 2 H2 (g) + O2(g)  2 H2O(l) c) 2 SO3 (g)  2 SO2 (g) + O2 (g) d) 2 NO(g) + O2 (g)  2 NO2 (g) e) 4 FeO(s) + O2 (g)  2 Fe2O3 (s) f) C2H6 (g) + 3 1/2 O2 (g)  2 CO2 (g) + 3 H2 O(g) g) N2 (g) + 3 H2 (g)  2 NH3 (g)Ma. Guadalupe Peña Castro Página 104
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. h) 4 NH3 (g) + 5 O2 (g)  4 NO(g) + 6 H2O (l) i) 4 Al (s) + 3 MnO2 (s)  3 Mn(s) + 2 Al2O3 (s) j) 2 NO2 (g) + 7 H2 (g)  4 H2O (g) + 2 NH3 (g) k) 2 C4H10 (g) + 13 O2 (g)  8 CO2 (g) + 10 H2O ( l) l) 4 NH3 (g) + 3 O2 (g)  2 N 2 (g) + 6 H2O (l) m) Hg 2Cl2 + Cl2 (g)  2 HgCl2 (l) n) 3 Be (s) + N2 (g)  Be3N2 (s) o) 2 H2O2 (l)  2 H2O (l) + O2 (g) p) C2H4 (g) + 3 O2 (g)  2 CO2(g) + 2 H2O(g)Consumismo e impacto ambiental.Se entiende como consumo al gasto de todo aquello que debido al uso se extingue odestruye. En nuestras actividades diarias consumimos un sinnúmero de productos, comoson alimentos, agua, aire, energía eléctrica, gasolinas, etc.Aunque las leyes de la Conservación de la Materia y la energía establecen que no se creanni se destruyen sólo se transforman , lo cierto es que algunas transformaciones de lamateria y la energía no se pueden aprovechar; además de que las fuentes y recursosnaturales de donde se obtienen esas materias primas se están agotando debido alconsumismo del hombre.En cuanto a impacto ambiental, es un término que se define como “ las consecuenciasambientales probables de proyectos, programas, planes y políticas propuestas”.El impacto ambiental sobre los recursos renovables ha sido muy severo, la explotaciónmás drástica se presentó conforme la época industrial avanzó requiriendo mayores mediosenergéticos o la misma producción solicitó una mayor aportación de materias primas.Es un hecho que a ciencia y la tecnología por sí solas no pueden solucionar los problemasambientales, ya que éstos tienen su origen en la conducta humana. La educación y laconcientización del hombre sobre los problemas ambientales pueden provocar cambiospositivos y perdurables en su actitud hacia la conservación de los ecosistemas.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 105
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Desarrollo sustentable.Este concepto surge como respuesta a los problemas que la humanidad enfrentaactualmente, como son: la contaminación del agua, el suelo y el aire; y algunos otros queson menos perceptibles como es la reducción de la biodiversidad de los ecosistemas.El desarrollo sustentable consiste en una forma de desarrollo que cumple con lasnecesidades de las actuales generaciones como son alimentación, vestido, vivienda,educación y sanidad, sin comprometer las aspiraciones de futuras generaciones parasatisfacer sus propias necesidades.El desarrollo sustentable de un país se puede estudiar considerando tres dimensiones:social, económica y ecológica. Aunque todas éstas se interrelacionan y cada una tieneimplicaciones sobre las otras dos.El desarrollo sustentable implica que una sociedad organizada pueda brindar a todos susmiembros paz social y servicios básicos, sin pobreza, alto nivel de estudio, disponibilidad decultura y con índices de criminalidad muy bajos. Así también, la economía de esos paísesdeben de sustentarse en el trabajo para todos sin por ello agotar los recursos naturales. Así,de esta manera, los ecosistemas podrán funcionar de tal forma que sea compatible lasactividades productivas con la conservación de los recursos naturales para brindar bienestarsocial a la población.Riesgos de la ciencia y la tecnología.el conocimiento científico tiene su aplicación directa en la vida del planeta cuando latecnología aplica los conocimientos obtenidos por la ciencia. La tecnología proporciona lacapacidad de poner la naturaleza al servicio del hombre, pero se debe de cuidar su uso seael más correcto posible de tal forma que no se agoten los recursos ni se destruya lanaturaleza.El desarrollo de la ciencia y la tecnología ha permitido tener mejores condiciones de vida ymenos enfermedades. Son muchas las confusiones y los problemas que la ciencia haresuelto, así como muchos los peligros de los que se ha salvado. Sin embargo, también sonmuchos los problemas, confusiones y peligros que el intenso desarrollo tecnológico de losúltimos años ha traído. Pero, debemos confiar en que la misma ciencia y la tecnología, enun equilibrio de valores, aporten nuevas soluciones a estos problemas para tener una vida yun desarrollo sustentable.La responsabilidad es de todos, todos debemos poner en cada una de nuestras accionescotidianas, la razón y el valor que lleve a realizar un consumo racional y un uso adecuado delos recursos naturales, de los productos que nos brinda la tecnología, sin llegar al exceso.De cada uno de nosotros depende que el mundo en que vivimos sea sano, y que logremosdejar a las futuras generaciones un ambiente mejor que el que actualmente tenemos.Ma. Guadalupe Peña Castro Página 106
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADAGarritz, A. (2000). Tú y la Química Ed. Pearson Education. México.Mora, G. V. (2005). Química 1. Ed. St. México.Landa, B. M. (2006). Química 1. Compañía Editorial Nueva Imagen. México.Lembrino P. I. (2005). Química 1. . Ed. Thomson. México.Pérez, A. G. (2005). Química I. Un enfoque constructivista. Pearson Prentice Hall. México.Martínez, M.M. (2006). Química 1. Ed. Thomson. México. Anexo 1 Valores de entalpía de formaciónConstantes de entalpías de formación a 25ºC Compuesto ΔHf° (KJ/mol) J/mol3-Etil hexano -210.9 -210,900Acetaldehído -166.4 -166,400Acetato de etilo -442.92 -442,920Acetona -216.69 -216,690Acetileno 226.75 226,750Ácido acético -486.2 -486,200Ácido fosfórico -1281 -1,281,000Ácido nítrico -173.23 -173,230Ácido sulfúrico -811.32 -811,320Agua -285.84 -285,840Amoniaco -67.20 -67,200Ma. Guadalupe Peña Castro Página 107
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Anilina 10.861414 10,861.414 27.09Arsenato de calcio -3330.5 -3,330,500Benceno 48.95 48,950Benzaldehído -88.83 -888,300Bicarbonato de sodio -945.6 -945,600Bisulfato de sodio -1,126 -1,126,000Bromuro de hidrógeno -36.23 -36,230n-Butano -124.73 -124,7301-Buteno 1.172 1,172Carbonato de amonio -941.86 -941,860Carbonato de sodio -1,130 -1,130,000Cianuro de hidrógeno 130.54 130,540Cianuro de sodio -89.79 -89,790Cloroetano -105 -105,000Cloruro de amonio -315.4 -315,400Cloruro de azufre -60.3 -60,300Cloruro de hierro (II) (Cloruro ferroso) -342.67 -342,670Cloruro de hierro (III) (Cloruro férrico) -403.34 -403,340Cloruro de hidrógeno -92.311 -92,311Cloruro de magnesio -641.83 -641,830Cloruro de metilo (Clorometano) -81.923 -81,923Cloruro de sodio -411.12 -411,120Ma. Guadalupe Peña Castro Página 108
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Cumeno (Isopropilbenceno) 3.93 3,930Dióxido de azufre -296.90 -296,900Dióxido de carbono -393.52 -393,520Dióxido de silicio -851 -851,000Disulfuro de carbono -110.52 -110,520Etano -84.667 -84,667Etanol (Alcohol Etilico) -277.6 -277,600Etil benceno 29.79 29,790Etileno 52.283 52,283Formaldehído -115.89 -115,890n-Heptano -187.8 -187,800n-Hexano -167.2 -167,200Hidracina 50.63 -50,630Hidróxido de amonio -366.5 -366,500Hidróxido de calcio -352 -352,000Hidróxido de magnesio -924.66 -924,660Metano -74.87 -74,870Metanol (Alcohol Metilico) -238.4 -238,400Monoxido de carbono –110.53 -110,530Óxido de calcio -635.6 -635,600Óxido férricoferroso -1,116.7 -1,116,700Óxido de hierro (II) (Óxido ferroso) -267 -267,000Ma. Guadalupe Peña Castro Página 109
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Óxido de magnesio -601.83 -601,830Óxido nítrico 90.374 90,374Óxido nitroso 81.55 81,550Óxido de plomo -219.2 -219,200Nitrato de amonio -366.1 -366,100Nitrato de sodio -466.68 -466,680Nitrito de sodio -359 -359,000Propano -103.85 -103,850Propanol (Alcohol n-Propílico) -255 -255,000Propeno 20.41 20,410n-Propilbenceno 7.824 7,824Silicato de calcio -1,584 -1,584,000Sulfato de amonio -1,179.3 -1,179,300Sulfato de cobre (II) (Sulfato cúprico) -751.4 -751,400Sulfato de calcio -1,432.7 -1,432,700Sulfato de sodio -1,384.5 -1,384,500Sulfato de zinc -978.55 -978,500Sulfito de sodio -1,090 -1,090,000Sulfuro de hierro (II) (Sulfuro ferroso) -95.06 -95,060Sulfuro de sodio -373 -373,000Tetracloruro de carbono -106.69 -106,690Tiosulfato de sodio -1,117 -1,117,000Ma. Guadalupe Peña Castro Página 110
    • APUNTES DE QUÍMICA I. PRIMER SEMESTRE. BACHILLERATO GENERAL.Tolueno 50 50,000Trióxido de azufre -395.18 -395,180m-Xileno 17.24 17,240o-Xileno 19 19,000p-Xileno 17.95 17,950Yeso (Sulfato de calcio dihidratado) -2,021.1 -2,021,100Ma. Guadalupe Peña Castro Página 111